Расположенный всего в 100 световых годах от Земли мир GJ 9827 d удивил учёных. Его атмосфера более чем на 30 % состоит из водяного пара. Учёным ещё не попадались подобные экзопланеты, атмосфера которых была бы насыщена «тяжёлыми» молекулами. Что огорчает, известная нам по Земле биологическая жизнь не сможет выжить в таких условиях — для этого там слишком горячо.

Источник изображения: Robert Lea / Canva / space.com

Экзопланета GJ 9827 d была обнаружена в 2017 году космическим телескопом «Кеплер». Она размещается всего в 8,4 млн км от своей звезды — это 6 % расстояния от Земли до Солнца. Экзопланета в два раза больше Земли и в три раза массивнее её. Такие экзопланеты называют субнептунами. В данном случае — это тёплый субнептун. Год на GJ 9827 d длится чуть больше шести земных суток. В системе обнаружены ещё две экзопланеты, но эта оказалась самой перспективной для пристального внимания учёных.

Последующие наблюдения за GJ 9827 d в 2023 году с помощью телескопа «Хаббл» выявили первые намёки на присутствие в атмосфере водяного пара, что сразу повысило интерес к объекту. Использование спектральных приборов «Джеймса Уэбба» позволило более детально изучить состав окружающей её газовой оболочки. Это стало возможным в процессе прохождения экзопланеты по лику родной звезды, когда свет последней на определённых длинах волн поглощался в атмосфере GJ 9827 d. Открытием стало обнаружение не просто молекул воды в атмосфере экзопланеты — она буквально тонула в водяном паре, процентное содержимое которого учёные оценили более чем 31 %.

«Мы впервые видим нечто подобное, — сказал один из авторов работы, Эшан Рауль (Eshan Raul ). — Планета [её атмосфера], по-видимому, состоит в основном из горячего водяного пара, что делает её тем, что мы называем "паровым миром". Для ясности, эта планета не гостеприимна, по крайней мере, для тех видов жизни, с которыми мы знакомы на Земле».

Команда считает, что предстоит открыть ещё много миров, подобных GJ 9827 d, предполагая, что паровые планеты и водные миры могут оказаться очень распространёнными.

Благодаря телескопу «Джеймс Уэбб» учёные впервые достоверно смогли определить ряд химических веществ на поверхности спутника Плутона Хароне. Миллиарды лет назад Харон мог отделиться от Плутона после удара астероида, как это произошло при отделении Луны от Земли. Также Харон может оказаться самостоятельным объектом, прилетевшим из пространства и застрявшим у Плутона. Изучение химического состава поверхности спутника могут помочь с этой загадкой.

Харон вблизи. Источник изображений: NASA

Вблизи Харон (и Плутон) наблюдались лишь однажды и недолго, когда рядом с ними пронеслась автоматическая станция NASA «Новые горизонты» (New Horizons). Эти данные использовались в новой работе, как и моделирование на базе изучения ледяных спутников Юпитера, а также лабораторные исследования по бомбардировке фотонами и заряжёнными частицами водяного льда и других веществ (учёных интересовали процессы фотолиза и радиолиза, которые инициируют химические реакции на окраинах Солнечной системы).

Харон и Плутон (на переднем плане)

Харон и Плутон имеют необычную орбиту. Она обусловлена тем, что Харон всего лишь вполовину меньше Плутона (1200 км против 2400), а его масса составляет примерно 1/8 массы Плутона. Оба они вращаются вокруг общего центра масс. Земля и Луна тоже вращаются вокруг общего центра масс, но он находится внутри Земли и Луна как бы всё равно обращается вокруг Земли. В случае Плутона и Харона общий центр масс далеко выступает за поверхность Плутона и, в частности, это стало одним из поводов, почему Плутон потерял статус планеты Солнечной системы.

Плутон и Харон на спектральных датчиках «Уэбба». Источник изображения: NIRSpec Silvia Protopapa et al. / Nature Communications, 2024

Наблюдение учёных Северо-Западного университета (США) за Хароном с помощью спектральных инфракрасных приборов «Уэбба» впервые позволило достоверно определить на его поверхности наличие углекислотного льда и перекиси водорода в смеси с водяным льдом (средняя температура на спутнике составляет -232 °C). Это достаточно важный шаг к пониманию, как образовалась эта по сути двойная система небесных тел. Также работа даёт понимание химических реакций на транснептуновых объектах, куда добираются лишь крохи энергии Солнца. В частности, фотоны и заряжённые частицы бомбардируют водяной лёд (и водяной лёд с добавками углекислотного льда), превращая часть его в перекись водорода.

Также исследования показали, что Харон содержит меньше аммиака и метана, чем Плутон и другие объекты за орбитой Нептуна. Это как минимум заставляет распознать в Хароне пришельца из другого уголка системы. Но это не точка в исследовании Харона, а лишь новый эпизод, за которым последует продолжение.

Удивительно обнаружить атмосферу у планеты за сотни световых лет от нас, но ещё удивительнее засечь разницу между характеристиками атмосферы её полушарий: западного и восточного. Благодаря космической обсерватории им. Джеймса Уэбба это стало возможным.

Экзопланета с асимметричной атмосферой в представлении художника. Источник изображения: University of Arizona

Открытие выглядит ещё более интересным, если учесть относительно низкую температуру экзопланеты WASP-107b. Она холоднее обычно более горячих сородичей класса «горячие юпитеры», но намного горячее планет-гигантов Солнечной системы. Средняя температура поверхности экзопланеты WASP-107b едва достигает 480 °C. Для наблюдений с помощью инфракрасных приборов «Уэбба» это означает, что температура планеты недостаточна для спектрального анализа её атмосферы через излучение самой экзопланеты. «Уэбб» может изучить атмосферу планеты только во время прохождения планеты по диску своей звезды, когда она подсвечена её излучением.

В целом экзопланета WASP-107b странная донельзя. Она была открыта в 2017 году на удалении 200 световых лет от Земли в созвездии Девы. Размеры WASP-107b примерно соответствуют размерам Юпитера, но её масса составляет всего 12 % от массы этого газового гиганта или даже меньше. Это делает экзопланету такой же «пухлой», как хлопок. Среди более чем 5000 открытых учёными экзопланет подобных «пухлых» планет меньше десятка. Планета вращается очень близко к своей звезде (в разы ближе, чем Меркурий по отношению к Солнцу) и находится в её приливном захвате — всегда обращена одной стороной к звезде. При этом мощности излучения звезды не хватает, чтобы разогреть планету до состояния потери атмосферы.

Одной из особенностей таких планет является очень сильно раздутая атмосфера. В новом исследовании под руководством учёного из Университета Аризоны впервые было обнаружено, что экзопланета WASP-107b обладает асимметричной атмосферой, разделённой по полушариям на восток и запад, что предопределяет её климат и климатическое поведение. Это открытие позволяет уточнить модели строения и поведения подобных прохладных планет и даёт данные, которые ранее никогда не были получены учёными.

«Мы не можем наблюдать прямо почти за всеми экзопланетами, не говоря уже о том, чтобы знать, что происходит на одной её стороне по сравнению с другой, — говорят авторы работы. — Впервые мы можем получить гораздо более определённое представление о том, что происходит в атмосфере экзопланеты».

Теория предполагает, что чёрные дыры в центрах галактик способны «задуть свечу их жизни» — лишить вещества для образования новых звёзд. Космическая обсерватория им. Джеймса Уэбба помогла воочию увидеть такой процесс — сверхмассивная чёрная дыра почти мгновенно в масштабах жизни Вселенной уморила голодом галактику-хозяина.

Источник изображения: University of Cambridge

Астрономы из Университета Кембриджа заинтересовались далёкой массивной галактикой GS-10578, большинство звёзд в которой образовались в период с 12,5 до 11,5 млрд лет назад. Благодаря инфракрасной чувствительности «Уэбба» такое наблюдение стало впервые возможным с невероятной детализацией. Галактика GS-10578 имеет массу около 200 млрд солнечных масс. Для юности Вселенной это примерно эквивалентно массе Млечного Пути — нашей родной галактики (масса Млечного Пути составляет 1,2–1,9 трлн солнечных масс). Удивительным стало открытие, что по масштабам Вселенной образование звёзд в GS-10578 прекратилось очень быстро. Галактика быстро разрослась до гигантских для того времени размеров и «умерла». Почему?

Инфракрасная чувствительность «Уэбба» помогла обнаружить улетающий из галактики со скоростью более 1000 км/с холодный газ. Это скорость, позволяющая веществу преодолеть гравитационное притяжение галактики GS-10578, тем самым лишая её «пищи» для зарождения новых звёзд. Облака холодного газа не проявляют себя в спектре наблюдений «Уэбба», но он смог определить их скопления и скорость улёта по ослаблению света фоновых звёзд в галактике. Ранее такие измерения (холодного газа) можно было проводить только с помощью радиотелескопов, поэтому «Уэбб» действительно удивил. Полученные данные учёные намерены уточнить с помощью массива антенных решёток радиотелескопа Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA). Как минимум, ALMA сможет заглянуть внутрь галактики и попытается обнаружить хоть какое-то холодное топливо для процесса рождения новых звёзд.

«Основываясь на более ранних наблюдениях, мы знали, что эта галактика находится в затухающем состоянии: в ней образуется не так много звёзд, учитывая её размер, и мы ожидали, что существует связь между чёрной дырой и окончанием звездообразования, — поясняют авторы работы. — Однако до появления «Уэбба» мы не могли изучить эту галактику достаточно подробно, чтобы подтвердить эту связь, и мы не знали, является ли это подавленное состояние временным или постоянным».

Физика происходящего процесса проста. Вещество падает на чёрную дыру и вызывает выбросы энергии и вещества в сторону от неё. От чёрной дыры постоянно «дует» поток частиц, унося молекулярные газы и пыль от центра галактики и, как мы видим, даже прочь от неё.

«Мы нашли виновника, — продолжают учёные. — Чёрная дыра убивает эту галактику и удерживает её в состоянии покоя, перекрывая источник "пищи", необходимой галактике для образования новых звёзд».

Космический телескоп NASA «Джеймс Уэбб» (James Webb) провёл детальное исследование окраин нашей галактики. Впервые были получены детальные снимки звёздных скоплений в молекулярных облаках Дигеля 1 и 2, демонстрирующие очень молодые звёзды нулевого класса, находящиеся на самой ранней стадии эволюции, молекулярные потоки и джеты, а также характерные структуры туманностей.

Источник изображений: M. Ressler (JPL) / NASA, ESA, CSA, STScI

Исследуемая область галактики расположена на расстоянии более 58 000 световых лет от галактического центра, что более чем в два раза превышает расстояние от Земли (26 000 световых лет) до центра Млечного Пути. Для наблюдений использовались два ключевых инструмента телескопа: камера ближнего (NIRCam) и среднего инфракрасного диапазона (MIRI), обеспечившие беспрецедентную детализацию изображений.

Хотя облака Дигеля находятся в пределах нашей галактики, они относительно бедны элементами тяжелее водорода и гелия, что делает их похожими на карликовые галактики и наш собственный Млечный Путь в начале формирования. Поэтому команда учёных воспользовалась возможностью использовать телескоп, чтобы запечатлеть активность, происходящую в четырёх скоплениях молодых звёзд в облаках Дигеля 1 и 2: 1A, 1B, 2N и 2S.

Наиболее информативные результаты были получены при наблюдении за облаком Дигеля 2S, где телескоп зафиксировал активный кластер молодых звёзд, испускающих протяжённые джеты вдоль своих полюсов. Если раньше учёные предполагали, что внутри облака может существовать субкластер, то возможности телескопа позволили это подтвердить. Майк Ресслер (Mike Ressler), учёный из Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA и второй автор исследования, отметил: «Что меня восхитило и поразило в данных „Уэбба“, так это то, что из этого звёздного скопления во все стороны вылетает множество джетов. Это немного похоже на фейерверк, где вы видите, как всё стреляет то в одну, то в другую сторону».

На снимке видно плотное скопление фоновых галактик и красные туманные структуры в этой области. Цвета на изображении соответствуют различным фильтрам камер MIRI и NIRCam

«В прошлом мы знали об этих регионах звёздообразования, но не могли изучить их свойства. Данные „Уэбба“ основываются на том, что мы тщательно собирали в течение многих лет в ходе других наблюдений. С помощью „Уэбба“ мы можем получить очень мощные и впечатляющие изображения этих облаков. В случае с облаком Дигеля 2 я не ожидала увидеть столь активное звёздообразование и впечатляющие джеты», — заявила Нацуко Изуми (Natsuko Izumi) из Университета Гифу и Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ).

Учёные намерены продолжить изучение процессов звёздообразования в этих регионах. Изуми подчеркнула важность объединения данных с различных обсерваторий и телескопов для детального анализа каждого этапа эволюционного процесса. Среди приоритетных направлений учёная отметила изучение околозвёздных дисков в крайних внешних областях галактики и нерешённый вопрос о причинах более короткого времени жизни этих структур по сравнению с аналогичными объектами в ближних звёздообразующих регионах. Особый интерес у неё вызывает кинематика джетов, обнаруженных в облаке Дигеля 2S.

Снимки «Уэбба» охватывают крайние внешние области галактики и облака Дигеля и являются лишь отправной точкой для команды учёных. Они намерены вновь осмотреть этот форпост Млечного Пути, чтобы найти ответы на целый ряд загадок.

В прошлом году космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) случайно обнаружил на небе объект в форме вопросительного знака. Он попал в нижнюю часть снимка пары формирующихся звёзд в созвездии Паруса, расположенных примерно в 1470 световых годах от Земли. Международная группа учёных утверждает, что ей удалось разобраться в природе загадочного объекта.

Слияние двух галактик на снимке «Джеймса Уэбба». Источник изображений: nasa.gov

По красному цвету объекта астрономы уже знали, что он довольно далёк. Рабочая гипотеза гласила, что он представляет собой пару галактик, которые по спиралевидной траектории приближаются друг к другу. Это подтвердил последний снимок данного участка неба. Вопросительный знак сформировали две взаимодействующие галактики: красная пылевая отмечает изгиб вопросительного знака, а белая спиральная прижимается к петлеобразной дуге справа от неё. Точку образует третья галактика, которая не имеет отношения к первым двум — она просто оказалась в нужном месте с позиции «Джеймса Уэбба».

Согласно данным телескопа, две галактики находятся в 7 млрд световых лет от Земли и достаточно близко, чтобы взаимодействовать друг с другом. Возможно, в процессе столкновения их газовых резервуаров появились регионы звездообразования. Сильного искажения нормальной формы нет ни у одной из них, «поэтому мы, вероятно, наблюдаем начало их взаимодействия друг с другом», говорят учёные. Изображения объектов искажаются и дублируются скоплением галактик на переднем плане — оно настолько массивно, что происходит деформация пространства и времени, которая называется гравитационным линзированием. В итоге красная галактика из пары запечатлена на снимке пять раз.

Слияние двух галактик в версии телескопа «Хаббл» (Hubble)

«Многозеркальное» гравитационное линзирование, эффект которого наблюдается на новом изображении «Джеймса Уэбба», встречается нечасто — оно требует особых положений наблюдателя, отдалённых галактик и линзирующего объекта. В данном случае в роли последнего выступает скопление галактик MACS-J0417.5-1154; а вид производимого им эффекта носит название «гиперболическая омбилическая гравитационная линза». Пока учёным довелось наблюдать не так много подобных явлений.

Изучая области звездообразования на последнем снимке, астрономы могут сделать выводы о развитии галактик на протяжении истории Вселенной. Он также проливает свет на прошлое и нашего Млечного Пути: массы двух галактик на снимке аналогичны массе нашей миллиарды лет назад — с этим изображением «Джеймс Уэбб» помогает нам заглянуть в её юношеские годы, рассказывают исследователи.

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

Область поиска коричневых карликов в работе. Источник изображения: NASA

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Источник изображения: NASA

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

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

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

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

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) сделал прямой снимок экзопланеты, которая в шесть раз крупнее Юпитера — это самая старая и холодная планета за пределами Солнечной системы, которую удалось наблюдать напрямую, и она оказалась не там, где ожидали астрономы.

Источник изображения: webbtelescope.org

Обычно планеты вне Солнечной системы открывают, изучая их воздействие на свет своей звезды, но иногда удаётся делать их снимки напрямую. Это непросто — она должна быть достаточно крупной и вращаться на орбите достаточно далеко от своей звезды, чтобы её свет не был заглушён светом от планеты. Ранее удавалось запечатлеть напрямую только массивные объекты относительно скоро после их образования, когда тепло, выделяемое при коллапсе вещества в планету, заставляет его светиться в инфракрасном диапазоне. Но высокая чувствительность «Джеймса Уэбба» позволила преодолеть эти рамки: на новом снимке оказалась экзопланета примерно такая же старая, как и те, что находятся в Солнечной системе.

Речь идёт об объекте в системе звезды Эпсилон Индейца (Epsilon Indi A). Звезда находится на расстоянии 11,73 светового года от Земли, что по космическим меркам чрезвычайно близко, и по размеру и возрасту она похожа на Солнце. Согласно прежним расчётам учёных, в системе звезды должна была располагаться влияющая на её положение большая экзопланета. И её там действительно обнаружили, но она оказалась совершенно не такой, как предполагали учёные.

«Она примерно в два раза массивнее, немного дальше от своей звезды и имеет другую орбиту, отличную от ожидаемой», — сообщила Элизабет Мэтьюз (Elisabeth Matthews) из Института астрономии Общества Макса Планка (Германия), одна из авторов исследования.

Источник изображения: mpia.de

На данный момент объяснить это расхождение не удалось. Вероятность того, что это случайно попавший в поле зрения телескопа объект, чрезвычайно мала. А повторный анализ данных о движении звезды Эпсилон Индейца показал, что в системе, скорее всего, лишь одна крупная экзопланета — могут быть и другие, но они намного меньше. Поэтому ей дали название Эпсилон Индейца Ab — такое имя носила гипотетическая планета, прежде чем было сделано открытие.

Настоящая Эпсилон Индейца Ab — крупная планета, масса которой, по оценкам, в шесть раз превышает массу Юпитера. Она вращается на том же расстоянии от своей звезды, что и наш Нептун — от Солнца. Планета достаточно яркая в инфракрасном диапазоне, что соответствует температуре примерно 275 К (1,85 °C), а это значит, что речь идёт о самой холодной экзопланете, которую удалось снять напрямую.

Интересно, что объект не удалось обнаружить в одной из областей спектра — в длинах волн от 3,5 до 5 мкм, — признак того, что на ней высокие уровни элементов тяжелее гелия и большое соотношение углерода к кислороду. Разрыв в спектре может повлиять на оценку возраста объекта, поэтому придётся провести дополнительные наблюдения, чтобы его объяснить. Учёные отмечают, что инструменты «Джеймса Уэбба» для прямого наблюдения экзопланет доказали свою эффективность, теперь важно получить снимки других подобных холодных объектов, и следует быть осторожным, экстраполируя что-то на основе наблюдений лишь одного объекта.

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

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

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

Снимок прибором MIRI (средний инфракрасный диапазон)

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

Снимок тех же галактик телескопом «Хаббл»

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) США направил свой взор на далёкий астрономический объект, визуально напоминающий кольцо с драгоценными камнями. На деле это квазар RX J1131-1231 на расстоянии 6 млрд световых лет от Земли в созвездии Чаши.

Источник изображения: ESA

Столь необычный вид квазара обусловлен тем, что его изображение дошло до нас в искажённом виде из-за эффекта гравитационного линзирования. Дело в том, что галактика, находящаяся между Землёй и RX J1131-1231, искажает изображение квазара на заднем плане, из-за чего на снимке появляются яркая дуга и четыре образования. По данным Европейского космического агентства (ESA), на сегодняшний день представленный снимок является одним из лучших «линзированных» квазаров, которые удалось запечатлеть.

Что касается гравитационного линзирования, то этот эффект первым предсказал Альберт Эйнштейн. Без углубления в детали принцип действия линзирования можно сравнить с тем, как работает увеличительное стекло. Обладающие массой космические объекты искривляют пространство и время под действием гравитации, из-за чего создаётся увеличительный эффект, позволяющий астрономам заглянуть в глубь космического пространства. Вместе с этим, когда ведётся наблюдение за дальним источником света через другой космический объект, например, галактику, форма дальнего источника света искажается.

«Вся материя во Вселенной искривляет пространство вокруг себя, причём более массивные объекты вызывают более сильный эффект. Вокруг очень массивных объектов, таких как галактики, свет, проходящий рядом с ними, следует за этим искривлённым пространством, отклоняясь от своего первоначального направления на хорошо заметную величину. Одним из последствий гравитационного линзирования является то, что оно может увеличить удалённые астрономические объекты, позволяя астрономам изучать их. Без линзирования такие объекты были бы слишком тусклыми или удалёнными», — говорится в сообщении ESA.

Астрономы из Университета Джонса Хопкинса при помощи космического телескопа NASA «Джеймс Уэбб» обнаружили на юпитероподобной экзопланете HD 189733 b сероводородную атмосферу, в которой идут стеклянные дожди. Планета находится примерно в 13 раз ближе к своей звезде, чем Меркурий к Солнцу, температура на её поверхности — 930 °C, а скорость ветра —8000 км/ч.

Источник изображений: NASA

Экзопланета HD 189733 b, впервые обнаруженная в 2005 году, находится примерно в 64 световых годах от Земли, что делает её ближайшей юпитероподобной планетой, доступной для астрономических наблюдений. Невзирая на совершенно чудовищные погодные условия, экзопланета может многое предложить для исследования астрономам и учёным.

Иллюстративное изображение

«Сера является жизненно важным элементом для построения более сложных молекул, также как углерод, азот, кислород и фосфор, и учёным необходимо больше изучать её, чтобы полностью понять, как и из чего состоят планеты», — объяснил астрофизик из Университета Джонса Хопкинса Гуанвэй Фу (Guangwei Fu), который руководил исследованием, недавно опубликованным в журнале Nature. Он добавил, что наличие сероводорода на других космических объектах поможет лучше понять, как формируются разные типы планет.

Команда также измерила содержание тяжёлых металлов, подобных тем, что были обнаружены на Юпитере, что, возможно, поможет учёным сопоставить количество этих элементов с массой планеты. К примеру, на Нептуне и Уране содержится больше металлов и других тяжёлых элементов, чем на Юпитере и Сатурне, где преобладают газы, такие как водород и гелий. Учёные полагают, что состав планет отражает процесс их раннего формирования и пытаются выяснить, верно ли то же самое для экзопланет по всей Вселенной.

Фу и его коллеги планируют отслеживать наличие соединений серы на других экзопланетах, с тем чтобы выяснить, как высокие уровни этого элемента связаны с расстоянием от звёзд, на котором происходит формирование планет. «Мы хотим знать, как сюда [на определённую орбиту] попали такие планеты, и понимание состава их атмосфер поможет нам ответить на этот вопрос», — заявил Фу.

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

Источник изображения: Benoit Gougeon/University of Montreal

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

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

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

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

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

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

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

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

Снимок L1527, полученный в 2022 году камерой NIRCam

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

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