Наблюдения последних лет за ранней Вселенной всё чаще позволяют обнаруживать там массивные галактики, образование которых не могут объяснить современные теории. Ещё больше таких объектов позволил найти космический телескоп «Джеймс Уэбб». Но свежее открытие вышло ещё дальше за рамки возможного — учёные обнаружили чрезвычайно массивную галактику, сформировавшуюся всего через 400 млн лет после Большого взрыва.

Источник изображения: NASA

Строго говоря, галактика ZF-UDS-7329 попала в поле зрения наземных телескопов ещё в 2010 году. Она обнаружена на удалении 1,75 млрд лет после Большого взрыва (красное смещение z=3,205). Наземные телескопы способны работать на такой дистанции, но подтвердить истинное удаление этого объекта и состав его звёздного населения спектральными наблюдениями с Земли они не смогли. Семь лет исследований ZF-UDS-7329 ничего не принесли и только появление «Джеймса Уэбба» изменило правила игры.

С помощью приборов «Уэбба» учёные выяснили, что в спектре галактики ZF-UDS-7329 присутствуют следы очень древних для того времени звёзд. В основном возраст звёзд в далёкой галактике составил от 1 до 1,5 млрд лет. При этом масса звёзд в 4 раза превысила массу звёзд в нашей галактике Млечный Путь. Это выглядит невероятным. Получается, что массивная галактика сформировалась уже через 400 млн лет после Большого взрыва. Это очень сильно ограничивает базовые модели образования и эволюции галактик и фактически бросает вызов всем современным теориям астрофизики.

По нашим представлениям, для зарождения в те времена настолько массивных галактик банально не хватило бы тёмной материи, ведь считается, что именно она обеспечивает сборку вещества в пространстве и запуск звездообразования. Таким образом, новые открытия помогают также создать рамки для изучения этой загадочной и неуловимой субстанции, без которой не было бы звёзд, планет и нас с вами. Для дальнейшего изучения этого непростого вопроса понадобится сделать ещё множество открытий. Пока объект ZF-UDS-7329 обнаружен в единственном таком экземпляре. Для создания новых математических моделей эволюции звёзд и галактик нужны новые множественные открытия.

В нашей родной галактике обнаружен один-единственный магнетар, который испускает короткие радиовсплески, природа которых до сих пор остаётся предметом научных дискуссий. Относительная близость к нам магнетара SGR 1935 + 2154 даёт учёным надежду разгадать секреты этих объектов, и шаг в этом направлении уже совершён.

Художественное представление выброса вещества из нейтронной звезды (линии магнитного поля показаны зелёным). Источник изображения: NASA/JPL-Caltech

Магнетар SGR 1935 + 2154 в 30 тыс. световых годах от Земли впервые выдал зарегистрированный нашими приборами радиовсплеск в 2020 году. Повторный сигнал возник в октябре 2022 года. Специалистам NASA удалось оперативно отреагировать на второе событие и направить в сторону источника два научных прибора: размещённый на МКС NICER для исследования внутреннего состава нейтронных звезд и орбитальный NuSTAR для ядерной спектроскопии. Результаты наблюдений настолько удивили учёных, что они стали предметом серьёзной научной работы, опубликованной в журнале Nature 14 февраля.

Следует отметить, что магнетары — окружённые сильнейшими магнитными полями нейтронные звёзды диаметром около 20 км, оставшиеся после взрыва сверхновых — вращаются очень и очень быстро. Средняя скорость вращения SGR 1935 + 2154 составляет чуть больше 3 оборотов в секунду. Испускаемые ими радиовсплески сопровождаются колоссальными выбросами энергии, наблюдаемыми также в рентгеновском и гамма-диапазоне. За долю секунды высвобождается энергия, которую наше Солнце отдаёт в течение одного года, а иногда и больше.

Подобные выбросы энергии способны изменить скорость вращения нейтронной звезды, и они её изменяют. Что провоцирует эти процессы — остаётся в области гипотез. Например, это могут быть крупные астероиды, ударяющие в нейтронную звезду по направлению вращения и против него. Также учёные считают возможным явления звездотрясения, которые вызывают колебания поверхности звезды с последующими переключениями силовых линий магнитного поля.

Наблюдение радиовсплеска в октябре 2022 года позволило заподозрить ещё одну причину возникновения этих явлений. Быстрая реакция на событие и его изучение одновременно двумя разными приборами показало, что магнетар снизил скорость вращения в 100 раз быстрее, чем в случае всех предыдущих наблюдений. Снижение скорости произошло всего за 9 часов, тогда как ранее на это уходили недели и даже месяцы. Что-то ускорило этот процесс, и это должно было быть что-то новое.

В своей работе учёные доказывают, что магнетар мог выбросить в космос вещество подобно процессу вулканической деятельности. Сверхплотные недра нейтронной звезды должны существовать в состоянии сверхтекучести. Благодаря этому «жидкость» может плескаться внутри звезды и передать ей импульс, который был бы способен взломать кору и произвести извержение. Сильнейшие магнитные поля магнетара придали бы этому извержению дополнительный импульс, и образовалось бы что-то типа реактивной струи, которая могла бы в кратчайшие сроки придать нейтронной звезде ускорение или торможение.

По мнению исследователей, они нащупали нечто новое в поведении магнетаров и намерены плотнее заняться изучением вопроса, что обещает, наконец, разгадать тайну рождения коротких радиовсплесков магнетаров.

Летающая обсерватория NASA SOFIA, оборудованная на самолёте Boeing 747SP, была списана полтора года назад, но собранные ею данные всё ещё приносят пользу науке. Используя собранную инфракрасным телескопом информацию, группа учёных впервые прямым наблюдением обнаружила воду на каменистых астероидах Солнечной системы. Эти данные послужат основой для уточнения модели эволюции планет системы и жизни на Земле.

Источник изображения: NASA

Несколько лет назад, когда SOFIA регулярно поднималась в стратосферу, одна из групп учёных с её помощью обнаружила молекулы воды в одном из кратеров на южном полюсе Луны. Согласно измерениям, воды там было 355 мл/м³. Вода была химически связана с минералами, но её молекулы отчётливо обнаруживались в среднем диапазоне инфракрасного спектра.

Используя прошлый опыт, учёные из Юго-Западного исследовательского института (США) решили поискать воду на четырёх каменистых астроидах главного пояса между Марсом и Юпитером. Для изучения были выбраны Ирис, Партенопа, Мельпомена и Массалия. Молекулы воды отчётливо распознавались в сигналах с Ириса и Массалии, тогда как сигналы с Партенопы и Мельпомены утонули в шумах.

Прямое наблюдение воды на каменистых астероидах указывает на то, что вода на планетах и Земле могла появиться также благодаря каменистым астероидам, ранее считавшимися совершенно безводными. Такие небесные тела формируются ближе к звёздам, и они считались безводными, тогда как на более далёких астероидах за счёт сохранения льда воды должно было быть достаточно много, чтобы это имело значение для формирования водной среды на планетах. Полученные с помощью SOFIA данные говорят, что каменистые астероиды также участвовали в пополнении планет водой.

Знание о распределении воды в планетарных системах поможет нам лучше понимать формирование условий для образования очагов зарождения биологической жизни. Эти же условия будут многократно повторяться в других звёздных системах, что направит поиск инопланетной жизни по наиболее вероятному пути, ведущему к результату. Учёные вдохновились результатами, полученными с помощью «Софии» и намерены воспользоваться возможностями «Уэбба» для поиска воды на других каменистых астероидах нашей системы.

За потрясающими снимками Вселенной всегда стоит работа нескольких телескопов, каждый из которых работает в своём диапазоне электромагнитного излучения. Вся мощь «Уэбба» или «Хаббла» неспособна передать красоту космоса без данных в рентгеновском, радиочастотном и ультрафиолетовом диапазоне. Поднимая уровень оптических и инфракрасных телескопов на уровень вверх, мы не должны забывать о создании более совершенных инструментов для других частот.

Галактика Андромеда в ультрафиолетовом спектре по данным телескопа Swift. Источник изображения: NASA

Как стало известно, NASA официально утвердило создание ультрафиолетового телескопа следующего поколения, который должен быть отправлен в космос на рубеже 30-х годов. Это будет миссия Ultraviolet Explorer (UVEX) для изучения неба в ближнем и дальнем ультрафиолетовом спектре. Предыдущий подобный инструмент — Galaxy Explorer (GALEX) — работал с 2003 по 2013 год. Новый телескоп будет в 50–100 раз чувствительнее приборов GALEX.

Перед новым ультрафиолетовым телескопом будет стоять две задачи. Во-первых, он должен будет составить карту неба в ультрафиолетовом диапазоне. Во-вторых, телескоп получит возможность быстро менять ориентацию, чтобы получать изображения переходных процессов: взрывов сверхновых, слияния звёзд, джеты чёрных дыр и нейтронных звёзд и других энергетических явлений. Это станет ценнейшим дополнением к гравитационно-волновым наблюдениям неба, когда крайне сложно выявить источник гравитационной волны.

При обзоре неба в ультрафиолете мы сможем увидеть самые горячие объекты в ней. Прежде всего, это молодые и старые звёзды, когда процессы в ядрах находятся на критических стадиях активности. Также данные в ультрафиолетовом диапазоне позволят увидеть галактики с низким содержанием металлов и ряд других объектов.

Ориентировочная стоимость подготовки миссии UVEX без расходов на запуск составит $300 млн. Телескоп будет рассчитан на два года научной работы. Главные детали миссии уже проработаны, как и есть технико-экономическое обоснование проекта. Через год-два должно стартовать производство аппарата и его научных приборов.

Группа астрономов в данных телескопа NASA TESS обнаружила потенциально пригодный для обитания мир в 137 световых годах от Земли. Экзопланета TOI-715b размерами в полтора раза больше нашей планеты входит в редкую «консервативную зону обитания», в которой условия среды максимально благоприятствуют возникновению биологической жизни. Будущие наблюдения с помощью телескопа «Уэбб» обещают лучше понять ситуацию с этим любопытным объектом.

Художественное представление экзопланеты TOI-715b у красного карлика. Источник изображения: NASA/JPL-Caltech

Телескоп TESS запущен в космос в 2018 году. Он охотится за экзопланетами методом определения провалов в яркости звёзд. Частота и сила провалов позволяют вычислить орбиту небесного тела, проходящего по лику звезды-хозяйки системы, и его массу, а также плотность. По этой информации учёные воссоздают образы тех миров, которые кружат вокруг далёких звёзд.

Чем ближе эти миры, тем больше у нас возможностей лучше их изучить. Например, исследование спектра света звёзд, проходящего сквозь атмосферу экзопланет, даёт данные об их атмосферах. А это уже способность точнее определить пригодность экзопланеты для жизни, чем просто факт её нахождения в зоне обитаемости звезды. Инструменты для такого анализа есть в составе космической обсерватории им. Джеймса Уэбба и рано или поздно он, таким образом, изучит также мир TOI-715b.

«Это открытие является захватывающим, поскольку это первая суперземля в данных TESS, обнаруженная в пределах консервативной обитаемой зоны, — сказала доктор Джорджина Дрансфилд (Georgina Dransfield), научный сотрудник факультета физики и астрономии Бирмингемского университета в Соединенном Королевстве. — Кроме того, поскольку она находится относительно близко, система подходит для дальнейших исследований атмосферы».

Астрономы полагают, что TOI-715b у красного карлика существует в узкой и наиболее оптимальной области вокруг звезды, известной как консервативная обитаемая зона, на которую с меньшей вероятностью влияют пределы погрешности измерений. Орбита экзопланеты составляет 19 дней, поэтому она находится в опасной близости к своей звезде с точки зрения угрозы от вспышек и радиации. Но пока звезда-хозяйка ведёт себя спокойно — за год наблюдений было всего две вспышки небольшой интенсивности и есть вероятность, что такое не повредит гипотетической жизни на планете.

В 2026 году планируется запуск нового европейского охотника за экзопланетами — обсерватории PLATO. Он будет определять экзопланеты вокруг красных и оранжевых карликов, подобных нашему Солнцу. Астрономы получат в свои руки более мощный и более точный инструмент, благодаря которому мы сможем находить не только суперземли, но также планеты, больше соответствующие облику и размерам нашей родной Земли.

В показаниях космического рентгеновского телескопа ESA XMM-Newton учёные обнаружили странные данные, которые не соответствовали всем предыдущим наблюдениям. Сверхмассивная чёрная дыра (СЧД) в центре галактики Markarian 817 около года испускала сверхбыстрый ветер из частиц, оставаясь при этом в стадии средней активности. Раньше подобное наблюдалось только для сверхактивных СЧД и случалось крайне редко.

Художественное представление чёрной дыры, испускающей ветер из заряжённых частиц. Источник изображения: ESA / CC BY-SA 3.0 IGO

В редких случаях чрезвычайной активности сверхмассивная чёрная дыра в центре галактики испускает настолько сильный ветер — выброшенные электромагнитными полями частицы вещества из аккреционного диска, что он буквально выдувает межзвёздные газ и пыль за пределы галактики. Это прекращает звездообразование и, по сути, определяет облик и судьбу галактики-хозяина.

Для астрономов важно наблюдать подобные явления, что позволяет выяснить механизм взаимодействия СЧД и приютившей её галактики и, в конечном итоге, больше узнать об эволюции этих объектов и Вселенной. Галактика Markarian 817 на удалении 430 млн световых лет от нас с СЧД массой 81 млн солнечных явно выделилась на фоне всех остальных событий такого рода.

Об активности чёрной дыры в её центре отчётливо должно было сигнализировать рентгеновское излучение, испускаемое перегретым веществом в аккреционном диске. Однако регистрируемое рентгеновским телескопом ESA XMM-Newton излучение от Mrk 817 было более чем умеренным. Контрольная проверка с помощью другой рентгеновской установки — NuSTAR NASA — подтвердило верность полученных данных. Как позже оказалось, ветер от чёрной дыры блокировал рентгеновское излучение, и по факту оно было достаточно сильным.

Анализ данных показал, что активность наблюдалась по обширному пространству аккреционного диска, что привело к образованию, как минимум трёх отдельных потоков ветра из заряжённых частиц, каждый из которых развил скорость до нескольких процентов от скорости света в вакууме. Это продолжалось около года и особым образом дало понять, как чёрные дыры и галактики могут влиять друг на друга.

«Очень редко можно наблюдать сверхбыстрые ветры, и еще реже обнаруживать ветры, энергии которых достаточно, чтобы изменить характер галактики-хозяина. Тот факт, что Markarian 817 создавал эти ветры около года, не находясь в особо активном состоянии, предполагает, что чёрные дыры могут изменять форму своих галактик-хозяев гораздо сильнее, чем считалось ранее», — сообщили авторы исследования в статье, опубликованной в журнале Astrophysical Journal Letters.

1 февраля 2024 года был опубликован каталог первого обзора неба рентгеновским телескопом eROSITA, установленным на космической обсерватории «Спектр-РГ» («Спектр-Рентген-Гамма»). «Получены умопомрачительные цифры», — сообщили авторы публикации, говоря об обнаружении около одного миллиона источников высокоэнергетических событий. Это сверхмассивные чёрные дыры, сверхновые, скопления галактик и многое другое, что ещё предстоит осмыслить.

Представления данных каталога eRASS1: слева — расширенное, справа — точечные источники. Источник изображения: eROSITA-Konsortium

Обсерватория «Спектр-РГ» с двумя телескопами — немецким eROSITA и российским «ART-XC» была запущена в космос 13 июля 2019 года с космодрома Байконур на ракете Протон-М. Первый обзор неба начался 12 декабря 2019 года и продлился до 11 июня 2020 года. Все внесённые в первую редакцию каталога eRASS1 данные получены за этот период. Всего научная программа eROSITA предполагает восемь обзоров неба, четыре из которых завершены, и из них три пока ещё находятся в обработке. Отметим также, что 26 февраля 2022 года телескоп eROSITA переведён немецкой командой в спящий режим на неопределённое время.

За первые полгода наблюдений eROSITA уловил 170 млн рентгеновских фотонов. Из этих регистраций учёные извлекли данные о 900 тыс. источниках рентгеновского излучения, которые с высокой точностью смогли привязать к событиям и объектам во Вселенной. В частности, были детектированы 700 тыс. сверхмассивных чёрных дыр в центрах активных галактических ядер, 180 тыс. излучающих рентгеновские лучи звёзд в Млечном Пути, 12 тыс. галактических скоплений и ряд экзотических событий, таких как двойные звёзды, остатки сверхновых, пульсары и другие объекты.

«Это умопомрачительные цифры для рентгеновской астрономии, — сказал в заявлении Андреа Мерлони, главный исследователь eROSITA и первый автор статьи по каталогу eROSITA. — За 6 месяцев мы обнаружили больше источников, чем крупные флагманские миссии XMM-Newton и Chandra за почти 25 лет работы». Более того, даже за 60 лет существования рентгеновской астрономии не было получено так много данных, как это сделал телескоп eROSITA.

Художественное представление рентгеновской обсерватории «Спектр-РГ»

По данным наблюдений уже опубликовано около 250 научных статей, заметная часть которых вышла за рамки научных целей миссии. Например, вместе с каталогом eRASS1 вышли подробные описания галактической паутины — нитей газа и пыли, соединяющие галактики, каталог галактических сверхскоплений (таких открыто 1000 штук) и масса другой вспомогательной информации. А ведь основной научной целью eROSITA было изучение тёмной энергии, благодаря которой Вселенная ускоренно расширяется.

Вместе с каталогом учёные представили программные инструменты для анализа информации и интерпретации полученных данных, что ускорит обработку и осмысление собранной информации.

Находясь внутри Млечного Пути, мы мало что можем сказать о нашей галактике как о едином объекте. Но зато мы можем смотреть вокруг и находить во Вселенной массу похожих спиральных галактик и взглянуть на свой космический дом как бы со стороны. Сегодня NASA предлагает насладиться роскошными видами 19 ближайших спиральных галактик, во многом напоминающих нашу.

Все изображения можно увеличить, нажав на них (откроется новое окно). Источник изображений: NASA

Завершить многолетние наблюдения помогла космическая обсерватория им. Джеймса Уэбба. Этот телескоп работает в инфракрасном ближнем и среднем диапазонах, улавливая излучение от нагретого газа и пыли. Межзвёздный газ и пыль поглощают свет в видимом и ультрафиолетовом диапазонах и, нагреваясь, светятся в инфракрасном спектре, обозначая своё положение и структуру во Вселенной.

Слева вверху изображение галактики NGC 628 в инфракрасном диапазоне (Уэбб), справа внизу — в видимом (Хаббл)

До наблюдений «Уэбба» сбором информации по 19 близлежащим спиральным галактиками занимались оптический телескоп «Хаббл», «Атакамская большая [антенная] решётка миллиметрового диапазона» ALMA и спектральный прибор MUSE на Очень большом телескопе в Чили, который, в том числе, работал в ультрафиолетовой области спектра. «Уэбб» завершил связанный с этими наблюдениями проект PHANGS, добавив наблюдения в ближнем и среднем инфракрасном диапазонах.

Комбинированное изображение галактики NGC 628 во всех диапазонах сразу. До неё 32 млн световых лет

Все наблюдаемые 19 галактик расположены на удалении от 30 до 80 млн световых лет от нас. Они выбраны из множества других галактик за самый удобный ракурс для изучений — все они расположены к нам лицом и могут раскрыть свою структуру во всех деталях. Это чудесные рукава, области пыли и звездообразования, яркие центральные области со сверхплотными скоплениями старых звёзд, оставшиеся после взрывов сверхновых в межзвёздном веществе и сверхмассивные чёрные дыры в некоторых из центров галактик.

Галактика NGC 1300, до которой 69 млн световых лет

Одновременно с изображениями галактик команда проекта PHANGS выпустила каталог примерно со 100 000 звёздных скоплений, которые в них наблюдаются. Материал получился настолько обширный, что обработать все данные одному коллективу физически невозможно. Учёные ожидают, что на основе собранной информации будут составлены новые каталоги по миллионам звёзд, что позволит ещё лучше понять их эволюцию на примере множества новых наблюдений. На этой странице на сайте NASA можно скачать все представленные изображения в высоком разрешении.

Галактика NGC 4254

В данных обзора нашей галактики Vista Variables in the Via Lactea (VVV), международная группа астрономов обнаружила два странных поведения звёзд, которые оказались неизвестны науке. Среди миллиардов звёзд в нашей галактике обнаружились «старые курильщики» и «взрывные новорожденные». Оба явления пока не имеют надёжного объяснения и призывают учёных раскрыть их тайны.

«Старый курильщик» в представлении художника. Источник изображения: Philip Lucas/University of Hertfordshire

Обзор VVV проводился в течение примерно 10 лет на телескопе VISTA в чилийских Андах в обсерватории на вершине горы Серро-Параналь. Телескоп VISTA с 4-м зеркалом обладает чувствительностью как в оптическом, так и в инфракрасном диапазоне, что даёт возможность заглядывать вглубь облаков из пыли и газа. Поэтому он охотился также за тусклыми объектами — старыми умирающими звёздами и зародышами звёзд в протопланетных дисках.

В процессе анализа красных гигантов учёные неожиданно для себя выявили группу из 21 звезды, которые вели себя необъяснимым образом. «Эти пожилые звёзды годами или десятилетиями сидят спокойно, а затем выпускают клубы дыма совершенно неожиданным образом. Они выглядят очень тусклыми и красными в течение нескольких лет, до такой степени, что иногда мы их вообще не видим», — делятся открытием учёные.

За такое поведение этим звёздам дали шутливое прозвище «старые курильщики». Если серьёзно, то открытие создало условия для появления нового класса или подкласса звёзд. Удивительно, что такие звёзды выявлены только вблизи ядра Млечного Пути, где межзвёздная среда богата тяжёлыми элементами. Больше нигде в нашей галактике подобных явлений не наблюдалось. Возможно, предполагают учёные, «старые курильщики» могут стать важным звеном в эволюции химических элементов во Вселенной.

Вторыми новыми для науки объектами стали «взрывные младенцы». Это только что родившиеся звёзды, окружённые протопланетными дисками. Некоторые из этих звёзд продемонстрировали необычную активность — сильные и нерегулярные вспышки, которые нельзя объяснить с помощью современных теорий эволюции звёзд.

Художественное представление новорожденной звезды с «взрывным» характером

«Эти вспышки происходят в медленно вращающемся диске материи, который формирует новую солнечную систему. Они помогают новорожденной звезде в центре расти, но затрудняют формирование планет. Мы пока не понимаем, почему диски становятся такими нестабильными», — говорится в пресс-релизе группы.

Сообщение о новых открытиях опубликованы в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества от 26 января 2024 года.

В четверг Комитет научных программ Европейского космического агентства дал добро на подготовку к производству оборудования по созданию космической лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории проекта LISA. Изготовление трёх детекторов начнётся примерно через год. В космос установка будет выведена гораздо позже, но это будет невероятный рывок в изучении Вселенной.

Источник изображения: ESA

До недавнего времени люди могли изучать космос в целом спектре электромагнитных излучений от радиодиапазона до оптического и заканчивая гамма-лучами. После запуска в работу в 2015 году лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории LIGO в США у людей появилась возможность улавливать гравитационные волны. Благодаря этому Вселенная предстала для учёных в новом свете, что невозможно переоценить.

Например, вместе с LIGO мы получили возможность напрямую уловить сигналы от чёрных дыр — невидимых и поэтому пока гипотетических объектов. Проект LISA в космосе позволит улавливать подобные сигналы в намного большем диапазоне явлений вплоть до ожидания детектирования «реликтовых» гравитационных волн.

Гравитационно-волновые обсерватории на Земле — два детектора LIGO в США, один Virgo в Италии и один KAGRA в Японии — ограничены протяжённостью и воздействием разного рода помех. Каждое из плеч земных интерферометров имеет длину около 3 км. По каждому из них благодаря зеркалам многократно курсирует лазерный луч. Если через детектор проходит гравитационная волна, то один из коридоров растягивается или сжимается в процессе искажения геометрии пространства-времени. Тогда луч в этом коридоре проходит с задержкой или опережением луча в соседнем коридоре (коридоры соединены буквой «Г»). В детекторе происходит наложение одного луча на другой и разница в сдвиге фаз расскажет о масштабе события.

Сравнительно небольшая длина коридоров позволяет фиксировать гравитационные волны только большой частоты. Во-первых, это ограничивает нас по массе объектов — LIGO и другие датчики фиксируют волны только от слияний компактных объектов, таких как нейтронные звёзды и небольшие чёрные дыры. Во-вторых, частота гравитационных волн повышается только перед слиянием таких объектов, когда гравитация заставляет их бешено вращаться вокруг общего центра масс.

Чтобы улавливать низкочастотные гравитационные волны, датчики должны быть разнесены далеко-далеко друг от друга, тогда появится возможность следить за гравитацией парных объектов за год до слияния, а также улавливать слияние сверхмассивных чёрных дыр, которые никуда не торопятся и поэтому излучают гравитационные волны в длинноволновом диапазоне.

Согласно проекту LISA, в космос будет выведено три космических аппарата. Каждый из них будет представлять собой лазерный интерферометр, построенный на основе детекторов, уже опробованных на проекте LIGO. Космические детекторы расположат треугольником, в составе которого каждый из них будет направлять луч в сторону двух других. Длина каждого плеча составит 2,5 млн км. Это будет невероятный по своим возможностям инструмент, которого буквально ещё не было в руках учёных. Мы сможем увидеть Вселенную в гравитационном спектре, если так можно сказать. Выше на видео, например, NASA показало, как это может быть на примере Млечного Пути, где каждый источник гравитационных волн привязан к тому или иному событию или объекту. Это почти как заглянуть в суть вещей.

А ведь это не всё! Группа европейских учёных предложила лёгким движением руки превратить проект LISA в LISAmax. Технически нам ничего не мешает разместить в космосе детекторы на другом расстоянии, чтобы повысить их чувствительность к гравитационным явлениям. Поэтому учёные обосновали возможность разнести детекторы на 295 млн километров! Не исключено, что к 2034 году, когда начнётся вывод детекторов LISA в космос, у нас появится возможность сделать этот проект ещё более революционным.

В процессе анализа данных от космического гамма-телескопа Fermi за последние 13 лет астрономы NASA обнаружили неожиданный сигнал, исходящий из-за пределов нашей галактики, происхождение которого они не могут объяснить. Фрэнсис Редди (Francis Reddy) из Центра космических полётов NASA назвал это явление «неожиданной и пока необъяснимой особенностью за пределами нашей галактики».

Источник изображения: Britannica

Телескоп Fermi ведёт наблюдение в диапазоне гамма-волн, возникающих при мощнейших выбросах энергии, например, при взрыве сверхновых. Учёные изучали данные, полученные телескопом, с целью получить больше данных о так называемом реликтовом излучении, также известном как космическое микроволновое фоновое излучение. Обычно реликтовое излучение имеет дипольную структуру, одна сторона которой горячее другой. Астрономы полагают, что это происходит из-за движения солнечной системы.

Вселенная в гамма-спектре. Источник изображения: NASA

Вместо ожидаемой структуры реликтового излучения исследователи обнаружили сигнал, содержащий одни из самых энергетически мощных космических частиц, которые они когда-либо обнаруживали. «Это совершенно случайное открытие, — говорит Александр Кашлинский (Alexander Kashlinsky), космолог из Университета Мэриленда и Центра космических полётов NASA. — Мы обнаружили гораздо более сильный сигнал и в другой части неба, чем та, которую мы искали».

На этой неделе статья с описанием результатов была опубликована в The Astrophysical Journal Letters. «Мы нашли диполь гамма-излучения, но его пик расположен на южном небе, вдали от реликтового излучения, а его величина в 10 раз превышает ту, которую мы ожидали», — заявил астрофизик NASA Крис Шрейдер (Chris Shrader).

Концептуальная иллюстрация явления. Источник изображения: NASA

Учёные полагают, что наблюдаемое явление связано с ранее зафиксированным обсерваторией Pierre Auger в Аргентине в 2017 году подобным космическим гамма-излучением. Астрономы считают, что эти два явления могут иметь общее происхождение, учитывая их схожую структуру. Они надеются в дальнейшем найти загадочный источник или разработать альтернативные объяснения обеих особенностей.

Неожиданное открытие NASA может помочь астрономам подтвердить или опровергнуть идеи о том, как создаётся дипольная структура реликтового излучения. «Несоответствие размеров и направления диполя реликтового излучения может дать нам возможность заглянуть в физические процессы, происходящие в очень ранней Вселенной, возможно, в те времена, когда её возраст составлял менее триллионной секунды», — убеждён один из авторов исследования Фернандо Атрио-Барандела (Fernando Atrio-Barandela).

Сегодня в 15:05 по местному времени (в 10:05 мск) с космодрома Сичан на юго-западе Китая ракета «Чанчжэн 2C» вывела на орбиту рентгеновскую обсерваторию «Зонд Эйнштейна» (Einstein Probe). Обсерватория будет фиксировать мощные энергетические рентгеновские события во Вселенной с беспрецедентной частотой — полный обзор неба будет совершаться каждые 5 часов. Нас ждёт волна интереснейших открытий из жизни чёрных дыр, квазаров, нейтронных звёзд и другого.

«Зонд Эйнштейна» (Einstein Probe). Источник изображения: CAS

Миссия «Зонд Эйнштейна» — это плод сотрудничества Китая и Европейского космического агентства. На борту обсерватории два блока рентгеновских телескопов: один китайский (широкоугольный, состоящий из 12 модулей) и один европейский (направленный, состоящий из двух модулей). Широкоугольный телескоп WXT (Wide-field X-ray telescope) обладает полем зрения 1345 квадратных градусов. Двенадцать модулей телескопа, каждый из которых имеет матрицу по 30 млн «пикселей», будут за раз делать снимок неба площадью в 10 000 дисков полной Луны. Для сравнения, один кадр рентгеновского телескопа NASA «Чандра» захватывает участок неба, равный половине площади диска Луны.

Телескоп WXT обсерватории «Зонд Эйнштейна» будет генерировать колоссальный поток данных. Принимать и обрабатывать его будут наземные станции ЕКА. За это Китай рассчитается с европейскими учёными рабочим временем телескопа для проведения собственных экспериментов. Им будет предоставлено 10 % времени работы WXT.

Узконаправленный телескоп FXT (Follow-up X-ray Telescope) разработан европейцами и будет использован ими в полном объёме (возможно он также на правах обмена будет предоставляться китайским учёным). Это узконаправленный прибор с очень высокой чувствительностью в рентгеновском диапазоне. Если WXT найдёт что-то особенно интересное, FXT сможет рассмотреть это с намного лучшим разрешением.

Отдельно надо сказать об оптической системе широкоугольного телескопа WXT. Нашим читателям знакома проблема полупроводниковых литографических сканеров EUV-диапазона. Они работают на рентгене и не могут фокусироваться линзами, только зеркалами. Поэтому телескоп WXT не мог просто так собирать и фокусировать рентгеновский свет. Выход был найден в виде оптики «глаз омара».

Глаз омара и ряда креветок представляет набор трубочек квадратного сечения, каждая из которых заканчивается на сетчатке глаза. Увеличение происходит за счёт переотражения лучей от стенок трубочек. Китайские инженеры собрали подобные «глаза» для телескопа, но с учётом отражения рентгеновских волн. Это уникальная технология — пакет из 30 млн трубочек сечением 40 мкм каждая с покрытием изнутри иридием. И таких пакетов 12 штук. Интересно, что прототип этого телескопа уже летал в космос и показал, что это работает.

Источник изображения: Patrick Ayree

Подобный инструмент на орбите не даст пропустить ни одного яркого события в космосе. Он фиксирует рентгеновское излучение от падения вещества на чёрные дыры, от взрывов сверхновых, от взаимодействия нейтронных звёзд и многих других энергичных явлений. Косвенно он может локализовать гравитационные взаимодействия, что в паре с наземными детекторами гравитационных волн поможет находить их источники. В какой-то мере запуск «Зонда Эйнштейна» можно сравнить по ценности с запуском обсерватории «Джеймс Уэбб». Новый инструмент должен работать 5 лет и сможет далеко вперёд подтолкнуть науку.

Астрономы начали новый 2024 год с изучения останков взрывов как минимум двух сверхновых в относительной близости от нас. Для изучения всех нюансов процесса в одном снимке объединили данные с четырёх телескопов в рентгеновском, инфракрасном и видимом диапазонах. Кроме научной ценности комбинированное изображении эстетически привлекательно и не оставит равнодушным ни одного ценителя красот Вселенной.

Нажмите для увеличения. Источник изображения: NASA

На снимке запечатлены останки взрывов как минимум двух сверхновых, которые взорвались примерно 5000 лет назад. Изучаемая область пространства находится всего в 160 тыс. световых лет от нас в Большом Магеллановом Облаке — небольшой галактике-спутнике Млечного Пути. Изучаемый объект — остатки сверхновой 30 Doradus B — входят в туманность Тарантул в созвездии Золотой Рыбы. Создание комбинированного изображения от нескольких телескопов позволило доказать, что останки 30 Doradus B не могли образоваться в наблюдаемом виде лишь в результате взрыва одной единственной сверхновой.

На вероятность одного или даже нескольких предшествующих взрывов указывают данные рентгеновского телескопа «Чандра». На снимке они выделены фиолетовым цветом. Далеко распространившаяся тонкая оболочка — её следы — слишком большая, если бы речь шла о единственном взрыве 5000 лет назад. Моделирование показывает, что этому предшествовал ещё один взрыв несколько ранее, как и не исключена другая активность в наблюдаемом регионе.

Также на снимке находятся данные наблюдений в оптическом диапазоне, представленные 4-метровым телескопом им. Виктора Бланко в Чили (оранжевый и голубой), инфракрасные данные космического телескопа «Спитцер» (красный цвет), а также оптические данные космического телескопа «Хаббл», которые были добавлены в чёрно-белом варианте, чтобы воссоздать чёткое изображение.

Комбинированная картинка позволяет охватить глазом все нюансы и последствия двух взрывов сверхновых от расширяющейся оболочки до выбросов пульсаров, оставшихся после взрывов массивных звёзд. Джеты и активное излучении пульсаров дополнительно раздувают межзвёздный газ, создавая подобие туманности — добавляя в картину нюансы, по которым можно воссоздать историю взорвавшихся звёзд.

Космический телескоп «Кеплер» (Kepler) перестал собирать данные в 2018 году, но всё ещё остаётся источником открытий. На сегодня данные «Кеплера» содержат самый большой набор экзопланет и кандидатов в экзопланеты. Учёные NASA заново проанализировали архив данных этого телескопа и представили обновлённый каталог звёзд, систем и экзопланет, среди которых обнаружились ранее неизвестные планеты.

Система Кеплер-385 в представлении художника. Источник изображения: NASA/Daniel Rutter

В частности, открытием нового издания каталога стала звёздная система Kepler-385. Ещё в 2014 году орбитальный телескоп обнаружил в этой системе четыре экзопланеты. Анализ с использованием новых данных по звёздам, прежде всего, с учётом собранных европейским астрометрическим телескопом «Гайя», позволил выявить в системе Kepler-385 ещё три дополнительные экзопланеты.

Телескоп «Кеплер», напомним, определял наличие экзопланет по методу транзита — по изменениям яркости звезды и оценке времени провалов яркости, когда невидимая в обычных условиях планета проходит перед диском родной звезды. Точность таких измерений растёт вместе с ростом точности измерения параметров звёзд.

В системе Kepler-385, которая отдалена от нас на 4670 световых лет, оказалось семь подтвержденных наблюдением планет, что делает её редкостью. Сегодня подобных многопланетных систем открыто очень мало.

Одна из ценностей такого открытия в том, что мы можем напрямую определить эксцентриситет орбит экзопланет. Для одиночной планеты, которая нам напрямую не видна, это сделать практически невозможно. Но для планетной системы с несколькими транзитами (планетами) форма орбит определяется относительно просто. Так, измерение орбит экзопланет системы Kepler-385 показало, что у них у всех почти круговые орбиты. Это подтвердило предыдущие выводы, основанные на моделировании, что чем больше в системе планет, тем менее вытянутые у них орбиты.

Семь планет системы Кеплер-385: две чуть больше Земли, пять чуть меньше Нептуна

С точки зрения поиска внеземной жизни все семь планет системы Kepler-385 вряд ли пригодны для этого в нашем понимании. Все они находятся слишком близко к своей звезде и, очевидно, получают сильнейшую долю излучения в виде тепла, ультрафиолета и радиации.

Новая редакция обновлённого каталога экзопланет, найденных телескопом «Кеплер», представляет собой самое структурированное по данным издание, которое поможет совершить ещё не одно астрономическое открытие не выходя из кабинета. Современные астрономические приборы собирают настолько много данных, что научные сообщества не успевают их обрабатывать даже с привлечением суперкомпьютеров.

NASA рассматривает возможность сокращения бюджетов двух знаменитых космических телескопов: «Хаббл» (Hubble) и «Чандра» (Chandra) с целью оптимизации расходов астрофизических программ при текущих бюджетных ограничениях.

Источник изображения: NASA

13 октября на встрече с Комитетом по астрономии и астрофизике (CAA) Национальной академии наук Марк Клампин (Mark Clampin), директор отдела астрофизики NASA, заявил о вероятном сокращении операционных бюджетов рентгеновской обсерватории «Чандра» и космического телескопа «Хаббл».

Ожидается, что его отдел не получит нужного финансирования в размере почти $1,56 млрд на 2024 финансовый год из-за «Закона о фискальной ответственности 2023 года» (The Fiscal Responsibility Act of 2023), который ограничивает необоронные расходы на уровне 2023 года, предусматривая лишь 1-% увеличение на 2025 год.

Этот закон был подписан Президентом США Джо Байденом (Joe Biden) 3 июня и предусматривает приостановление установленного лимита государственного долга до конца 2024 года, что позволяет правительству продолжать заимствование средств. Однако этот закон также устанавливает лимиты на расходы в отношении невоенных направлений бюджета, фактически оставляя их на уровне 2023 финансового года для 2024 финансового года.

«Мы работаем с расчётом на то, что бюджеты на 2024 финансовый год останутся на уровне 2023. Это означает, что мы решили сократить бюджет миссий, находящихся в длительной эксплуатации, а это „Чандра“ и „Хаббл“», — сообщил Клампин.

«Чандра» — это космическая обсерватория рентгеновских лучей, целью которой является изучение космических объектов, таких как чёрные дыры, кластеры галактик и остатки сверхновых звёзд (источник изображения: J. Vaughan / NASA, CXC, SAO)

Клампин отказался уточнять, на какую сумму будут сокращены бюджеты этих космических обсерваторий или какие последствия это повлечёт. Он лишь уточнил, что предложенные сокращения ещё находятся на стадии изучения, отметив, что за последнюю неделю смог внести положительное изменение для рентгеновской обсерватории «Чандра».

«Чандра» и «Хаббл» являются двумя самыми дорогостоящими миссиями NASA в области астрофизики после космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST). В бюджетном предложении на 2024 финансовый год NASA запросила $93,3 млн для космического телескопа «Хаббл» и $68,7 млн для рентгеновской обсерватории «Чандра», что соответствует бюджетам предыдущих лет. Вместе они составляют чуть более 10 % всего финансирования NASA в области астрофизических исследований на весь 2024 финансовый год.

Следует отметить, что «Чандра» и «Хаббл» являются одними из старейших миссий NASA, запущенных в 1999 и 1990 годах соответственно. Клампин предположил, что именно возраст обоих телескопов является одной из причин для сокращения их бюджетов. «У „Чандра“ сейчас много проблем. Его становится всё труднее эксплуатировать», — заявил он. По его словам, несмотря на то, что у «Хаббл» таких проблем не наблюдается, он работает уже долгое время и занимает значительную долю бюджета по астрофизике.