Новости космической науки и технологий

[MAXSIMUS]

Исчезающее звездное скопление указывает на гигантскую популяцию черных дыр

Скопление звезд Паломар 5 является уникальным в своем роде. В новом исследовании показано, что необычные свойства этого скопления являются результатом наличия необычно многочисленной популяции черных дыр, которых в центре скопления насчитывается более 100.

«Это число черных дыр примерно в три раза превышает число, рассчитанное, исходя из количества звезд в скоплении, и это означает, что свыше 20 процентов от общей массы скопления приходится на черные дыры. Каждая из этих черных дыр имеет массу порядка 20 масс Солнца, и они формировались в результате взрывов сверхновых по завершении жизненного цикла массивных звезд, когда скопление еще было очень молодым», - говорит профессор Марк Джилс (Mark Gieles) из Института космических наук Барселонского университета, Испания, являющийся главным автором нового исследования.

Приливные потоки представляют собой потоки звезд, которые были вытолкнуты из распадающихся скоплений звезд или карликовых галактик. В течение последних нескольких лет примерно 30 тонких потоков было обнаружено в гало Млечного пути. Согласно одной из гипотез, формирование звездных потоков связано с распадающимися звездными скоплениями, однако до настоящего времени ученые смогли зарегистрировать лишь одно скопление звезд, связанное со звездным потоком – скопление Паломар 5.

Авторы работы произвели численное моделирование эволюции скопления Паломар 5 от формирования до современного состояния, близкого к полному распаду. Изменяя начальные условия так, чтобы обеспечить хорошее соответствие наблюдаемым свойствам скопления и звездного потока, ученые нашли, что изначально доля черных дыр в скоплении была значительно меньше, однако звезды легче покидали скопление, чем черные дыры, и с течением времени доля черных дыр росла. Повышение доли черных дыр привело к дополнительному «раздуванию» скопления, поскольку черные дыры эффективно гравитационно взаимодействовали со звездами скопления, и формированию звездного потока. Перед окончательным распадом – который произойдет примерно через один миллиард лет – это скопление почти целиком будет состоять из черных дыр, отмечают авторы.

Согласно Джилсу и его группе, изученный в данном исследовании механизм эволюции скопления Паломар 5 с формированием звездного потока является типичным для скоплений звезд Млечного пути.

Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.

[MAXSIMUS]

Уникальный объект в Млечном пути может оказаться новым типом гиперновой звезды

Загадка звезды SMSS J200322.54-114203.3 получила один из вариантов разгадки, который может привести к новым открытиям необычных звезд. Это объект в ареоле Млечного Пути, достаточно далеко от нас, порядка 7500 световых лет. По косвенным признакам это звезда II-поколения, а потому в ее составе ожидали увидеть только водород и гелий. На практике же там целая кладовая – есть железо, золото, цинк и даже металлы, которые традиционно именуют тяжелыми, вроде урана и европия.
Изначально, после Большого взрыва, во Вселенной не было тяжелых элементов, только водород и гелий, первые звезды сформировались из них. Когда они погибали и взрывались сверхновыми, энергия этого процесса порождала из легких элементов тяжелые, согласно периодической таблице. Они тоже становились частью новых звезд, те проживали свой срок, взрывались и порождали еще более тяжелые элементы. Из этого делается вывод – чем старше звезда, тем меньше в ней металлов, а наличие тяжелых металлов однозначно указывает на малый возраст звезды.

Звезда SMSS J200322.54-114203.3 (помечена перекрестием)
В этом и заключается парадокс SMSS J200322.54, она очень похожа на старые звезды, потому что металла в ней гораздо меньше, чем в том же Солнце, но при этом химический состав космического тела очень богат. Откуда же взялись эти элементы, все эти тяжелые металлы? Вероятнее всего, при взрыве гиперновой – звезды огромной массы, минимум в 25 раз тяжелее Солнца.

Непосредственно перед взрывом гиперновая начинает вращаться с огромной скоростью, плюс у нее появляется мощнейшее магнитное поле. Новые элементы, которые образовались внутри звезды, не могут покинуть ее пределов, и вступают в дальнейшие реакции, порождая все более тяжелые элементы. Расчеты подтверждают данную теорию, поэтому осталось найти веские доказательства, например, в виде аналогичных уникальных звезд.

[MAXSIMUS]

Наблюдения за «питанием» центральной черной дыры Млечного пути

Сверхмассивная черная дыра (СМЧД), расположенная в центре нашей галактики Млечный путь, Стрелец А*, является самым близким к нам объектом своего рода, будучи расположенной на расстоянии около 27 000 световых лет от Солнечной системы. Хотя она имеет относительно низкую активность и светимость, в сравнении с другими ядрами галактик, содержащими СМЧД, ее относительно близкое к нам расположение обусловливает более высокую видимую яркость, по сравнению с другими аналогичными источниками, и дает астрономам уникальную возможность изучать процессы, происходящие при приближении газового облака или другого космического объекта к краю черной дыры.

Черная дыра Стрелец А* поглощает материю с относительно невысокой скоростью, составляющей несколько сотен масс Земли в год. Однако яркость этого источника в рентгене подчас может возрастать в сотни раз. Большая часть устойчивого излучения, предположительно, связана с электронами, движущимися по спиральным траекториям со скоростью, близкой к скорости света, вдоль линий магнитных полей в небольшой центральной области радиусом всего лишь порядка одной астрономической единицы (1 а.е. равна среднему расстоянию от Земли до Солнца), однако ученые до сих пор не сформировали единого мнения в отношении механизмов возникновения вспышек.

В новом исследовании группа во главе с Роберто Абутером (R. Abuter) провела наблюдения СМЧД Млечного пути в рентгеновском (космическая обсерватория Chandra) и инфракрасном (космическая обсерватория Spitzer) диапазонах. В ходе наблюдения источник Стрелец А* разразился мощной вспышкой, и это позволило теоретикам впервые произвести моделирование вспышки с высоким уровнем подробностей.

Релятивистские электроны, движущиеся в магнитных полях, испускают фотоны в результате процесса, известного как синхротронное излучение (самый распространенный сценарий), но возможен также другой процесс, в котором фотоны (либо синхротронного излучения, либо других видов излучения, например излучения пыли) рассеиваются на электронах и таким образом получают дополнительную энергию, превращаясь в рентгеновские фотоны. Моделирование того, какое сочетание этих эффектов имело место в небольшой области вокруг источника Стрелец А* во время вспышки, позволяет получить более подробное представление о плотности газа, полей, а также определить интенсивность вспышки и пространственную форму, проследить ход ее развития. Ученые рассмотрели несколько версий и пришли к выводу, что инфракрасная вспышка была сформирована в результате первого из процессов, а рентгеновская вспышка сформировалась в результате протекания второго процесса. Эти выводы позволяют сделать ряд заключений об активности в окрестностях СМЧД, включая заключение о том, что плотности электронов и магнитных полей сравнимы по величине со средними значениями, однако для формирования наблюдаемой вспышки требуется устойчивое ускорение частиц.

Исследование опубликовано на сервере препринтов arxiv.org.

[MAXSIMUS]

Звезда в форме капли указывает на неизбежный взрыв сверхновой

Астрономы наблюдали редкую систему из двух звезд, обреченных взорваться вместе как сверхновая, проследив за поведением звезды, напоминающей по форме каплю.

Эта необычная форма звезды связана с ее искажением гравитацией близлежащего массивного белого карлика, которая также приближает неминуемый взрыв системы как сверхновой, в результате чего будут поглощены обе звезды. Такой механизм сверхновой называют сверхновой типа Ia.

Система HD265435 расположена на расстоянии примерно в 1500 световых лет от нас и состоит из горячего субкарлика и белого карлика, обращающихся друг относительно друга с периодом примерно в 100 минут. Белые карлики представляют собой «мертвые» звезды, которые сожгли все свое топливо и коллапсировали, превратившись в крохотные, но очень плотные объекты.

В этой новой работе команда под руководством доктора Ингрид Пелисоли (Ingrid Pelisoli) с кафедры физики Уорикского университета, Великобритания, используя данные, собранные при помощи спутника Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) НАСА, смогла наблюдать горячий субкарлик, но не белый карлик, поскольку яркость горячего субкарлика намного выше. Однако значение этой яркости изменялось с течением времени, что указывало на «каплевидное» искажение формы звезды, которое обычно связано с присутствием близлежащего массивного объекта, перетягивающего с нормальной звезды материю. Используя измерения радиальных скоростей и скоростей вращения объекта, выполненные при помощи Паломарской обсерватории и обсерватории им. Кека, США, а также смоделировав влияние массивного объекта на субкарлик, астрономы смогли подтвердить, что недоступный наблюдениям белый карлик имеет массу примерно как у Солнца, но его радиус при этом чуть меньше, чем радиус Земли.

Вместе с массой горячего субкарлика, составляющей чуть более 0,6 массы Солнца, общая масса системы превышает критическую отметку в 1,4 массы Солнца, необходимую для того, чтобы произошел взрыв сверхновой типа Ia. Поскольку эти две звезды уже находятся достаточно близко друг к другу, чтобы начать сближение по спиральной траектории, то белый карлик неминуемо вспыхнет как сверхновая в ближайшие примерно 70 миллионов лет. Теоретические модели, построенные специально для этого исследования, предсказывают, что этот горячий субкарлик будет сжиматься, также превращаясь в белый карлик, после чего произойдет его объединение с компаньоном по системе.

Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.

[MAXSIMUS]

Залипательное видео: самый большой спутник в Солнечной системе показали вблизи
Космический зонд совершил впечатляющее путешествие вокруг Юпитера и его крупнейшей луны. Весь путь уместили в небольшой, но захватывающий ролик.
7 июня 2021 года космический аппарат NASA «Юнона» подлетел к покрытому льдом спутнику Юпитера Ганимеду ближе, чем любой другой космический корабль за более чем два десятилетия. Используя записи с тепловизора космического зонда, ученые сделали анимацию, чтобы показать, какие виды открылись «Юноне» в то время.

Анимация начинается с изображений Ганимеда. Зонд «Юнона» пролетел на высоте 1 038 км от его поверхности, скорость зонда достигла 67 000 км/ч. На кадрах показаны несколько темных и светлых областей спутника (считается, что более темные области — результат сублимации льда в окружающий вакуум, после этого процесса остаются затемненные остатки), а также кратер Трос — самой большой и яркий «шрам»-кратер Ганимеда.

Затем зонд за 14 часов 50 минут преодолел более чем миллион километров, разделяющие Ганимед и Юпитер. Он приблизился к поверхности Юпитера на расстояние 3 400 км. Благодаря этому в ролике можно отчетливо разглядеть живописные облака планеты и пугающие бури на ней. Используя информацию, которую космический аппарат узнал при изучении атмосферы Юпитера, команда аниматоров даже смоделировала молнию. Получилось весьма реалистично.

[MAXSIMUS]

Кто сидит на дне океана на спутнике Сатурна и делает метан
Источником метана в выбросах из подповерхностного океана на Энцеладе с высокой вероятностью могут быть живые организмы.

Поверхность спутника Сатурна – Энцелада – покрыта толстым слоем безжизненного льда с температурой под пару сотен градусов ниже нуля. Однако под этим многокилометровым ледяным панцирем, как полагают исследователи, находится океан с жидкой водой. Одно из доказательств его существования – мощные водяные гейзеры, бьющие сквозь трещины в ледяной поверхности на высоту до 250 километров. Их впервые сфотографировал в 2005 году аппарат «Кассини», а спустя десять лет «Кассини» удалось пролететь прямо над одним из таких выбросов и изучить его химический состав. Больше всего учёных тогда привлёк метан и большое количество молекулярного водорода, которое говорило о гидротермальной активности на дне энцеладского
На Земле, а точнее, на дне наших океанов, существуют гидротермальные источники, их ещё называют «чёрными курильщиками». Это подводные гейзеры, которые выбрасывают наружу разогретую до нескольких сот градусов в толще океанической коры воду. При контакте воды с раскалёнными минералами часть её может превращаться в водород, который и содержится в «выхлопе» чёрных курильщиков. А вот с метаном всё интереснее.

Во-первых, он может образовываться при взаимодействии углекислого газа и водорода. Второй потенциальный источник – это разложение органических молекул при высоких температурах и давлении. Такой процесс может иметь место, если существенная часть Энцелада была образована материалом комет, в которых, как известно, довольно много разной «космической» органики. И, наконец, самый интересный вариант – это метан, синтезированный микроорганизмами.Например, несколько лет назад биологи из Дюссельдорфского университета им. Генриха Гейне смогли установить, что последний одноклеточный организм, давший начало всем доменам земной жизни, жил рядом с вулканическими горячими источниками на дне океана и питался выходящим из них водородом. Другими словами, наш очень далёкий предок жил примерно 3.5-3.8 млрд. лет назад где-то на дне древнего океана рядом с чёрным курильщиком, ел водород и при этом выделял метан. Почему бы такому же организму не жить и где-то на дне подповерхностного океана на Энцеладе, ведь условия там «сейчас» и на Земле «тогда» в целом могут быть похожи?

Как пишут исследователи в своей недавней статье в Nature Astronomy, источник метана в выбросах гейзеров на Энцеладе с высокой вероятностью может быть именно биологического происхождения. Как они пришли к такому выводу? Для этого учёные построили множество теоретических моделей, описывающих гидротермальные процессы синтеза водорода и метана. Ключевыми параметрами для оценки моделей были выбраны скорости образования водорода и метана, а также соотношение объёмов этих газов – эти значения были экспериментально определены из данных, полученных с Кассини.

В результате получилось, что одним лишь гидротермальным синтезом метана и водорода их наблюдаемые значения никак не объяснить. Поэтому нужен альтернативный источник метана: либо биологического происхождения, либо какой-то другой, например, разложение органики, оставшейся от комет. Так что к вопросу об источниках марсианского метана астробиологическим знатокам добавился ещё аналогичный вопрос от спутника Сатурна.

[Administrator]

Фото дня: удивительный космический фейерверк близких галактик
17.07.2021
Европейская Южная Обсерватория (ESO, European Southern Observatory) представила подборку потрясающих фотографий близких галактик, которые напоминают разноцветный космический фейерверк.

Великолепные снимки получены на Очень Большом телескопе ESO (VLT). Изображения демонстрируют различные компоненты галактик в разных цветах, что позволяет видеть распределение молодых звёзд и разогреваемого ими газа в окрестностях.


В процессе съёмки применялся спектрограф MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer), установленный на телескопе VLT. Наблюдения осуществлялись на нескольких длинах волн.

Телескоп взглянул на такие галактики, как NGC 1087, NGC 1300, NGC 3627, NGC 4254 и NGC 4303. На представленных снимках показана завораживающая структура этих космических объектов.


Собранные данные объединяются с наблюдениями тех же галактик, выполненными на Атакамской Большой миллиметровой / субмиллиметровой антенной решётке ALMA.


«Комбинируя изображения, полученные с MUSE и с ALMA, астрономы могут исследовать области галактик, в которых происходит звездообразование, и сравнивать их с теми областями, в которых оно ожидается. Это и помогает понять, что именно запускает и ускоряет рождение новых звёзд, и что ему препятствует», — отмечает ESO.

[MAXSIMUS]

Найдено объяснение, как Вселенная отражается возле черных дыр\
Новая система уравнений может точно описать отражения Вселенной, которые появляются в искривленном свете вокруг черной дыры. Исследование опубликовано в Scientific Reports.
Конфигурация пространства вблизи черных дыр может быть настолько сложной, что лучи света искривляются вокруг этих массивных объектов несколько раз. Теперь благодаря Альберту Снеппену, студенту Института Нильса Бора, феномен, который лежит в основе эффекта гравитационного линзирования, впервые получил математическое описание.

Он описал появление «двойников» гравитационно линзированных объектов, используя современный математический аппарат. Студент попытался разобраться в особенностях пространства около черных дыр, где происходит столь сильное искривление пространственной ткани, что лучи света отклоняются от своего курса.

Как известно, в районе горизонта событий черной дыры траектория фотонов может измениться настолько, что они несколько раз облетят сверхмассивный объект. В итоге, если наблюдать черную дыру на фоне какого-то далекого объекта, то можно увидеть несколько искаженных его версий.

Свет от фоновой галактики оборачивается вокруг черной дыры все больше и больше раз, чем ближе он проходит к дыре, и поэтому мы видим одну и ту же галактику в нескольких направлениях (предоставлено Питером Лаурсеном).
Математическое описание гравитационного линзирования, представленное Альбертом Снеппеном, объясняет, как именно рождаются такие «двойники» линзированных объектов. Он выяснил, как законы гравитации и принципы существования черных дыр определяют особенности эффекта линзирования. Стоит отметить, что ученый, кроме того, описал линзирование, порождаемое не обычными, а вращающимися черными дырами.

Однажды бесконечные изображения, близкие к черной дыре, могут стать инструментом для изучения не только физики пространства-времени черной дыры, но и объектов позади них — повторяющихся в бесконечных отражениях.

[MAXSIMUS]

Открыта активность крупнейшей кометы, когда-либо обнаруженной учеными

Новый «гость», вошедший во внешнюю часть Солнечной системы, продемонстрировал свойства, которые позволяют оценить его как самую крупную комету, известную науке. Эти наблюдения стали возможными, благодаря стремительно реагирующим телескопам обсерватории Las Cumbres, США. Об этом объекте, получившем название кометы C/2014 UN271 Бернардинелли-Бернстайна в честь двух ее открывателей, было впервые объявлено в субботу, 19 июня 2021 г. Объект C/2014 UN271 был обнаружен в результате повторной обработки данных за период в 4 года, собранных при помощи обзора неба Dark Energy Survey, который был проведен с использованием 4-метрового телескопа им. Виктора Бланко, расположенного в Межамериканской обсерватории Серро-Тололо, Чили, в период между 2013 и 2019 гг. Ко времени объявления не имелось данных, указывающих на активность кометы. Астрономы возлагали большие надежды на эту комету. Комета C/2014 UN271 приближается к нам с холодной периферии Солнечной системы, поэтому для выяснения вопроса о ее активности потребовались стремительно реагирующие телескопы.

Обсерватория Las Cumbres быстро смогла определить, превратился ли этот объект в активную комету за три года, которые прошли с того момента, как он впервые был замечен при помощи обзора неба Dark Energy Survey. «Поскольку этот новый объект находился далеко на юге и являлся достаточно тусклым, мы знали, что в мире существует не так много других телескопов, которые способны его наблюдать, - сказал доктор Тим Листер (Tim Lister), ученый из обсерватории Las Cumbres. «К счастью, обсерватория Las Cumbres располагает сетью роботизированных телескопов по всему миру, в частности, в Южном полушарии, и мы смогли быстро получить снимки при помощи телескопов LCO, расположенных в Южной Африке», - объяснил Тим Листер.

Эти снимки были получены при помощи одного из двух 1-метровых телескопов LCO, расположенных в Южно-Американской астрономической обсерватории, ночью 22 июня. Астрономы из Новой Зеландии, являющиеся членами проекта LCO Outbursting Objects Key (LOOK) Project, первыми заметили эту комету.

«<…> На первом снимке виду кометы мешал расположенный на переднем плане след спутника, и мое сердце сжалось. Но затем я рассмотрела другие снимки, которые были достаточно ясными и необычными: она была там, определенно прекрасная маленькая размытая точка, не похожая на четкие точки соседних с ней звезд», - сказала доктор Мишель Баннистер (Michele Bannister) из новозеландского Университета Кентербери. Анализ снимков, сделанных при помощи обсерватории Las Cumbres, показал расплывчатую кому вокруг объекта, что указывает на то, что он являлся активным и на самом деле представлял собой комету, хорошо различимую, несмотря на то, что она находилась на расстоянии свыше 2 900 000 000 километров от нас, примерно вдвое дальше, по сравнению с расстоянием от Солнца до Сатурна.

Составлено по материалам, предоставленным обсерваторией Las Cumbres.

[MAXSIMUS]

Появились детальные фотографии ближайших к нам галактик
Ученые представили очень подробные фотографии близлежащих галактик. По ним можно изучить процессы формирования звезд.
Группа астрономов опубликовала детальные фотографии близлежащих галактик, которые напоминают красочный космический фейерверк. Изображения, полученные с помощью телескопа Европейской южной обсерватории (VLT), показывают различные компоненты галактик в разных цветах, что позволяет астрономам точно определить местоположение молодых звезд и газа, которые они разогревают вокруг себя. Объединив свои наблюдения с данными ALMA, партнером которого является ESO, команда помогает пролить свет на то, что заставляет газ формировать звезды.

Астрономы знают, что звезды рождаются в облаках газа, но как в этом участвуют галактики в целом, остается загадкой. Чтобы понять этот процесс, группа исследователей наблюдала за различными близлежащими галактиками с помощью мощных телескопов на земле и в космосе, сканируя различные галактические регионы, участвующие в звездном рождении.

«Впервые мы наблюдаем отдельные единицы звездообразования в широком диапазоне мест и условий в выборке, которая хорошо представляет различные типы галактик, — отмечает астроном Эрик Эмселлем. — Мы можем наблюдать газ, из которого рождаются звезды, сами молодые звезды и наблюдаем их эволюцию на различных стадиях».

Объединив изображения MUSE и ALMA, астрономы могут изучить галактические регионы, где происходит звездообразование — так они могут понять, что запускает, стимулирует или сдерживает рождение новых звезд. «Полученные изображения потрясают воображение, предлагая захватывающе красочный взгляд на звездные ясли в соседних с нами галактиках», — отметили ученые.

«Есть много загадок, которые мы хотим разгадать, — заявил Кэтрин Крекель из Гейдельбергского университета в Германии. — Рождаются ли звезды чаще в определенных регионах галактик-хозяев, и если да, то почему? А после рождения звезд как их эволюция влияет на формирование новых поколений звезд?».