Новости космической науки и технологий

Неуловимые чёрные дыры средней массы могут скрываться в компактных центрах звёздных скоплений

Во Вселенной полно чёрных дыр звёздной массы и сверхмассивных, но чёрные дыры промежуточной массы остаются неуловимыми для наблюдений, что не позволяет объяснить эволюцию этих объектов. Для подтверждения той или иной теории просто нет наблюдательных фактов. В новом исследовании группа астрономов из Университета штата Вашингтон смогла определить наиболее вероятные места расположения чёрных дыр средней массы. Осталось их там найти.

Поиск чёрных дыр осложняется тем, что эти объекты не видны в телескопы. Обнаружить чёрную дыру можно только по косвенным признакам, например, изучая траектории движения звёзд в двойных системах и массивов звёзд в центрах галактик — звёзды и массивы будут двигаться с учётом наличия невидимого центра притяжения. Этим невидимым центром гравитации, скорее всего, будет чёрная дыра.

Такие центры обнаружены для чёрных дыр массой от одной до десяти масс Солнца, а также от миллиона до сотен миллионов масс Солнца. Невидимые центры гравитации с массой от 100 до 100 тыс. масс Солнца не обнаружены в том количестве, чтобы проследить рост чёрных дыр от объектов звёздной массы до сверхмассивных чёрных дыр. Собственно, совсем недавно подтверждено обнаружение одной или чуть более чёрных дыр средней массы, но это не точно.

Согласно одной из теорий, объясняющей отсутствие чёрных дыр средней массы, чёрные дыры не эволюционируют от малых до сверхмассивных на всём периоде развития Вселенной. Малые чёрные дыры образуются густо и часто в процессе типичной эволюции звёзд на поздних стадиях, но сверхмассивные чёрные дыры могли зародиться только в ранней Вселенной, когда плотность вещества и скорости были намного выше, что объясняет их расположение в центре галактических ядер. Для чёрных дыр средних масс места в нашей Вселенной просто не нашлось.

Однако астрономы из Университета штата Вашингтон сделали попытку обнаружить чёрные дыры средней массы в ядрах плотных звёздных скоплений — в так называемых ядерных звёздных скоплениях. Для решения этой проблемы исследовательская группа использовала рентгеновскую обсерваторию «Чандра» — самый мощный в мире рентгеновский телескоп — для поиска рентгеновских признаков черных дыр в ядерных звёздных скоплениях в 108 различных галактиках.

Ядерные звёздные скопления находятся в центре большинства малых галактик или галактик относительно небольшой массы и являются самыми плотными из известных звёздных сред. Предыдущие исследования выявили наличие чёрных дыр в ядерных звёздных скоплениях, но мало что известно о конкретных свойствах, которые делают эти регионы благоприятными для образования чёрных дыр.

В процессе работы выяснилось, что для звёздных скоплений с плотностью звёздной массы выше определённого порога (по массе и плотности) рентгеновское излучение в два раза чаще указывает на наличие чёрной дыры, чем в случае скоплений, с массой и плотностью ниже этого порога. Иначе говоря, появилось наблюдение, доказывающее возможность существования зон образования чёрных дыр промежуточной массы во всём промежутке существования нашей Вселенной, а не только на этапе её молодости.

«Одна из преобладающих теорий гласит, что массивные чёрные дыры могли образоваться только в ранней Вселенной, когда всё было более плотным, — сказал один из авторов работы. — Наше исследование больше соответствует картине, в которой массивные чёрные дыры не обязательно должны образовываться в самой ранней Вселенной, а скорее могут продолжать формироваться на протяжении всего космического времени в этих конкретных условиях».

Фото дня: ультрадиффузная галактика на расстоянии 4 млрд световых лет от Земли
В рубрике «Изображение недели» на сайте космического телескопа «Хаббл» (NASA/ESA Hubble Space Telescope) представлено фото объекта GAMA 526784 — ультрадиффузной галактики, которая находится в созвездии Гидры.

Структуры названного типа — галактики с крайне низкой светимостью. Данная особенность связана с недостатком газа, из которого формируются звёзды. А поэтому звёздное население в галактике является старым.

Кроме того, содержание тёмной материи в таких галактиках может быть как чрезвычайно низким, так и чрезвычайно высоким. К примеру, наблюдались ультрадиффузные галактики с почти полным отсутствием тёмной материи, тогда как другие состоят почти из одной тёмной материи.

Структура GAMA 526784 находится на удалении приблизительно 4 млрд световых лет от Земли. Снимок получен при помощи усовершенствованной обзорной камеры ACS (Advanced Camera for Surveys) на борту «Хаббла». Ниже можно посмотреть изображение в полном разрешении — нажмите для увеличения.

В метеоритах впервые нашли все пять базовых оснований, из которых могла зародиться жизнь на Земле

Одна из версий гипотезы панспермии предполагает, что биологическую жизнь на Землю занесли кометы, астероиды или метеориты. И действительно, ранее в упавших на Землю метеоритах учёные обнаружили ряд органических соединений, включая три базовых для образования ДНК и РНК: азотистые основания аденин, гуанин и урацил. Оставалось найти ранее неуловимые основания цитозин и тимин, и вопрос внеземного происхождения жизни заиграл бы новыми красками. И, похоже, это удалось.

Традиционно органические соединения в метеоритном веществе искали с помощью сильно нагретой муравьиной кислоты. Дроблёные части метеорита помещали в кислоту и после растворения всего, что там есть органического, проводили анализ. Азотистые основания аденин, гуанин и урацил, которые относятся к сложным молекулам пуринам, в образцах метеоритов находили без особого труда, тогда как два остальных ключевых соединения — цитозин и тимин, как более простые молекулы-пирамидины не обнаруживались.

В новом исследовании учёные использовали для растворения органики в метеоритном веществе холодный раствор на основе воды. Также для анализа было использовано оборудование, позволяющее с большей на порядок и даже два порядка чувствительностью провести исследование молекулярного состава. Новый подход себя полностью оправдал: в образцах трёх метеоритов впервые были обнаружены как цитозин, так и тимин. Это подтверждает, что все пять базовых элементов для образования ДНК и РНК могли попасть на молодую Землю вместе с космическими телами.

Учёные надеются изучить подобным способом вещество с астероидов, которое доставят на Землю автоматические станции Hayabusa2 и OSIRIS-REx. Это будет чистый научный эксперимент, ведь образцы не подвергнутся случайному загрязнению при вхождении в атмосферу Земли и будут доставлены на поверхность в герметичных капсулах.

Мимо Земли пролетел 780-метровый астероид

В NASA сообщили, что мимо Земли со скоростью свыше 37 тыс. км/ч пролетел астероид диаметром от 350 до 780 метров. Астероид приблизился к Земле на 3,2 млн км (более 8 расстояний до Луны), что заставляет считать его потенциально опасным для нашей планеты объектом. Свой следующий проход рядом с Землёй этот астероид совершит в мае 2029 года и так будет происходить примерно каждые семь лет.

Астероид 418135 (2008 AG33) впервые обнаружен астрономами 12 января 2008 года. Открытие сделали учёные обсерватории Mt. Lemmon SkyCenter в Аризоне и в последний раз он пронёсся мимо Земли 1 марта 2015 года, согласно данным Центра NASA по изучению объектов вблизи Земли (CNEOS). Околоземными объектами считаются все небесные тела, которые приближаются к нашей планете на 193 млн км и ближе. Потенциально опасными становятся те из них, которые сближаются с Землёй на дистанцию менее 7,5 млн км. Астероид 2008 AG33, как видим, пролетел на вдвое меньшем удалении от Земли — фактически в одном шаге от нас.

Впрочем, ещё больший по размерам астероид пролетит рядом с Землёй 9 мая этого года. Это объект 467460 (2006 JF42), диаметр которого оценивается от 380 до 860 метров. Его скорость относительно Земли в точке сближения будет достигать 40,7 тыс. км/ч.

Для снижения угроз от столкновения с астероидами учёные всего мира разрабатывают подходы, которые могли бы помочь отклонить эти объекты от курса, если они когда-либо нацелятся точно на Землю. В частности, NASA приступило к реализации миссии DART (Double Asteroid Redirection Test), которая предусматривает кинетический удар космическим аппаратом по астероиду. Зонд-камикадзе врежется в один из астероидов, а учёные на практике оценят степень физического воздействия ударного зонда на курс астероида.

Учёные объяснили схожесть спутника Сатурна Титана с Землёй

Титан, крупнейший спутник Сатурна, отличают ландшафты, очень похожие на земные: реки и озёра, каньоны и песчаные дюны. Разница в том, что на Титане этот ландшафт образуют кардинально отличные от земных вещества: по руслам рек течёт жидкий метан, а песчаные дюны образуются иными углеводородными соединениями. Группа учёных попыталась понять, как этот заведомо менее прочный ландшафт не рассыпается в пыль.

Научный мир долго не мог понять, каким образом образовались, а главное, как поддерживались все эти элементы неземного ландшафта. Дело в том, что углеводородные соединения существенно более хрупкие в сравнении с превалирующими на Земле соединениями кремния. Азотные ветры и жидкий метан должны были обратить отложения Титана в мелкую пыль, не способную образовывать рельефных элементов.

Ответы на многие вопросы, вероятно, нашла группа учёных во главе с доцентом Стэнфордского университета (США) Матьё Лапотром (Mathieu Lapôtre). По их мнению, ландшафт Титана мог сформироваться благодаря сочетанию агломерации (спекания) материалов, действия ветра и смены сезонов. Ключом к открытию оказались ооиды — сферические или зернистые минеральные отложения, которые встречаются на Земле. Эти отложения образуются в результате разрушения крупных силикатных образований, например, камней. С одной стороны, на ооиды осаждаются различные минералы, с другой, зёрна подвержены дальнейшему разрушению под действием воды и ветров. В какой-то момент процессы осаждения и разрушения уравновешивают друг друга, и ооиды сохраняют постоянный размер, а при переносе силами стихий на новые места они снова образуют крупные структуры.

Учёные предположили, что подобные механизмы могут работать и на Титане. Для проверки своей гипотезы они проанализировали собранные миссией «Кассини» данные об атмосфере Титана и попытались понять, каким образом могли сформироваться различные геологические объекты. Как выяснилось, в районе экватора чаще дуют ветры, создавая условия для формирования песчаных дюн. В других регионах движения атмосферы не столь интенсивны, что позволяет формироваться более прочным зернистым минералам и осадочным породам.

На Титане, как и на Земле (и больше нигде в Солнечной системе), существует сезонный цикл переноса жидкости — на основании этого тезиса авторы исследования выдвинули гипотезу, что движение жидкого метана оказывает на породы двоякое воздействие, способствуя как эрозии, так и образованию отложений.

Фото дня: пурпурная дымка галактики Messier 66

Европейская Южная Обсерватория (ESO) опубликовала великолепный снимок структуры NGC 3627 — галактики в созвездии Льва, которая находится на расстоянии приблизительно 31 млн световых лет от Земли.

Запечатлённый объект также известен под именем Messier 66. Это разновидность спиральных галактик: у образования видны закрученные ветви, пылевые структуры и центральное утолщение (балдж). При этом галактика имеет асимметричную форму, что может быть обусловлено гравитационным притяжением соседей.

Представленный снимок получен со спектроскопическим приёмником MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer) на Очень Большом Телескопе ESO (VLT) в Чили. Это составное изображение, сформированное посредством наблюдений объекта на разных длинах волн.

Вместо изображений звёзд галактики, как бывает на классических фотографиях, данный снимок показывает, где расположен газ, ионизованный новорождёнными светилами — водород, кислород и сера.

Наблюдения выполнялись в рамках проекта PHANGS (Physics at High Angular resolution in Nearby GalaxieS), цель которого –– добиться понимания того, что именно инициирует, ускоряет или, наоборот, тормозит формирование новых звёзд в различных межзвёздных средах.

Фото дня: звёздная россыпь в шаровом скоплении

В рубрике «Изображение недели» на сайте космического телескопа «Хаббл» (NASA/ESA Hubble Space Telescope) представлен великолепный снимок структуры с обозначением NGC 6558.

Названное образование представляет собой шаровое звёздное скопление. В отличие от рассеянных звёздных скоплений, которые располагаются в галактическом диске, шаровые находятся в гало.

Скопление NGC 6558 расположено на удалении приблизительно 23 тыс. световых лет от Земли в созвездии Стрельца. Оно было обнаружено в 1784 году астрономом Уильямом Гершелем при помощи 18,7-дюймового телескопа.

Шаровые скопления содержат большое число светил. Такие структуры тесно связаны гравитацией и обращаются вокруг галактического центра в качестве спутника.

Представленное изображение получено при помощи усовершенствованной обзорной камеры ACS (Advanced Camera for Surveys) на борту «Хаббла», которая была установлена во время одной из миссий по обслуживанию телескопа.

Рядом с нашей галактикой обнаружено загадочное кольцо — это могут быть первые известные следы недавнего взрыва сверхновой

В межгалактическом пространстве очень сложно обнаружить невидимые в оптическом и инфракрасном диапазоне объекты. Спасением остаётся радиоастрономия, а новейшие радиотелескопы позволяют взглянуть на окружающую нас Вселенную по-новому. В частности, радиоинтерферометр «АСКАП» в обсерватории «Мерчисон» на западе Австралии открыл загадочное кольцо идеальной круглой формы, которое находится в межгалактическом пространстве недалеко от нашей галактики.

Астрономический объект, получивший идентификатор J0624-6948, расположен ближе к соседней с нами галактикой Большое Магелланово Облако. Поначалу объект был причислен к новому классу астрономических явлений ORC (Odd Radio Circle) или, по-русски, к «странным радиокругам». За последние два года обнаружено пять объектов ORC и J0624-6948 мог стать шестым открытием такого рода, но, похоже, что он таковым не станет, что не умаляет работу астрономов.

Исследователи Университета Западного Сиднея совместно с международной группой экспертов провели повторный анализ объекта J0624-6948 и опубликовали результаты работ в престижном астрономическом журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

«Когда мы первоначально обнаружили этот почти идеально круглый радиообъект, мы подумали, что это ещё один ORC (Odd Radio Circle), но после наших дополнительных наблюдений стало ясно, что этот объект с гораздо большей вероятностью является чем-то другим», — сказал профессор Мирослав Филипович (Miroslav Filipovic) из Школы естественных наук Университета Западного Сиднея.

Обнаруженное кольцо имеет существенные отличия от пяти других известных «странных радиокругов» — это более ровный радиоспектральный индекс, отсутствие заметной центральной галактики в качестве возможного хозяина и больший видимый размер — всё это позволяет предположить, что это может быть открытие объекта другого типа.

«Наиболее правдоподобное объяснение заключается в том, что объект является межгалактическим остатком сверхновой звезды, взорвавшейся на окраине Большого Магелланова Облака в результате образования сверхновой типа Ia, при которой происходит взрыв двух звезд, вращающихся друг вокруг друга», — сказал профессор Филипович. Если это так, то впервые обнаружен уникальные остатки сверхновой, которые распространились в разреженной межгалактической среде, где никто не ожидал найти чего-то подобного.

Если это была сверхновая, то взорвалась он в период от 2200 до 7100 лет назад. По астрономическим меркам совсем недавно. После открытия объекта осталось множество вопросов, что заставит астрономов ещё не раз вглядеться в эту область пространства.

Церера, вероятно, сформировалась в самой холодной области Солнечной системы

Когда сицилийский астроном Джузеппе Пьяцци заметил Цереру в 1801 году, он решил, что это планета. В то время астрономы еще не знали об астероидах. Теперь мы знаем, что их существует огромное количество, в основном они обитают в главном поясе астероидов между Марсом и Юпитером.

Церера имеет диаметр около 1 000 км и составляет треть массы главного пояса астероидов. Она является карликовой относительно большинства других тел в поясе.

Но что делает карликовая планета в поясе астероидов?

Церера сформировалась не в поясе астероидов. Она сформировалась дальше в Солнечной системе, а затем мигрировала в свое нынешнее положение. Это не первое исследование, которое пришло к такому выводу, но оно добавляет весомости этой идее.

(Примечание: Цереру называют карликовой планетой, протопланетой, а иногда астероидом. Официально она была классифицирована как карликовая планета в 2006 году).

Церера – одна из трех карликовых планет или протопланет в поясе астероидов. Две другие – Веста и Паллас. Четвертое крупное тело, Гигея, имеет диаметр 434 км и также может быть карликовой планетой. Эти четыре крупнейших тела составляют половину массы пояса астероидов.

Терминология и описания крупнейших объектов в поясе астероидов могут запутать, но Церера стоит особняком от трех других. Она – единственное тело в поясе, которое достаточно массивное, чтобы сохранять сфероидальную форму. Она также имеет переходную атмосферу, называемую экзосферой. Солнечный свет превращает водяной лед и аммиачный лед в пар, но гравитация карликовой планеты слишком слаба, чтобы удержать его. Это важный ключ к разгадке происхождения Цереры, поскольку астероиды обычно не выделяют пар.

Наличие аммиака также является подсказкой.

Кометы содержат летучие льды, такие как аммиак, которые выделяются при нагревании Солнцем. Именно это создает хвост и кому кометы. «Присутствие аммиачного льда является убедительным доказательством того, что Церера могла сформироваться в самой холодной области Солнечной системы, при достаточно низких температурах» – сказал Рибейро де Соуза, профессор физики в Университете штата Сан-Паулу в Бразилии. «Церера начала формироваться на орбите далеко за Сатурном, где аммиак был в изобилии. На стадии роста планеты-гиганта она была втянута в пояс астероидов как мигрант из внешней Солнечной системы и просуществовала 4,5 миллиарда лет до наших дней»

Для проверки этой идеи команда провела большое количество компьютерных симуляций. Они смоделировали формирование гигантских планет внутри протопланетного диска Солнца, включая Юпитер и Сатурн. Они также включили несколько эмбриональных планет, которые должны были стать предшественниками Урана и Нептуна. Затем они добавили группу объектов, по составу и размерам похожих на Цереру.

«Наше моделирование показало, что стадия формирования планет-гигантов была очень бурной, с огромными столкновениями между предшественниками Урана и Нептуна, выбросом планет из Солнечной системы и даже вторжением во внутренний регион планет с массой, превышающей массу Земли в три раза. Кроме того, сильное гравитационное волнение рассеяло объекты, похожие на Цереру. Некоторые из них вполне могли достичь области пояса астероидов и приобрести стабильные орбиты, способные пережить другие события», – рассказал Рибейро де Соуза.

Моделирование команды также показало, что Церера является лишь одним из многих подобных ей объектов, существовавших на заре Солнечной системы. «Наш главный вывод заключается в том, что в прошлом за орбитой Сатурна существовало не менее 3 600 подобных Церере объектов», – сказал он.

Это исследование подтверждает предыдущие результаты и поддерживает наше понимание того, как формировалась и развивалась Солнечная система. «Наш сценарий позволил нам подтвердить количество и объяснить орбитальные и химические свойства Цереры. Исследование подтверждает точность самых последних моделей формирования Солнечной системы», – заключил Рибейро де Соуза.

На этой неделе к Земле приблизится самый большой в 2022 году астероид

Через несколько дней с Землёй сблизится самый большой астероид в 2022 году. Объект из группы Аполлона сблизится с нашей планетой 27 мая. Об этом пишет информационное агентство ТАСС со ссылкой на данные Института прикладной математики им. М.В. Келдыша (ИПМ) РАН.

«Знакомьтесь: потенциально опасный астероид (7335) 1989 JA размером 1,8 км из группы Аполлона. В 2022 году он должен стать самым большим из известных потенциально опасных объектов, что позволит увидеть его даже в любительский телескоп. Минимальное сближение с нашей планетой произойдёт 27 мая в 17:26 мск на расстоянии около 4 млн км со скоростью 13 км/с. Земле снова (как и раньше) ничего не угрожает», — говорится в сообщении, которое было опубликовано в Telegram-канале Роскосмоса.

Согласно имеющимся данным, последние несколько дней за астероидом наблюдают несколько обсерваторий научной компетенции ИПМ. Полученные в ходе наблюдения данные планируется использовать для уточнения периода вращения объекта. На момент съёмки астероид находился в созвездии Девы на расстоянии 7,7 млн км от Земли.

📺Пикник ТВ👍