Раскрыта тайна наклонения лунной орбиты

Необычно сильное наклонение лунной орбиты можно объяснить несколькими несостоявшимися столкновениями обломков.

Орбита Луны слишком сильно наклонена: в десять раз сильнее к плоскости земной орбиты, чем должно быть. Астрономы нашли возможное объяснение "проблемы наклонения": вероятно, орбиту Луны отклонили вскоре после ее образования несколько пролетавших мимо планетезималей (крупных обломков), сообщают исследователи в журнале "Nature". Это может объяснить, почему у Венеры нет Луны.

Почему орбита Луны наклонена сейчас на пять градусов к орбите Земли? Фото: © NASA/JSC

Когда появилась Луна на орбите Земли

Наша Луна запоздала со своим рождением: она возникла не из первоначального облака одновременно с Землей, а лишь вскоре после мощного столкновения Земли с протопланетой Тейя. Появившееся в результате этого кольцо обломков сжалось за несколько тысяч лет в протолуну, которая под действием приливных сил и вращения постепенно приобрела современную форму и орбиту.

Проблема наклонения орбиты

Но этим сценарием ученые не могут объяснить наклонение орбиты Луны к орбите Земли, составляющее около пяти градусов. И это странно, так как кольцо из обломков и сама протолуна должны были сформироваться почти точно в плоскости орбиты Земли - это доказывают физические модели формирования Луны. Даже если принимать во внимание влияние приливных сил, все равно сегодняшнее наклонение орбиты спутника в десять раз больше, чем оно должно быть. Но почему?

"Предыдущие исследования пытались объяснить это гравитационным резонансом новообразованной Луны с Солнцем или с сохранившимися остатками кольца из обломков. Но ни один такой сценарий не является удовлетворительным".
Каве Пехлеван (Kaveh Pehlevan) и Алессандро Морбиделли (Alessandro Morbidelli), обсерватория Cote d'Azur в Ницце. "

Поэтому исследователи искали возможную причину наклона Луны с помощью моделирования.

Вид пылающей Земли с молодой Луны Фото: Laetitia Lalila

Отклонение из-за крупных обломков

Учеными была высказана гипотеза: возможно, Луну отклонили от ее первоначальной орбиты несколько несостоявшихся столкновений с более крупными планетезималями. Как показывает моделирование, спутник Земли был через десять миллионов лет после ее образоования на таком расстоянии от Земли, которое делало его особенно чувствительным к внешним воздействиям. Даже гравитационного эффекта нескольких пролетавших вблизи крупных обломков могло оказаться достаточно, чтобы надолго изменить ​​курс Луны.

И такие случаи были тогда весьма вероятными, так как в этой фазе ранней Солнечной системы вокруг нашего естественного спутника летало и постоянно сталкивалось с ним множество остатков формирования молодой планеты. Многие обломки, упавшие на Землю, могли пролетать вблизи Луны.

Почему у Венеры нет луны?

По мнению ученых, этот механизм может также объяснить, почему сегодня у Венеры нет спутника, а земная Луна возникла позже самой планеты. Венера вращалась в начале существования Солнечной системы в регионе, по которому пролетали особо крупные планетезимали.

"Каждый из возникших тогда спутников был бы выброшен с орбиты при столкновении с такими планетарными эмбрионами".
Каве Пехлеван, Алессандро Морбиделли

Это изменилось лишь тогда, когда эти планетезимали уменьшились при столкновениях с протопланетами и Солнечная система стала постепенно менее "опасной". Опоздавшая родиться Луна в основном избежала этой бомбардировки и лишь слегка отклонилась с орбиты из-за нескольких пролетавших мимо нее планетезималей.

"И как выживание планет зависит от их звездной среды, так и существование возникших при столкновениях лун зависит от планетарного окружения во время их образования".
Каве Пехлеван, Алессандро Морбиделли

Источник: nature.com

Дельта Ориона - сложная звездная система в поясе Ориона

Одно из самых узнаваемых созвездий - Орион (Охотник). Его "пояс", состоит из трех вытянутых в линию ярких звезд, каждую из которых можно увидеть без телескопа.

Самая западная звезда в поясе Ориона официально называется Дельта Ориона (или Минтака) и представляет собой не отдельную звезду, а сложную звездную систему.

Дельта Ориона - это небольшая группа звезд, состоящая из трех компонентов и пяти звезд: Дельта Ориона А, Дельта Ориона B, и Дельта Ориона С. Две последние являются одиночными звездами, возможно, испускающими небольшое количество рентгеновских лучей.

Фото: X-ray: NASA/CXC/GSFC/M.Corcoran и др.; Optical: Eckhard Slawik

Дельта Ориона Аа (или Дельта Ориона Aa) - сильный рентгеновский источник, представляющий собой тройную звездную систему, в котором две соседки обращаются вокруг друг друга по тесным орбитам каждые 5,7 суток. Их период обращения с третьей звездой составляет более 400 лет. Крупная звезда в этой паре имеет примерно 25 солнечных масс, а меньшая - всего 10.

С Земли можно наблюдать прохождение одной из звезд перед другой, что позволяет астрономам определять их массы и размеры. Это особый класс звездных систем, известный как "затменные двойные".

Массивные звезды, хотя и относительно редко, могут оказывать глубокое воздействие на галактики, в которых они находятся. Эти гигантские звезды такие яркие, что их излучение выдувает мощные ветры звездного веществ, влияющие на химические и физические свойства газа в их галактиках. Эти звездные ветры также помогают определить судьбу самих звезд, которые в конечном итоге взрываются как сверхновые, становясь нейтронными звездами или черными дырами.

Наблюдая почти шесть дней эти затменные двойные компоненты Дельта Ориона А с помощью рентгеновской обсерватории Чандра, команда исследователей почерпнула важную информацию о массивных звездах и о важной роли ветров в их эволюции и воздействии на их окружение. Изображение обсерватории Чандра соединено с оптическим видом созвездия Орион, полученным с наземного телескопа.

Иллюстрация этого художника изображает систему Дельта Ориона А
Фото: NASA/CXC/M.Weiss

Так как Дельта Ориона Аа является ближайшей массивной затменной двойной, ее можно использовать в качестве ключа декодера для понимания связи между звездными объектами на снимках оптических наблюдений и свойств ветра, проявляющихся в рентгеновском излучении.

Менее массивная звезда-компаньон в Дельта Ориона Аа испускает очень слабый ветер и незначительное рентгеновское излучение. Астрономы могут использовать обсерваторию Чандра для наблюдения, как эта звезда блокирует ветры своей более массивной соседки. Это позволит им лучше видеть, что происходит с испускающим рентгеновское излучение газом, окружающим главную звезду, и ответить на давний вопрос о том, где в звездном ветре образуется газ, создающий рентгеновское излучение. Данные показывают, что большая часть рентгеновского излучения исходит из ветра гигантской звезды и получается, скорее всего, в результате столкновений между быстро движущимися внутри ветра клубами газа.

Исследователи также обнаружили, что рентгеновское излучение определенных атомов в ветре Дельта Ориона Аа изменяется при движении объектов в системе. Это может быть обусловлено столкновениями между ветрами обеих звезд, либо ветром большей с поверхностью меньшей. Такое взаимодействие, в свою очередь, препятствует некоторым ветрам яркой звезды.

Параллельные оптические данные микропеременности и колебаний звезды, полученные с Телескопа канадского космического агентства (МОСТ), доказали колебания главной звезды, возникшие благодаря приливным взаимодействиям между звездами-компаньонами, движущимся по своим орбитам. Измерения изменений яркости в оптическом диапазоне, а также детальный анализ оптических и ультрафиолетовых спектров были использованы для уточнения параметров обеих звезд. Исследователи смогли также устранить некоторые противоречия между указанными ранее параметрами звезд и моделями, демонстрирующими, как эти звезды со временем будут развиваться.

Источник: phys.org

Астрономы раскрыли тайну всплесков из черных дыр

Черная дыра окружена вихрем космической материи. Фиолетовый шар над центральным объектом это облако заряженных частиц, которые накопились в так называемой короне на полюсах монстра. Черная дыра вышвыривает их в Пространство, а ее аккреционный диск и корона фактически являются источником излучения.

Астрономам удалось сделать необычный снимок, направив рентгеновский телескоп так, чтобы он запечатлел один из крупнейших всплесков рентгеновского излучения. Исходя из его данных, исследователи раскрыли давний секрет, почему происходят вспышки.

Это был один из самых сильных известных всплесков, зарегистрированных рентгеновским телескопом НАСА Swift в сентябре 2014 года. Он исходил из центра галактики с каталожным названием Маркарян 335 (сокращенно - Mrk 335) и шел до нас из созвездия Пегаса 324 млн лет.

Это явление обнаружил руководитель проекта "Свифт", Луиджи Галло (Luigi Gallo) - университет Сент-Мэри, Галифакс, Канада. Для последующих наблюдений он потребовал поддержку еще одного космического телескопа НАСА - NuStar, исследователи проекта которого прервали постоянную программу мониторинга и направили через несколько дней NuStar на Маркарян 335. Таким образом они смогли следить за второй половиной вспышки, пока поток излучения не ослабел и постепенно не утих.

Собранные данные помогли астрономам решить давно стоящую перед ними задачу. У них были до того моменте лишь смутные представления о причинах таких извержений. Но теперь ученые могли сделать выбор между двумя конкурирующими моделями и отфильтровать наиболее вероятную теорию.

Мощный выброс излучения: телескопы зафиксировали космический феномен Фото: по данным NASA/JPL-Caltech

Высокоэнергетическое излучение устремлялось из сверхмассивной черной дыры, находящейся в центре отдаленного звездного архипелага. Раньше это был один из ярчайшиих источников космического рентгеновского излучения.

"Но в 2007 году произошло нечто странное: Маркарян 335 ослабела до фактора 30. Хотя мы обнаружили, что еще были извержения, они не достигают предыдущий стабильности и интенсивности".
Луиджи Галло

К работе присоединился коллега Галло, запустивший программу наблюдения телескопа Swift за Маркарян 335.

Сверхмассивные черные дыры сами не испускают излучения. Их гравитация настолько сильна, что не дает ускользнуть самым легким частицам. Они отлавливают из своего окружения межзвездный газ и пыль, которые накапливаются при этом в так называемых аккреционных дисках, быстро вращающихся вокруг гравитационных монстров. Из-за трения материя так сильно нагревается, что начинает сиять, и испускает свет в на всех длин волн, в том числе в рентгеновском диапазоне. Следовательно, аккреционные диски и есть источники излучения.

Есть еще один источник - так называемая корона, состоящая из высокоэнергетических частиц. Они-то и испускают рентгеновские лучи. Как именно это происходит, и как возникает корона, было не ясно. Данные Swift и NuStar показали, однако, что рентгеновские всплески Маркарян 335 образуются. если центральная черная дыра выбрасывает частицы из короны.

"Мы впервые можем связать выбросы из короны с извержением. Это помогает нам понять, каким образом сверхмассивные черные дыры создают некоторые самые высокоэнергетические явления Вселенной".
Астрофизик Дэн Уилкинс (Dan Wilkins), университет Сент-Мэри, ведущий автор исследования.

Источник: ras.org.uk