Крест Эйнштейна под гравитационной микролинзой

Команда испанских астрофизиков получила точные измерения самого внутреннего края диска материи, вращающегося вокруг суперкрупной черной дыры в линзовом квазаре, известном как Крест Эйнштейна (Q2237-0305). Это самые точные данные, имеющиеся на сейчас для такого маленького и отдаленного объекта.

Для получения искаженных изображений, собранных OGLE и GLITP, исследователи университетов Гранады, Кадиса и Института Астрофизики Канарских островов использовали микролинзирование. Более десятилетия в рамках этих проектов астрономы учились направлять свои гравитационные линзы на квазар  Крест Эйнштейна. Изучая изменение яркости четырех различных изображений (четыре точки "креста"), они смогли получить точные измерения внутренней стабильной орбиты его аккреционного диска.

Крест Эйнштейна (или Q2237+030) является гравитационно-линзовым квазаром в созвездии Пегас. От нас он находится приблизительно в 8 млрд световых лет, а его передний край в 400 млн световых лет Источник изображения: RUVID

"В последние годы мы показали, как микролинзирование позволяет нам анализировать структуру аккреционных дисков в квазарах, и теперь мы получили точные измерения структуры прямо на внутреннем краю и, возможно, его последней устойчивой орбиты перед горизонтом событий черной дыры".
Хосе Антонио Муньос, преподаватель кафедры астрономии и астрофизики в Universitat de València, участник исследования

Таким способом сейчас можно измерить лишь один из каждых 500 квазаров. Полученная информация имеет неоценимое значение не только для понимания квазаров, но и для изучения образования и эволюции галактик.

"Большой прорыв состоит в том, что мы сумели осуществить это для такого небольшого диска, такого далекого - это как возможность обнаружить монету в один евро, находящуюся на расстоянии более 100000 км".
Хорхе Хименес Висенте, университет Гранады

Хименес Висенте надеется, что в будущем, когда заработают крупномасштабные программы мониторинга (например, Large Synoptic Survey Telescope, который планируется запустить в 2022 году), эффект микролинзирования распространится уже на тысячи квазаров.

"Это уникальная возможность изучить самые близкие сверхмассивные черные дыры в центрах квазаров".
Хосе Антонио Муньос

Источник: ruvid.org

Раскрыта тайна атмосфер "горячих юпитеров"

HAT- P- 12b Фото: ESA/Hubble & NASA

В "Nature" опубликован самый обширный каталог атмосфер экзопланет - "горячих юпитеров".

Лондон / Гархинг - Астрономы, применявшие космические телескопы " Хаббл" и "Спитцер", изучили атмосферы 10 планет, похожих на Юпитер. Результатом стал крупнейший каталог атмосфер экзопланет, сообщает в журнале "Nature" международная исследовательская группа, возглавляемая Дэвидом Сингом (David Sing), британский Университет Эксетера.

Их анализ, в числе прочих, помог разгадать загадку, почему некоторые "горячие юпитеры" имеют меньше воды, чем ожидалось, заявил европейский информационный центр "Hubble" в Гархинге близ Мюнхена. Просто воду в атмосфере экзопланет этого класса трудно обнаружить.

Более высокая температура поверхности

Астрономы обнаружили уже около 2000 экзопланет. Многие из них являются "горячими юпитерами". Это крупные газовые планеты, такие как Юпитер в Солнечной системе, но обращающиеся вокруг своей родительской звезды на очень незначительном расстоянии. При этом они сильно нагреваются излучением.

Художественное изображение 10 экзопланет Фото: ESA/Hubble & NASA

Близость к своему солцу затрудняет наблюдение этих планет, так как свет звезды всё затмевает. Тем не менее, исследователи смогли изучить ряд далеких газовых гигантов. Удивительно, но некоторые обладают значительно меньшим количеством воды, чем ожидалось.

HAT- P- 12b - самая маленькая из них, - величиной с Юпитер. WASP – 17b - самая большая - вдвое превышает его Фото: ESA/Hubble & NASA

С помощью телескопов "Spitzer" и "Hubble" ученые впервые систематически проанализировали десять атмосфер "горячих юпитеров", от ультрафиолетового до инфракрасного светового диапазона.

Для этого они выбрали такие экзопланеты, которые, если смотреть с Земли, регулярно проходят перед своим солнцем, освещающим сзади атмосферу, которая оставляет таким путем свой химический "отпечаток пальца" в звездном свете.

"Мы обнаружили, что атмосферы планет значительно разнообразнее, чем ожидалось".
Дэвид Синг

Вода есть, но скрытая

На основании химических "отпечатков пальцев" исследователи смогли не только идентифицировать различные химические элементы и молекулы в атмосферах планет, но и различать окутанные облаками и безоблачные планеты. Облака представляют собой не водяной пар, а состоят из других химических соединений, таких как силикаты.

На безоблачных планетах нашли явные признаки воды, а на экзопланетах, окутанных облаками, воды было мало. Поскольку облака и туман скрывали признаки воды, их трудно было заметить на этих планетах. Так была раскрыта тайна, казалось бы, недостающей воды.

Источник: nature.com

Влияние планет на молодые звездные диски

У новорожденной звезды, как правило, есть газопылевой диск. Как из него образовались планеты? Пылинки диска сталкиваются, сцепляются и увеличиваются в размерах. Однако не было доказано, что у звезд, возраст которых превышает пять миллионов лет, такие диски существуют. Предполагается, что к этому возрасту большая часть дискового материала превратилась в планеты или более мелкие объекты, которые срослись со звездой либо были выброшены из системы.

Переходные диски находятся в том эволюционном периоде, когда могут быть обнаружены в инфракрасном или миллиметровом диапазоне, так как звезды их еще не изгнали и продолжают нагревать. Инфракрасные цвета этих дисков можно использовать для характеристики их свойств. Они часто показывают внутренние пылевые полости, которые астрономы иногда считают свидетельством планет, оторвавшихся от своих орбит.

Молодые звездные диски в инфракрасном диапазоне

Модели взаимодействия планетарных дисков, однако, показывают, что пылевые полости являются лишь косвенным следствием отрыва планет. На самом деле планета создает разрыв в газе, а скопление газа на ее внешних краях заманивает в ловушку небольшие пылевые частицы и создает пылевое кольцо, часто асимметричное.

В этой картине есть некая незавершенность, так как пылевые полости или кольца могут создавать и другие механизмы, в том числе возникающее под воздействием света звезд испарение некоторых пылевых частиц или нестабильность в самом кольце пыли. Помочь различать эти механизмы может определение плотности газа внутри полости.

Астрономом CfA Шоном Эндрюсом (Sean Andrews) и его коллегами был использован для изучения переходных дисков четырех относительно близких молодых звезд телескоп ALMA. Это мощное новое устройство может измерять в таких дисках небольшие объекты, равные 24 астрономическим единицам (1 астрономическая единица является средним расстоянием Земля-Солнце) и даже размеры маленьких пылинок и теплого газа.

Во всех четырех дисках ученые смогли смоделировать распределение газа. Они обнаружили, что газовая полость была втрое меньше, чем пылевая, и что плотность газа внутри полости падает, по меньшей мере, на одну тысячную по сравнению с поверхностной плотностью. Результаты убедительно показывают, что полости действительно создаются вращающимися планетами.

Источник: arxiv.org

Таяние льдов на полюсах изменяет вращение Земли

Из-за изменения климата таяние льдов на полюсах влияет на вращение нашей планеты и направление ее оси. Эта теория была выдвинута несколько лет тому назад. Но доказать ее ученые пока не могли - гипотеза и данные наблюдений вступали в противоречие. Сейчас расчеты, кажется, совпали.

Если массы льда тают, они превращаются в воду, растекающуюся по всем мировым океанам. Следовательно, на Земле перераспределяется масса. Такие изменения оказывают влияние на вращение Земли - в этом ученые единодушны. А так как из-за таяния льда на полюсах все больше массы удаляется от земной оси, наша планета вращается медленнее - как фигурист, вытягивающий руки при пируэте. Если же он прижимает их плотно к телу, то вращение ускоряется.

Влияет ли таяние льдов на вращение Земли?

Изменение климата должно было заметно повлиять на собственное вращение нашей планеты – по крайней мере, теоретически. Но исследователи до сих пор не могли обосновать предсказанный эффект. Известным океанографом Уолтером Мунком (Walter Munk) было впервые отмечено в научной статье в 2002 году, что эта зависимость остается загадкой. Поэтому необъяснимое противоречие между теорией и наблюдаемыми фактами назвали "Энигмой Мунка". Недавно исследователи приблизились к ее разагадке.

Движение и ориентация Земли не являются постоянными величинами Фото: iStock/Franck-Boston

Ученые, возглавляемые Джерри Митровицей (Jerry Mitrovica), Гарвардский университет, Кембридж, еще 13 лет назад приняли во внимание предположения и расчеты Мунка, и теперь пришли к выводу, что глобальное потепление 20 века не только вызвало таяние ледников, и, следовательно, подъем уровня моря, но действительно изменяет вращение Земли. Следовательно, теоретические прогнозы совпадают с наблюдениями. Для своего анализа Мунк просто использовал в некоторых случаях неправильные оценки и данные.

Модель Уолтера Мунка базируется на следующих наблюдениях:

1. Скорость вращения Земли за последние три тысячелетия уменьшилась, и это медленно, но постоянно увеличивает длину суток, о чем свидетельствуют традиционные астрономические наблюдения античности и средневековья. Виновниками этого замедления в значительной степени являются силы, вызывающие приливы и отливы. Но существуют и другие факторы, например, взаимодействие ядра Земли и ее коры или перемещения массы.
2. Земная ось в прошлом веке слегка сместилась, что доказано измерениями.

Влияние ледникового периода

Согласно Мунку все эти изменения можно объяснить до сих пор сохраняющимся воздействием последнего ледникового периода. Когда таяли огромные ледники и земля освобождалась от тяжелого ледяного покрова, приподнялись континенты. Последствия потепления и сильного таяния способствуют тому, что даже сегодня некоторые части суши нашей планеты каждый год поднимаются на несколько миллиметров. Наряду с перераспределением массы растаявшего льда этот подъем суши приводит к небольшому отходу массы от центра Земли, вернее, от ее оси. Согласно модели Мунка эффект ледникового периода идеально подходит к наблюдаемым изменениям, не оставляя места для других предположений.

Кроме того Мунк приводит расчеты, которые исходят из глобального повышения уровня моря для 20-го века, составляющего около 1,5-2 мм в год, что означало бы огромное таяние ледовых щитов и ледников - а следовательно, и заметное влияние на вращение Земли. Однако это не согласуется с моделью Мунка.

Новый расчет

Митровица и его коллеги демонстрируют в своей публикации с помощью новых расчетов икомпьютерного моделирования, как можно устранить эти мнимые противоречия. Ученые указывают, в частности, что Мунк неправильно оценил воздействие ледникового периода на вращение Земли. Кроме того, последние научные данные показывают, что таяние ледников и, следовательно, подъем уровня моря в 20 веке, а точнее в 1990 году, на 30 % ниже, чем рассчитал Мунк в своем анализе. Новая модель, пишут исследователи, могла бы решить "Энигму Мунка". Она показывает, что на вращение Земли оказывает влияние подъем уровня моря, вызванный изменением климата.

Источник: advances.sciencemag.org

Луна не помешает увидеть ежегодный пик потока Геминиды

Фото: ESA

В ближайшие дни метеорный поток Геминиды 2015 достигнет своего максимума. В этом году яркая луна не будет мешать наблюдениям, поэтому астрономам-любителям стоит насладиться красотой ночного неба. Пик активности - более 100 метеоров в час - ожидается в понедельник около 19 часов (среднеевропейское время). В России, если небо будет безоблачным, можно будет полюбоваться звездным дождем Геминиды 2015.

Ночь падающих звезд

Геминиды, которые достигают своего максимума в середине декабря, принадлежат к довольно постоянным ежегодным потокам метеоров. В этом году их пик ожидается вечером 14 декабря. Если позволит погода, в это время могут быть оптимальные условия для наблюдений максимума Геминид: более 100 падающих звезд в час. На этот раз даже Луна не помешает, так как сейчас новолуние.

Когда в атмосферу Земли проникают крошечные частицы пыли, на ночном небе появляются падающие звезды

Геминиды получили свое название - как и все метеорные потоки - от созвездия, откуда они летели. В данном случае это созвездие Близнецов (латинское название Gemini). Точное место, так называемый радиант, находится вблизи звезды Кастор, но падающие звезды можно наблюдать по всему небу.

Почему звезды падают

Обычные потоки метеоров вызываются ледяными кометами, которые оттаивают на своем пути по внутренней Солнечной системе и оставляют при этом пылевой след. Если Земля, движущаяся по орбите вокруг Солнца, проходит сквозь эту пыль, частицы проникают в ее атмосферу и становятся типичными метеорами. Однако происходят Геминиды, видимо, не от комет, а от астероида, получившего название 3200 Фаэтон. Его период обращения вокруг Солнца - 1,4 года.

Астероид Фаэтон

Наблюдения с помощью двух солнечных стереозондов показали, что Фаэтон может быть своего рода "каменистой кометой", то есть астероидом. Приближаясь к Солнцу, он нагревается. При этом пыль и мелкие части обломков устремляются с поверхности астероида в Пространство. Действительно, при других наблюдениях стереозондов тоже был замечен исходящий от Фаэтона маленький хвостик.

Геминиды еще не раскрыли все свои тайны: одним сегодняшним возникновением пыли нельзя объяснить такой постоянный мощный ливень метеоров. Поэтому ученые предполагают, что Фаэтон время от времени извергает в Пространство большие количества пыли и обломков.

Однако загадочное происхождение Геминид никому не помешает наслаждаться этим метеорным ливнем в течение ближайших суток, а также перед и после ожидаемого максимума.

АЛМА открыл галактики-монстры в колыбели темной материи

Астрономы обнаружили в 11,5 млрд световых лет гнездо юных галактик-монстров. Используя телескоп ALMA, они нашли молодые галактики на стыке гигантских нитей в паутине темной материи. Эти результаты важны для понимания эволюции ранней Вселенной: как такие объекты формируются, а затем превращаются в огромные эллиптические галактики.

Мы живем в относительно спокойный период в истории Вселенной. 10 млрд лет назад, задолго до формирования Солнца и Земли, многие области Вселенной были заселены чудовищными галактиками со скоростями образования звезд в сотни и тысячи раз превышающими наблюдаемые нами сегодня в Млечном Пути. В современной Вселенной таких галактик не осталось, но астрономы полагают, что они превратились в гигантские эллиптические галактики. Их мы и видим в современной Вселенной.

Теории возникновения галактик предсказывают, что эти чудовищные галактики формируются там, где сконцентрирована темная материя. Но для проверки этого предположения было трудно достаточно точно определить позиции галактик с активным звездообразованием. Этому мешали следующие моменты:

1. Такие галактики нередко прячутся в пыли, поэтому их трудно заметить в видимом свете.
2. Пыльные галактики испускают сильные радиоволны в субмиллиметровом диапазоне, но, как правило, у радиотелескопов не хватает разрешения, необходимого, чтобы точно определить отдельные галактики.

Для поиска галактик-монстров исследовательская группа, возглавляемая Хидеки Умехата (Hideki Umehata) - постдокторант "Японского общества содействия науке", Европейская южная обсерватория, Германия, Йоичи Тамура (Yoichi Tamura) - доцент Токийского университета - и Котаро Коно (Kotaro Kohno) - профессор Токийского университета, использовала ALMA для обширных наблюдений за небольшим участком неба с названием SSA22, расположенным в созвездии Водолея.

До этих наблюдений команда искала галактики-монстры в SSA22 10-метровым субмиллиметровым телескопом ASTE, не имеющим достаточной чувствительности и разрешения. У АЛМА чувствительность в 10 раз, а разрешение в 60 раз выше. Это помогло астрономам определить местоположение девяти молодых галактик в SSA22.

Слева изображение одной галактики, полученное с Aste. В центре изображение трех галактик, сделанное на тех же длинах волн, но с помощью нового телескопа ALMA. Справа тот же районе сфотографирован в видимом свете с помощью телескопа Subaru
Фото: АЛМА (ESO/NAOJ/NRAO), NAOJ H. Umehata (Токийский университет)

Команда сравнила позиции этих галактик с местоположением скопления молодых галактик в SSA22, которые были изучены в видимом свете с помощью телескопа Subaru, управляемого "Национальной астрономической обсерваторией Японии" (НАОЯ). Форма этой группы указывает на присутствие огромной 3D-паутины невидимой темной материи. Эта нитевидная структура считается прародительницей крупномасштабных структур Вселенной, одним из самых известных примеров которых является космическая Великая стена - гигантская волокнистая структура размером более 500 млн световых лет. SSA22 обладает, считают ученые, протоструктурой Великой стены.

Молодые галактики-монстры Фото: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Астрономы обнаружили, что молодые галактики расположены на пересечении нитей темной материи. Этот вывод подтверждает модель, согласно которой чудовищные галактики образуются в районах, где сосредоточена темная материя. А так как современные крупные эллиптические галактики - просто галактики-монстры, смягчившиеся с возрастом, они тоже должны были возникнуть на стыках в крупномасштабных структурах.

Этот результат является очень важным шагом для всестороннего понимания связи между распределением темной материи и галактиками-монстрами. Команда продолжит свой обширный поиск таких объектов, чтобы заглянуть в более глубокие пласты истории ранней Вселенной и изучить эволюцию крупномасштабных структур.

Источник: nao.ac.jp