Карта скалистой экзопланеты показывает мир, покрытый лавой

Международная команда, возглавляемая астрономами Кембриджского университета, получила на сегодняшний день самый детальный "отпечаток пальца" скалистой экзопланеты, обнаружив планету из двух половинок: почти полностью расплавленной и твердой.

По мнению исследователей, разница условий на ее горячей и холодной сторонах настолько велика, что это вызвало испарение атмосферы, в результате чего температура горячей стороны может достигать 2500 °С, а холодной - около 1100 °С. Результаты представлены в журнале Nature .

Используя данные Спитцера (НАСА), ученые исследовали экзопланету 55 Cancri e. Свет ее центральной звезды в созвездии Cancer долетает до нас за 40 лет. Астрономы изучили, как меняются условия на планете по мере прохождения ею всей орбиты. Для столь маленькой планеты это проведено впервые.

Суперземля 55 Cancri e - это скалистая экзопланета, радиус которой приблизительно вдвое, а масса даже в восемь раз больше земных. Орбита планеты проходит так близко к ее звезде, что длительность года равна всего 18 часам. Она всегда обращена к своему светилу одной стороной, подобно Луне, поэтому у нее есть постоянные стороны: "дневная" и "ночная". Одна из ближайших суперземель, состав которых могут быть изучены, 55 Cancri e - прекрасно подходит для детальных наблюдений поверхностных и атмосферных условий каменистых экзопланет.

Раскрывать особенности суперземель трудно, так как они намного меньше родительских звезд и их контраст со светилами значительно слабее, чем у более крупных газовых гигантов - "горячих юпитеров".

Обнаруженная в 2011, 55 Cancri e была тщательно изучена. Предполагалось, что это водный мир или даже алмазная планета, но исследователи теперь считают, что она почти полностью покрыта лавой Фото: NASA / JPL-Caltech

По новым инфракрасным измерениям, "дневная" сторона планеты почти полностью расплавлена, а "ночная" практически целиком покрыта твердым веществом. На Земле атмосфера способствует рециркуляции тепла, поддерживая температуру на всей планете в относительно узком диапазоне. Но на 55 Cancri e, горячая сторона не остывает, а холодная - не нагревается.

Причиной этого может быть либо полное отсутствие атмосферы, либо ее частичное разрушение из-за сильного облучения своим солнцем. Астрономы допускают, что на ночной стороне еще может быть атмосфера, однако, температура дневной стороны настолько велика, что атмосфера должна была полностью испариться, что приводит к неэффективной передаче тепла или полному ее отсутствию.

Еще одна возможность для огромного расхождения между дневной и ночной сторонами может быть в движении расплавленной лавы и тепла на дневной стороне и застывании поверхности на ночной. Однако информации, откуда исходит «дополнительное» тепло, нагревающее часть планеты сильнее, чем это делает излучение звезды, исследователям придется ждать до запуска нового поколения космических телескопов.

Источник: cam.ac.uk

Моделирование образования сверхмассивных черных дыр

Ультрасовременные модели объясняют образование сверхмассивных черных дыр и галактик из разрушающихся газовых облаков ранней Вселенной.

Вблизи края видимой Вселенной находятся ее самые яркие объекты - квазары, в которых есть, как полагают астрономы, сверхмассивные черные дыры. Их масса превышает солнечную больше, чем в 1000000 раз.

Модели Кентаро Нагамине (Kentaro Nagamine), Университет Осаки, отдел Земли и космических исследований, Айзека Шлосмена (Isaac Shlosman), Университет штата Кентукки, и коллег впервые точно показали, как образовались эти черные дыры спустя 700000000 лет после Большого взрыва.

Как возникают звезды

"Ранняя Вселенная была плотной, горячей и однородной плазмой. Поскольку она охладилась, колебания распределения массы сформировали зародыши, вокруг которых под действием силы тяжести могла собраться материя".
Кентаро Нагамине

Так возникли первые звезды. Подобные процессы могли позже вызвать рост крупных структур, например, сверхмассивных черных дыр.

Симуляция ранней Вселенной: сеть волокон темной материи в области с высокой плотностью. Яркие пятна представляют собой гало темной материи, где разрушается газ и рождаются наряду с крупными галактиками сверхмассивные черные дыры Фото: Кентаро Нагамине, Университет Осаки

Как возникают сверхмассивные черные дыры

Еще недавно была общепринятой гипотеза появления сверхмассивных черных дыр вследствие гибели некоторых первых звезд. Но симуляции нескольких групп показали, что этот процесс привел бы только к возникновению малых черных дыр. Нагамине и коллеги имитировали другую ситуацию, в которой сверхмассивные черные дыры рождаются облаками газа, попадающего в потенциальные ямы, созданные невидимой темной материей, составляюще 85% массы Вселенной.

Моделирование динамики огромных газовых облаков чрезвычайно сложно, поэтому команда вынуждена была использовать для упрщения задачи некоторые числовые приемы, так называемые 'sink particles'.

"Хотя у нас есть доступ к чрезвычайно мощным суперкомпьютерам в Кибермедиацентре университета Осаки и Национальной Астрономической Обсерватории Японии, мы не можем симулировать каждую газовую частицу. Вместо этого мы моделируем небольшие пространственные масштабы, используя 'sink particles', которые растут, так как увеличивается окружающий их газ. Это позволяет нам имитировать намного более длительные временные рамки, чем это было возможно раньше".
Кентаро Нагамине

Исследователи обнаружили, что большинство зародышей частиц в их моделях не очень сильно выросли, за исключением одного центрального, масса которого всего за 2000000 лет превысила два миллиона солнечных, что представляет собой реальный путь рождения сверхмассивной черной дыры. К тому же, вращение и распад газа вокруг центрального зародыша сформировало два неровных аккреционных диска, которых раньше никогда не наблюдалось.

В другой недавней работе, Нагамине и коллеги описали рост массивных галактик, сформировавшихся приблизительно одновременно со сверхмассивными черными дырами.

"Мы хотели бы отодвинуть границу того, насколько далеко назад во времени мы можем заглянуть".
Кентаро Нагамине

Исследователи надеются, что их расчеты будут подтверждены реальными данными Космического телескопа Джеймса Уэбба, который должен быть запущен в 2018 году и сможет обнаруживать далекие источники, где непосредственно происходит коллапс газа.

Источник: resou.osaka-u.ac.jp

Золотая звезда: поиск происхождения золота во Вселенной

Вы думаете, что золото в кольце или часах родилось в шахтах Африки или Австралии? Вовсе нет. Образовался этот драгоценный металл намного дальше.

Исследователи Университета штата Мичиган, работающие совместно с коллегами Технического Университета Дармштадта в Германии, приблизились к ответу на один из самых сложных вопросов науки: где возникли такие тяжелые элементы, как золото?

Есть два возможных претендента на источник происхождения золота - и оба не на Земле:

• сверхновая - массивная звезда, которая в старости разрушилась, а затем взорвалась под действием собственного веса;
• слияние нейтронных звезд, при котором две маленькие, но невероятно массивные звезды объединяются и извергают огромное количество звездных обломков.

Две нейтронные звезды, сливаясь, выбрасывают материю в Космос со скоростью 10-50 % скорости света. Их слияние может быть источником золота и других тяжелых металлов, обнаруженных во Вселенной
Фото: Stefan Rosswog, Jacobs University Bremen

В недавней статье, вышедшей в Physical Review Letters, подробно описано, как для получения точного ответа используются компьютерные модели.

"Сейчас никто не знает ответа. Но эта работа может служить ориентиром для будущих экспериментов и теоретических разработок".
Витольд Назаревич (Witold Nazarewicz), профессор MSU, один из соавторов статьи

Используя имеющиеся данные, часто полученные с помощью высокоэффективных вычислений, ученые смогли смоделировать получение тяжелых элементов в обоих предполагаемых объектах: сверхновой и слиянии нейтронной звезды.

"Наша работа показывает области элементов, где модели обеспечивают хороший прогноз".
Витольд Назаревич

По его словам, исследователи могут определить критические области, где следует проводить на FRIB будущие эксперименты, которые, будут способствовать уменьшению непредсказуемости ядерных моделей.

Источник: msutoday.msu.edu

Астроном-любитель снял вспышку на Юпитере

Астрономы-любители зафиксировали неожиданную вспышку на Юпитере.

Мёдлинг (Австрия) - Все больше непрофессиональных астрономов публикует свои снимки яркого выброса в атмосфере планеты Юпитер, произошедшего 17 марта 2016. Наиболее вероятным объяснением является попадание в планету крупного объекта - астероида или кометы. Теперь начинается поиск дальнейших доказательств инцидента.

Астроном-любитель Геррит Кернбауер (Gerrit Kernbauer) из австрийского Мёдлинга первым опубликовал видео планеты Юпитер с необычным всплеском, снятое с помощью телескопа в 00:16:43 UTC.

Место удара кометы или астероида на планете Юпитер? Фото: Gerrit Kernbauer

"Я как раз занимался наблюдениями за Юпитером и снимал при помощи моего телескопа Skywatcher Newton 200/1000. Видимость была не самой лучшей, поэтому сначала я не обработал снимки. Однако 10 дней спустя всё же сделал это и обнаружил странное световое пятно, которое появилось на краю диска планеты менее чем на одну секунду. Если вспомнить (попадание кометы) Шумейкера-Леви 9 (1994), то мое единственное объяснение этого - астероид или комета, которая входит верхние слои атмосферы Юпитера и здесь очень быстро сгорает или взрывается".
Геррит Кернбауер

Когда видео быстро распространилось среди астрономов, другие коллеги Кернбауера начали искать нечто подобное в своих снимках этого периода - и нашли, как в следующем видео планеты Юпитер Джона Мак-Кеона (John McKeon):

После того как вспышка была подтверждена минимум двумя независимыми наблюдателями из совершенно разных мест, поиском в облачной атмосфере Юпитера доказательств случившегося, вероятно, займутся и большие телескопы.

Источник: grenzwissenschaft-aktuell.de

Внутренние луны Сатурна намного моложе остальных?

Тефия, Энцелад и другие внутренние луны Сатурна, возможно, возникли лишь 100 миллионов лет назад.

Внутренние спутники Сатурна могут оказаться намного моложе, чем астрономы полагали раньше. Возможно, они образовались даже не в первые дни зарождения Солнечной системы, а всего около 100 миллионов лет назад. Доказательства этого обнаружили американские исследователи, проанализировавшие приливные силы "окольцованной ​​планеты" и орбиты ее внутренних лун, позволяющие предположить что спутники (в первую очередь, Тефия, Диона, Рея) все еще молоды.

Сатурн знаменит своими кольцами и лунами. Но ученые продолжают спорить, как и когда возникли спутники газовой планеты. Долгое время они считались реликтами ранней Солнечной системы. Но состав некоторых колец и возможное сегодняшнее рождение новых лун вызывают в последние годы сомнения.

Они усилились в 2012 году после расчетов французского астронома, согласно которым со временем орбиты внутренних лун все больше отклоняются мощными приливными силами Сатурна и резонансным эффектом других спутников. Если это верно, то в первые дни Солнечной системы не могли возникнуть внутренние луны - тогда бы они были сейчас уже в других местах.

Сатурн и его внутренние спутники: Диона на переднем плане, и Мимас и Тефия слева вверху, Энцелад и Рея внизу справа Фото: © NASA/JPL

Матия Кук (Matija Cuk), институт SETI, Маунтин-Вью, и его коллеги перепроверили и подтвердили эту теорию компьютерным моделированием. Для этого они сравнили сегодняшние орбиты внутренних лун Сатурна (Дионы, Мимаса, Реи, Тефии, Энцелада) с орбитами, которые они приобрели бы после включения приливных эффектов и резонанса.

Фото: © NASA/JPL

Оказалось: Тефия Диона, Рея не могут существовать с первых дней возникновения Солнечной системы - орбиты у них мало изменились. Их небольшой наклон позволяет предположить, что эти спутники  вряд ли испытывали резонансы с другими лунами. Приливные силы Сатурна тоже оказали на них меньшее воздействие, чем должно было быть при таком "преклонном возрасте". Даже спутник Сатурна Энцелад с его ледяными фонтанами может быть относительно молодым.

У ученых есть этому два возможных объяснения: либо приливное действие Сатурна было раньше гораздо менее выражено, либо эти спутники значительно моложе остальной Солнечной системы. На основании своих данных, они предполагают: Тефия, Диона, Рея могли появиться лишь приблизительно 100000000 лет назад. Мимас, Энцелад и соседние кольца существуют тоже с этого времени.

Что послужило причиной такого позднего рождения этих внутренних лун? Исследователи предполагают, что у Сатурна сначала было несколько очень похожих средних спутников. Два из них потеряли равновесие из-за резонансного эффекта, столкнулись и разрушили внутреннюю систему лун и колец.

"Из этих обломков образовался сегодняшкий набор лун и колец".
Матия Кук

Одним из признаков этой катастрофы, случившейся около 100 миллионов лет назад , могут быть - в дополнение к орбитальным параметрам - поверхности внутренних спутников Сатурна, покрытые большим количеством кратеров. Они могли образоваться под воздействием оставшихся лунных обломков, считают исследователи.

"Мы надеемся , что дальнейшие исследования кратеров и моделирование воздействий может прояснить возможные источники ударов".
Матия Кук

Источник: arxiv.org

Огненное пасхальное яйцо на Солнце

Фото: © NASA/SDO

Солнечная обсерватория НАСА сняла протуберанец яйцевидной формы.

НАСА представлен очень подходящий для минувшего католического праздника Пасхи снимок, выполненный Обсерваторией солнечной динамики. Фото этой яйцевидной солнечной вспышки показывает извержение горячей плазмы. Выброшенная в Пространство раскаленная материя была снова притянута гравитацией нашей центральной звезды. Затем она устремилась обратно, к поверхности Солнца, образовав символическое огненное яйцо.

Обсерватория солнечной динамики сняла этот протуберанец 13 марта 2016. Представленное НАСА фото бури на Солнце было сделано в крайнем (коротковолновом или глубоком) ультрафиолетовом диапазоне, но затем его преобразовали в изображение видимого красного света. Этот всплеск плазмы произошел именно тогда, когда место с солнечным протуберанцем попало в фокус спутника. В длину такой выброс плазменных нитей (филаментов) может заполнять сотни тысяч километров Пространства и подниматься намного выше поверхности Солнца (до одного миллиона километров).

Протуберанец необычной формы напоминает пасхальное яйцо
Фото: © NASA/SDO

Если плазменная вспышка настолько сильна, что Солнце извергает филаменты, ее называют еще выбросом коронарной массы, при котором наше светило способно устремить в Космос до миллиарда тонн плазмы, а с нею - часть своего магнитного поля. Эти солнечные бури могут затем мчаться к Земле с гигантской скоростью, превышающей тысячу км/сек. Обычно такие высокоэнергетические потоки достигают нас через пару дней, но штормовым всплескам уже случалось обрушиваться на Землю всего спустя 19 часов.

Видео этого события, произошедшего 19 июля 2012, можно посмотреть здесь:

Источник: http://svs.gsfc.nasa.gov

Эволюция "горячих юпитеров" подвергается сомнению

Наблюдения за эксцентричной планетой заставляют задуматься о происхождении "горячих юпитеров".

Многие столетия астрономы рассматривали Солнечную систему как стандартную модель планетарных систем Вселенной со звездой (Солнце) в центре. Меньшие скалистые планеты заполняют ее внутреннюю часть, а крупные газовые гиганты - дальние области.

Однако последние 20 лет изменили эти представления: более мощные телескопы показали вдали от нас множество экзотических систем абсолютно неожиданных конфигураций. Например, "горячие юпитеры" - это массивные раскаленные планеты, вращающиеся на обжигающе коротких расстояниях от собственных звезд. Ученых озадачивает вопрос, каким образом эти газовые гиганты, образовавшиеся якобы вдали от своих светил, оказываются на орбитах, столь близких к солнцам.

Космическим телескопом Spitzer замечена в Большой Медведице еще более странная планетарная система. За одной планетой этой необычной системы наблюдали ученые нескольких университетов. Экзопланета HD 80606 b размером с Юпитер, однако вчетверо массивнее. От нас отделяют ее 190 световых лет.

Экзопланета HD 80606 b с эксцентричной орбитой Фото: MIT

HD 80606 b выделяется среди сотен экзопланет весьма эксцентричной орбитой. Вместо круговой траектории она движется в начале года около 100 дней по вытянутому маршруту, а затем возвращается к своей звезде, как комета. Потом всего 20 часов планета мчится вокруг звезды, почти касаясь ее, и снова поворачивается. При своем ближайшем подходе она получает от светила огромное количество энергии, превышающее энергию, которую Солнце ежедневно дарит Земле, в 1000 раз.

"Если Земля переместилась бы столь близко к Солнцу, то ей не много потребовалось бы времени, чтобы потерять свою атмосферу и превратить свою поверхность в магму".
Жюльен де Вит (Julien de Wit), постдокторант отдела Земли, атмосферы и планетарных наук Массачусетского технологического института

Статья, опубликованная Astrophysical Journal Letters, сообщает о наблюдениях за HD 80606 b, длившихся более 85 часов в период ее ближайшего подхода к своей звезде. Было изучено, как изменяется температура планеты по мере приближения, прохождения мимо, и отхода от светила. Вблизи звезды обращенная к ней сторона почти закипает, нагреваясь до 1400 кельвинов (около 2000 градусов по Фаренгейту), но длится это не долго: удалившись от солнца планета остывает быстрее, чем за 10 часов, и становится такой холодной, что Spitzer перестает ее видеть.

"Это происходит каждые 111 дней. Хорошо, что планета уходит так далеко, что происходит процесс полного сброса. Эта история постоянно повторяется".
Жюльен де Вит

Считается, что горячие юпитеры начинают движение, как наш Юпитер, по круговым орбитам вдали от своих солнц. В определенный момент нечто большое и массивное, вроде соседней звезды, толкает их на эксцентрические орбиты. Эти планеты при сближении со своими светилами под действием их гравитации каждый раз сжимаются. Количество гравитационной энергии, используемой для сжатия, рассеивается в виде тепла, медленно уменьшая эксцентриситет орбит, которые становятся тесными и круговыми - процесс, называемый циркуляризацей. Как полагают ученые, HD 80606 b находится в середине миграции, постепенно переходя от эллиптической орбиты к круговой.

Сколько длится фаза циркуляризации, зависит от свойств внутренней части планеты. Чем она более пластична, тем лучше отдает механическую энергию и теряет тепло. Судя по гигантам Солнечной системы, данная фаза проходит относительно быстро (сотни миллионов лет). Этот механизм, считают исследователи, может объяснить эволюцию горячих юпитеров.

Однако новые наблюдения Spitzer позволяют предположить, что HD 80606 b не так податлива, как ожидалось, и может поддерживать свою высокую эксцентричность орбиты еще 10 миллиардов лет либо больше. Де Вит полагает, что может быть придется в этом случае пересмотреть теории образования горячих юпитеров.

Более вероятным объяснением их эволюции могут стать альтернативные теории, по которым газовые гиганты развиваются вблизи своих звезд или плавно спускаются по спирали внутрь с помощью формирования планетных дисков.

Исследователи также впервые вычислили скорость вращения экзопланеты HD 80606 b - ее день длится 90 часов, что вдвое превышает более ранние предположения.

По мнению исследователей, уникальность этой системы в противоречии многим нашим представлениям о взаимодействии планет и звезд и о возникновении планет.

"Будем надеяться, что дальнейшие исследования подобных систем помогут нам оценить, насколько особенна эта система и насколько далеки были наши первоначальные теории".
Жюльен де Вит

Источник: news.mit.edu

Новая модель Солнца лучше показывает его работу в целом

Новое моделирование Солнца показывает процессы больших и малых масштабов.

Группа исследователей из США, Китая и Японии разработала компьютерную симуляцию которая способна показывать крупномасштабные и мелкомасштабные процессы на Солнце. В своей статье, опубликованной в Science, команда описывает, как работает их моделирование и почему они считают, что это поможет решить один из главных вопросов исследования нашего светила.

За много лет ученые разработали различные инструменты, помогающие понять, как работает Солнце. В последние годы, были созданы модели, которые способны продемонстрировать процессы, происходящие на Солнце. Например, 11-летний цикл (Швабе) разворота магнитного поля. Но такие модели преимущественно подразделялись на две категории: имитирующие большие и относительно небольшие процессы.

Радиальное магнитное поле при г = 0.92R, где R - радиус Солнца
Фото: Hideyuki Hotta, Университет Чиба

Целью новой симуляции было их объединение для создания лучшего представления о работе нашей центральной звезды в целом, и ответа на вопрос, как ему удается поддерживать устойчивое крупномасштабное магнитное поле, хотя, при небольших масштабах там не заметно ничего, кроме хаоса. В этом новом исследовании ученые разработали новый тип имитации Солнца, чем вплотную приблизились к пониманию проходящих на нем больших и малых процессов.

При создании новой симуляции исследователи использовали для снижения коэффициентов диффузии (параметров, которые используются для описания того, как Солнце работает в целом) математику. Небольшое уменьшение температуропроводности позволило свести к минимуму воздействие на средства, с помощью которых светило генерирует электромагнитное поле. Это дало возможность создать целый ряд новых изображений.

Радиальное магнитное поле при г = 0.92R, где R - радиус Солнца
Фото: Hideyuki Hotta, Университет Чиба

До сих пор моделирование Солнца не ответило на вопрос, каким образом ему удается сохранять свое крупномасштабное магнитное поле, но исследователи предполагают, что это связано с небольшими, но сильными магнитными полями с низкой вязкостью, подавляющими хаос, в результате чего становится возможным поддержка большого общего поля. Они надеются использовать новый метод симулирования для лучшего понимания 11-летнего цикла, играющего важную роль при выбросе на Землю частиц, которые создают проблемы спутникам и другому электронному оборудованию.

Источник: phys.org

Новый взгляд на рентгеновское небо

Немецкий спутник ROSAT провел в последнее десятилетие прошлого века первый глубокий обзор неба в рентгеновском световом диапазоне. Астрономы сейчас подготовили и проанализировали новыми методами полученные при этом данные. Результатом стал самый глубокий и чистый атлас космических источников рентгеновского излучения.

Ученые Института внеземной физики Макса Планка (MPE) повторно проанализировали первый полный обзор неба, выполненный спутником ROSAT, и получили новое изображение рентгеновского неба. Одновременно они представили исправленную и дополненную версию каталога ярких и слабых точечных источников. Недавно опубликованный "Каталог 2RXS" стал самым глубоким и чистым атласом космических рентгеновских источников.

Ранее спутник ROSAT представил первый полный глубокий обзор всего неба, снятый рентгеновским телескопом в энергетическом диапазоне 0,1- 2,4 кэВ, и увеличил число известных рентгеновских источников с коэффициентом 100. Целью нового каталога стало повышение достоверности предыдущего.

Эта проекция показывает распределение в небе источников 2RXSе в галактических координатах. Размер каждой точки показывает светимость источника, цвета соответствуют рентгеновским Фото: MPE

Для этого ученые MPE вновь проанализировали исходные данные обнаружения фотонов, используя усовершенствованный алгоритм распознавания и метод полного скрининга. Важной особенностью нового каталога является статистическая оценка, насколько достоверно доказательство источника. Поскольку прибор ROSAT PSPC является чрезвычайно чувствительным и имеет низкий фоновый шум, космические рентгеновские источники можно идентифицировать по небольшому количеству фотонов.

Однако их иногда трудно отличить от случайных колебаний, поэтому новый каталог включает в себя оценку этого эффекта, которая основана на смоделированных данных. Каталог содержит не только список источников, таких как снимки с наложенными рентгеновскими контурными линиями для каждого тестирования. Для многих источников построены кривые блеска рентгеновских лучей, которые показывают, насколько в течение дня меняется светимость объекта.

Для получения наиболее ярких рентгеновских источников, спектры были смоделированы на основе трех простых спектральных моделей законов:

• мощности,
• тепловой плазмы,
• абсолютно черного тела.

При этом можно различать, о каком космическом рентгеновском источнике идет речь:

• мощных аккрецирующих черных дырах;
• огромных скоплениях галактик;
• активных звездах;
• остатках звезд, взорвавшихся как сверхновые.

Новый каталог позволит астрофизикам при исследовании этих рентгеновских объектов не только больше доверять собранным данным, но и получать намного больше информации. Накопленный группой высокой энергии в MPE опыт впоследствии войдет в анализ сокращения данных и научную оценку предстоящего обзора неба строящимся рентгеновским телескопом eROSITA, старт которого ожидается в 2017 году.

Ему предстоит обследовать все небо с еще более высокой точностью, чем ROSAT и в 30 раз глубже проникнуть во Вселенную. Одной из главных задач eROSITA является измерение распределения примерно 100000 скоплений, в каждом из которых тысячи галактик. Пока же каталог 2RXS является самым глубоким и самым достоверным обзором рентгеновского неба.

Источник:  mpe.mpg.de

Из-за интенсивного излучения квазаров рождается меньше звезд

Полученные учеными данные могли бы объяснить, почему существенно замедлилось образование звезд.

Исследование, проводившееся под руководством ученых Университета Джона Хопкинса, нашло новые убедительные доказательства, которые могли бы помочь раскрыть тайну, долгое время не дающую покоя астрофизикам: почему около 11 миллиардов лет назад замедлились темпы формирования звезд во Вселенной?

Астрономы полагают, что это происходит сейчас в 30 раз медленнее. Главным виновником они считают процесс ответной реакции квазаров внутри галактик, где рождаются звезды. Статья исследователей представляет доказательства того, что интенсивное излучение и галактические ветры, испускаемые квазарами - самыми яркими объектами во Вселенной, нагревают облака пыли и газа, замедляя их охлаждение, уплотнение и, соответственно, рождение звезд.

"Я бы заявил, что это первое убедительное эмпирическое свидетельство наличия ответной реакции квазара, когда возраст Вселенной составлял лишь четверть нынешнего, когда космическое звездообразование было самым энергичным".
Тобиас Мэридж (Tobias Marriage), ассистент профессора (Университет Джона Хопкинса, факультет физики и астрономии Генри А. Роуланда)

Хотя результаты не являются окончательными, убедительные доказательства вызвали волнения среди ученых.

"Это напоминает находку вблизи тела дымящегося пистолета с отпечатками пальцев, когда нет пули, соответствующей оружию".
Тобиас Мэридж

Исследователи изучили информацию о 17468 галактиках. Они обнаружили радиоизотопный индикатор энергии, известный как эффект Сюняева-Зельдовича, названный так в честь двух российских физиков, предсказавших его почти 50 лет назад. Этот эффект появляется, когда высокоэнергетические электроны нарушают космический микроволновый фон или реликтовое излучение.

Нагретый галактический ветер в туманной части изображения исходит из яркого квазара на краю черной дыры, рассеивает пыль и газ, из которых при остывании начинают формироваться звезды Фото: Johns Hopkins University

Девин Крайтон (Devin Crichton), докторант Университета Джона Хопкинса, ведущий автор работы, пояснил, что были проанализированы тепловые энергетические уровни. Необходимо было определить, поднимаются ли они выше прогнозируемых, что могло бы остановить звездообразование. Для придания исследованию статистического веса было изучено большое количество галактик.

Для измерения температуры, которая показала бы эффект Сюняева-Зельдовича, ученые использовали информацию, собранную двумя наземными телескопами и одним приемником, установленным на космической обсерватории. Использование нескольких инструментов различной силы в поисках этого явления является относительно новым способом, уточнил Мэридж.

"Это довольно дикий вид термометра".
Тобиас Мэридж

Надя Закамска (Nadia Zakamska), доцент Университета Джона Хопкинса (кафедра физики и астрономии), один из соавторов сообщения, говорит, что доказательства этого явления из непосредственных наблюдений получены только в последние несколько лет. Эффект Сюняева-Зельдовича - это новый подход к теме, который лучше объясняет воздействие галактического ветра на окружающую галактику.

"В отличие от всех других методов, которые исследуют небольшие сгустки внутри ветра, эффект Сюняева-Зельдовича чувствителен к массе ветра, чрезвычайно горячей плазме, которая наполняет объем ветра, и которую совершенно невозможно обнаружить с помощью любой другой техники".
Надя Закамска

Источник: hub.jhu.edu

Первое открытие бинарного компаньона сверхновых типа Ia

Команда астрономов, куда входят Роберт Киршнер (Robert Kirshner) и Питер Чаллис (Peter Challis) - Гарвардский университет, обнаружила яркую вспышку света от спутника сверхновой. Впервые астрономы стали свидетелями влияния взорвавшейся звезды на своего соседа. Это является лучшим свидетельством вида двойной звездной системы, куда входит сверхновая типа Iа.

Исследование показывает условия гибели некоторых звезд - белых карликов - и обеспечивает более глубокое понимание их использования в качестве инструментов для изучения эволюции Космоса. Эти типы звездных взрывов способствовали открытию темной энергии, ускоряющей расширение Вселенной - одной из главных проблем современной науки.

Тема возникновения сверхновых типа Ia уже давно вызывает дискуссии среди астрономов.

"Мы считаем, сверхновые типа Ia возникают от взрыва белых карликов с бинарным компаньоном. Теории уже лет 50 или около того, но до сего времени не было никаких конкретных доказательств компаньона звезды".
Ховье Марион (Howie Marion), Университет штата Техас, Остин, ведущий автор исследования

Астрономы боролись с конкурирующими идеями, обсуждали, был ли спутник нормальной звездой или другим белым карликом.

"Это первый случай, когда нормальный тип Ia связан с бинарной звездой-компаньоном".
Член команды, профессор астрономии Дж. Крэйг Уилер (J. Craig Wheeler) Университет штата Техас, Остин

Теория бинарной звезды-прародительницы для сверхновых типа Ia предполагает, что для взрыва белого карлика к нему должна быть добавлена масса, которую тот вытягивает из звезды-компаньона. Когда приток массы достигает точки, при которой карлик становится горячим, плотным, в его недрах загораются углерод и кислород, что начинает термоядерную реакцию. Она вызывает взрыв карлика - рождение сверхновой типа Ia.

Долгое время ведущей теорией была гипотеза, что спутником ялялась старая звезда - красный гигант, который распух и потерял связь с карликом. Но недавние наблюдения практически исключили это представление, так как в таких системах не был обнаружен ни один красный гигант. Новая работа представляет доказательства, что в центре звезды, поставляющей массу, горит водород, то есть эта звезда-компаньон все еще находится в самом расцвете сил.

"Если белый карлик взрывается рядом с обычной звездой, вы должны увидеть импульс синего света, что является результатом нагревания этого спутника. Это то, что предсказывали теоретики и то, что видели мы".
Роберт П. Киршнер

50 млн световых лет отделяет эту находящуюся в созвездии Девы сверхновую 2012cg от Земли. Она обнаружена 17 мая 2012 года. Команда Мариона начала изучение системы на следующий день, используя телескопы Harvard-Smithsonian CfA.

"Важно получить очень ранние наблюдения, потому что взаимодействие с компаньоном происходит вскоре после взрыва".
Ховье Марион

Команда ученых из десятка университетов США, а также учреждений Чили, Венгрии, Дании и Японии продолжала несколько недель наблюдать за сверхновой, используя множество телескопов. Исследователи нашли в характеристиках света сверхновой доказательства, что его мог вызвать бинарный компаньон В частности, они обнаружили избыток синего света, исходящего от взрыва. Это совпадает с общепринятыми моделями, созданными астрономом Дэном Казеном (Dan Kasen) - Калифорнийский университет, Беркли - то, что астрономы ожидали увидеть при взрыве звезды в бинарной системе.

Сине-белая точка в середине изображения сверхновой 2012cg замечена в 2012 году. 50 млн световых лет отделяет эту сверхновую от Земли. Это расстояние столь велико, что спиральная галактика NGC 4424, где находится эта пара, видна лишь фиолетовым мазком
Фото: Питер Чаллис/Harvard-Smithsonian CfA

Сверхновая взрывается рядом с звездой-компаньоном и воздействует на нее. Сторона спутника, обращенная к сверхновой, становится горячей, яркой и испускает большое количество синего света. Совокупность моделей и наблюдений показывают, что масса бинарной звезды-компаньона составляет минимум шесть солнечных.

"Это интерпретация, которая согласуется с данными".
Член команды Джеффри Силверман (Jeffrey Silverman), Университет штата Техас, Остин

Он подчеркнул, что это не является конкретным доказательством точного размера спутника, какое можно получить из снимка двойной звездной системы. Замечено лишь несколько других сверхновых типа Ia, однако, они не показали избыток синего света. Необходимо изучить сотни таких явлений, как это, считает Уилер.

Работа опубликована в The Astrophysical Journal.

Источник: cfa.harvard.edu

Астрофизики обнаружили две сверхновых в момент взрыва

Международная команда астрофизиков, возглавляемая Питером Гарнавичем (Peter Garnavich), профессором астрофизики (Университет Нотр-Дам), зафиксировала взрыв двух сверхновых.

С помощью космического телескопа Kepler команда вела три года наблюдения за 50 триллионами звезд. Астрофизики изучали, как сверхзвуковые ударные волны достигали звездной поверхности после взрывов, произошедших глубоко в ядре. Впервые ударная вспышка (Schock Breakout) от взрывающегося сверхгиганта была обнаружена на видимых длинах волн.

Звезды, превышающие Солнце по массе в 10-20 раз, перед взрывом в сверхновые часто раздуваются до сверхгигантов. Они настолько велики, что внутри такой звезды легко поместится орбита Земли. Когда в центре этих крупных космических объектов заканчивается топливо, их ядро ​​коллапсирует до нейтронной звезды, отправляя сверхзвуковую ударную волну, чтобы взорвать всю звезду.

Фото: НАТО

Когда ударная волна достигает поверхности звезды, появляется яркая вспышка света, предсказывающая "Schock Breakout".

Вспышка длится около часа, поэтому нужно быть очень удачливым или непрерывно смотреть на миллионы звезд, чтобы ее заметить, пояснил Гарнавич.

В 2011 году два из этих массивных красных сверхгигантов взорвались "на глазах" у Кеплера. Первый, KSN 2011a, почти в 300 раз превышает Солнце (от нас всего в 700000000 световых лет). Второй, KSN 2011d, больше Солнца приблизительно в 500 раз. От него нас отделяет 1,2 млрд световых лет.

Сверхновые, известные как тип II, начинаются, когда внутренняя печь звезды исчерпывает ядерное топливо, вызывая ​​разрушение его ядра.

Понимание физики этих взрывов позволяет ученым лучше разобраться, как химически сложные семена и сама жизнь были рассеяны в пространстве и времени в галактике Млечный Путь.

Источник: arxiv.org

Ученые предполагают, что инопланетяне могут следить за нами

Наблюдают ли за нами инопланетяне? Вполне возможно, считают двое ученых из Германии и Канады. Они предполагают, что внеземные цивилизации уже обнаружили Землю. Причем, тем же методом, который используют земляне для поиска космической жизни.

Во Вселенной возможна разумная жизнь, а обитатели иных планет уже давно за Землей наблюдают, считают двое исследователей, Рене Хеллер (René Heller), Институт Макса Планка, Геттинген, и Ральф Э. Пудритц (Ralph E. Pudritz), Университет Макмастера, Канада. Они объясняют в совместной статье, как внеземной разум мог обнаружить нашу планету.

Наблюдающие инопланетяне уже давно смотрят на Землю Фото: DPA

Поиск радио- или телесигналов

Далекие планеты можно было обнаружить по нерегулярности освещенности звезд, вокруг которых они вращаются. Планета, проходящая линию прямой видимости звезды с Земли, должна минимально затемнять свет своего солнца. Поэтому далекие звезды, имеющие планетарные системы, "мерцают". Они считаются особенно перспективными кандидатами при поиске обитаемых планет.

Уже более шести лет космическим телескопом Kepler отслеживаются такие мерцающие звезды. Инопланетяне могли использовать тот же метод и искать во Вселенной другие живые существа. Возможно, они даже видели нашу планету и посылали нам сообщение в форме телевизионных или радиосигналов, которые мы по сей день безуспешно прослушиваем.

В узкой полосе в нашей звездной окрестности внеземные цивилизации могут наблюдать транзит Земли по Солнцу
Фото: Аксель Кветц (MPIA)/Аксель Меллингер, Central Michigan University

Мы не можем спрятаться от внеземных наблюдателей

Но это может измениться, считают Пудритц и Хеллер. Надо только вести поиск внеземного разума в нужных местах. Оба исследователя, пожалуй, знают, где:

"Суть нашей стратегии в том, что область поиска ограничивается очень малой частью неба. Таким образом мы могли узнать еще в течение одной человеческой жизни, есть ли инопланетные астрономы, которые могут нас видеть и пытаются с нами связаться. Мы не сможем спрятаться от наблюдателей, которые находятся в солнечной зоне транзита Земли".
Рене Хеллер

Кроме того, исследователи представили список 82 ранее известных звезд, которые с этой целью необходимо рассмотреть. Однако вблизи Солнца может быть примерно 100000 звезд, обитатели которых могли бы обнаружить нашу цивилизацию на основе вышеуказанного метода.

Источник: liebertpub.com

Красные вспышки из черной дыры V404 Лебедя

Очень яркие ультракороткие красные вспышки стали загадкой для астрономов.

Эта черная дыра испытала прошлым летом не только одно из самых сильных извержений за последние десятилетия. Из созвездия Лебедя, где она находится, исходили в это время яркие, словно тысячи солнц, загадочные красные вспышки, длившиеся всего несколько долей секунды. Причина их возникновения пока не ясна. Исследователи предполагают, однако, что они исходят из основания джетов этой черной дыры.

Почти 8000 световых лет отделяют от нас черную дыру V404 Cygni. Этот объект с массой, соответствующей приблизительно 12 солнечным, обычно довольно незаметный. Вокруг него вращается сравнительно небольшая умирающая звезда. Но летом 2015 эта система внезапно стала активной. Астрономы наблюдали сильные высокоэнергетические всплески излучения одновременно в разных волновых диапазонах. С черной дырой такое происходит крайне редко.

Красные вспышки (вставка) Фото: Университет Саутгемптона/Solent News

По сообщению научно-исследовательской группы Саутгемптонского университета, возглавляемой Пошаком Ганди (Poshak Gandhi), черная дыра испускала на пике этих извержений ранее неизвестные красные вспышки. Их обнаружили на снимках мультиспектральной сверхскоростной камеры, установленной на телескопе Гершеля, который находится в Ла-Пальме на Канарских островах.

Каждая из этих красных вспышек высвобождала в доли секунды энергию тысячи Солнц, а некоторые были даже короче 1/40-й секунды. На фотографиях высокоскоростные камеры телескопа зафиксированы вспышки одновременно в трех световых диапазонах. Но астрономы обнаружили, что при этом излучается не белый, а красный свет.

Черная дыра V404 Cygni откачивает материю у своей маленького умирающего спутника - звезды-компаньона Фото: © ESO/ L. Calçada

Неизвестно, как возникают красные вспышки и какие процессы там протекают

"Высокая скорость этих вспышек показывает нам, что область, где создается этот свет, должна быть очень компактной. По цвету, скорости и энергии этих вспышек мы делаем вывод, что этот свет должен исходить из основания джетов этой черной дыры".
Пошак Ганди

Однако наблюдения показывают, что извержения особенно скапливались, когда черная дыра всасывала материи больше, чем могла поглотить.

"Эти вспышки были сильнее всего на пике обжорства".
Пошак Ганди

Поэтому исследователи предполагают, что перенасыщение веществом, откаченным у звезды-компаньона, играет важную роль. Это может вызвать взрывную реакцию черной дыры, при которой возникают джеты, а с ними и вспышки.

Об их общем происхождении свидетельствует тот факт, что V404 Лебедя всегда испускала вспышки, когда из нее исходил пучок высокоэнергетических частиц.

"Длительность этих эпизодов вспышек, возможно, связана с появлением и прекращением джетов".
Пошак Ганди

Но точно неизвестно, как возникают вспышки и джеты.

Источник: mnras.oxfordjournals.org

Темные спутники вызывают вспышки звездообразования

Для объяснения вспышек звездообразования, зафиксированных в карликовых галактиках, астрономы используют компьютерные симуляции на основе теоретических моделей.

Риверсайд, штат Калифорния. - Одно из главных предположений сегодняшней модели возникновения структур во Вселенной, известной как модель Лямбда-CDM, говорит о том, что галактики окружены очень протяженными и массивными ореолами - гало темной материи, а вокруг тех находятся многие тысячи мелких субгало темной материи.

Вокруг Млечного Пути и других крупных галактик такие субореолы темной материи обладают достаточным количеством газа и пыли, поэтому там могут формироваться небольшие галактики. Мы можем вести наблюдения за некоторыми из этих галактик-спутников, вращающихся миллиарды лет вокруг своего хозяина, пока не происходит слияние с их центральной галактикой. Поступление большого количества газа и звезд способствует бурному процессу звездообразования в галактике, а гравитационное взаимодействие может изменять форму галактики-хозяйки.

Меньшие ореолы образуют карликовые галактики, вокруг которых вращаются еще более маленькие субгало темной материи. Они недостаточно велики для возникновения газа или звезд и поэтому невидимы в телескопы. Однако теоретические модели и компьютерные симуляции обнаруживают такие темные спутники. Чтобы доказать их существование, необходимо непосредственное наблюдение взаимодействия спутниковых галактик с галактикой-хозяйкой.

Карликовая галактика с характерной вспышкой звездообразования Фото: UC Riverside

Доцент алифорнийского университета Лаура Сэйлз (Laura Sales) при участии Тьикске Старкетбург (Tjitske Starkenburg) и Амины Хелми (Amina Helmi), сотрудниц Астрономического института Каптейн в Нидерландах, проанализировала данные компьютерного моделирования. Симуляции проводились на основе теоретических моделей взаимодействия карликовой галактики и ее темного спутника.

Исследователи обнаружили, что при очень близком подходе темного спутника к карликовой галактике его гравитация вызывает в хозяйке сжатие газа и значительные вспышки звездообразования. Они могут продолжаться на протяжении нескольких миллиардов лет. Эти сроки зависят от массы, орбиты и концентрации темного спутника.

Этот сценарий предсказывает, что многие карликовые галактики, которые можно наблюдать, должны обладать более высокой скоростью создания звезд, чем ожидалось, или превращаться в области звездообразования, обнаруженные телескопами.

Кроме того, подобно слиянию между более массивных галактик, взаимодействие между карликовой галактикой и темным спутником вызывает в ней морфологические изменения, которые могут полностью изменить ее структуру (чаще всего с дискообразной до сферической/эллиптической системы. Этот механизм также предлагает объяснение происхождения изолированных сфероидальных карликовых галактик - задачи, не поддававшейся решению в течение нескольких десятилетий.

Полученные результаты были изложены в статье, вышедшей в Astronomy & Astrophysics.

Источник: ucrtoday.ucr.edu

Крупинки в метеоритах могут быть остатками звездных взрывов

Тех, кто ищет "новости про метеорит", должно заинтересовать, что входящие в них крупинки, возможно, долетели до нас от звездных взрывов, произошедших миллиарды лет назад.

Микроскопические частицы пыли, найденные в метеоритном веществе на Земле, вероятно, сформировались во время звездных взрывов, которые произошли задолго до образования Солнца.

Являются ли некоторые частицы космической пыли, известные как "досолнечные крупинки" (pre-solar grains), остатками классических взрывов новых звезд (nova), стало предметом длительного эксперимента в области ядерной физики в Национальной лаборатории Циклотрона Сверхпроводимости (NSCL) Университета штата Мичиган.

Результатом его стали интересные субатомные данные происхождения этих пылинок. Выводы опубликованы в Physical Review Letters. Ведущим автором работы является Майкл Беннетт (Michael Bennett), докторант Университета штата Мичиган.

Исследователи изучают, возможно ли образование этих частиц в процессе классической вспышки новой (nova) - термоядерного взрыва поверхности небольшой звезды, которая является частью двойной системы, где друг вокруг друга вращаются две звезды.

Фото Университета штата Мичиган

Такой взрыв вытолкнул бы газ и пыль (звездную материю) в межзвездное пространство галактики. Часть этого вещества могла использоваться при создании Солнечной системы.

"Существует процесс переработки, продолжающийся здесь. Когда звезды умирают, они извергают в форме газа и пыли материю, которая затем перерабатывается в будущие поколения звезд и планет".
Кристофер Вреде (Christopher Wrede), доцент кафедры физики Университета штата Мичиган, представлявший эксперимент

Вреде и его команда провели в NSCL эксперимент, в котором они создавали и изучали экзотические радиоактивные ядра, оказывающие наибольшее влияние на появление изотопов кремния при вспышках новых.

Оказывается, крупинки, входящие в состав космической пыли, содержат необычно много изотопа кремния-30, который состоит из 14 протонов и 16 нейтронов, который довольно редок на Земле (наиболее распространенным является кремний 28).

Известно, что этот изотоп появляется во время вспышек классических новых, но у исследователей было недостаточно данных скорости ядерных реакций при взрыве, чтобы вычислить, сколько создается кремния-30, что вносило сомнения в происхождение пылинок. Найденный путь ядерной реакции и компьютерные модели взрыва будут использоваться для идентификации частиц.

"Именно эти крупинки являются потенциальными посланниками классических взрывов новых, которые позволяют нам изучать эти события нетрадиционным способом. Обычно вы могли бы направить свой телескоп на новую звезду и посмотреть на свет. Но если вы можете фактически держать кусок звезды в руке и детально изучить его, это открывает совершенно новый взгляд на эти типы звездных взрывов".
Кристофер Вреде

Источник: Университет штата Мичиган