Самая полная карта темной материи Вселенной

Темная материя невидима. Однако ученые знают о существовании этого призрачного родственника обычной материи, поскольку его сильная гравитация может сближать целые галактики. По предположениям астрономов, темная материя составляет 1/4 Вселенной.

Новая карта является результатом многолетней работы группы из 400 ученых из семи стран, известной как «Исследование темной энергии». C помощью расположенного в Чили телескопа Виктора М. Бланко ученые намерены рассмотреть миллионы галактик, связанных темной материей. Распределение этих галактик и способов, которыми свет от них достигает Земли, может информировать астрономов о том, сколько темной материи находится между этими галактиками и нашей планетой.

В серии исследований, опубликованных на этой неделе, команда показала, что Вселенная усеяна гигантскими скоплениями галактик - регионами, где темная материя плотно упакована. Но их карта, охватывающая примерно одну восьмую часть видимого с Земли неба, показывает также участки Вселенной, почти лишенные как темной материи, так и галактик.

Эти заполненные и пустые области, похоже, соединены межзвездным газом в космическую паутину. На фото ниже участок новой карты: пустоты выделены черным цветом, а скопления галактик - ярко-оранжевым.

Увеличенная часть карты темной материи с белой стрелкой, указывающей на черное пятно, и фразой "Космические пустоты" над стрелкой

Новые данные позволяют предположить, что гравитация в этих пустотах может работать не так, как на Земле, что означает, что стандартные законы физики не действуют. Хотя темную материю нельзя увидеть, ученым помогает обнаружить ее сила, которой она воздействует на другие объекты во Вселенной.

Темная материя, как калейдоскоп, изгибает свет, идущий к Земле от других галактик. Измеряя интенсивность этого искажения, астрономы могут рассчитать, сколько темной материи находится между нами и другой галактикой, и насколько она спрессована. Если свет галактики сильно искажен, то скрывающая ее невидимая темная материя плотно сгруппирована

Карта темной материи (фиолетовый цвет), наложенная на изображение Млечного Пути

Астрономы посмотрели, как искажается свет от более 226 млн галактик, как близлежащих, так и удаленных на миллиарды километров. Для получения их изображений они использовали телескоп в течение 345 ночей в 2013-2016 гг., а затем перевели эти наблюдения с помощью программы искусственного интеллекта в детализированную карту темной материи. До окончания исследования в 2019 году команда собрала данные еще за 413 ночей и планирует создать еще более подробную и масштабную карту темной материи.

Карта показывает, что Эйнштейн мог ошибаться, поскольку гравитация, согласно его теории относительности должна была после Большого взрыва вызвать скопление кусков материи во Вселенной. Однако при взгляде на Вселенную заметно, что материя не такая плотная, как ожидалось - похоже, она более гладкая, а это противоречит теории одного из величайших столпов физики.

Источник информации и фото: sciencealert.com

Вояджер-1 записал гул межзвездного пространства

В бескрайних просторах космоса можно услышать монотонный гул. Как показывает прослушивание зонда НАСА «Вояджер-1», это происходит постоянно, хотя межзвездный газ гудит очень слабо.

«Вояджер-1» стал первым активным зондом, который покинул сферу влияния солнечного ветра и вышел в межзвездное пространство. Он первым прослушал этот регион, записав при этом звуки космоса.

Измерения раскрывают некоторые тайны плотности плазмы и турбулентности в далеком пространстве, сообщила группа исследователей в Nature Astronomy. Постоянный фоновый шум очень слабый и монотонный, кроме того, согласно исследованию, он происходит в узком диапазоне частот.

Инженеры работают над космическим аппаратом НАСА "Вояджер" 18 ноября 1976 г. Фотография: © NASA/JPL-CALTECH

С момента своего запуска 44 года назад «Вояджер-1» преодолел около 23 миллиардов километров - ни один искусственный объект до этого не удалялся от Земли на такое расстояние. В настоящее время он мчится сквозь Вселенную со скоростью чуть более 61 тыс. км/час.

На своем пути, не имея конечного пункта назначения, зонд вслушивается в пространство там, где материя, излучаемая нашим Солнцем, встречается с галактическими частицами и полями. Это осуществляет Plasma Wave System. Группа, возглавляемая автором исследования Стеллой Оккер из Корнельского университета в Итаке, штат Нью-Йорк, обнаружила волны межзвездной плазмы, изучая регулярные колебания, которые «Вояджер-1» регистрировал во время своего полета. в электрическом поле.

Волны состоят из сдвигов между двумя компонентами плазмы: положительно заряженными ионами и отрицательно заряженными электронами. Несмотря на этот сдвиг, плазма, как правило, остается на месте. По словам Охра, рябь не идет в каком-либо определенном направлении, а ведет себя как статичные волны в ветреный день на озере.

В прошлом астрофизики проводили подобные измерения волн межзвездной плазмы, вызванных происходящим на Солнце. Но для этого исследования данные о плотности плазмы были впервые проанализированы в непрерывном режиме. Среднее расстояние выборки составило 0,03 AU.

Зонд НАСА «Вояджер-1» движется в межзвездном пространстве Фотография: © NASA

Стартовал «Вояджер-1» летом 1977 года, вскоре после своего зонда-близнеца Вояджер-2. Целью миссии было изучение планет Юпитер и Сатурн и их лун. Поскольку зонды оказались более устойчивыми, чем ожидалось, их также отправили исследовать Уран и Нептун, а с августа 2012 г. - межзвездное пространство.

Если вы хотите узнать, где сейчас находятся зонды «Вояджер», вы можете следить за ними в режиме реального времени с помощью 3D-анимации от НАСА.

Источник: spektrum.de

Загадка сверхновой с желтой предшественницей

Астрономы обнаружили сверхновую, процесс и причины которой нельзя объяснить с помощью современных моделей. Ее звезда-предшественница, за которой 2,6 года назад велись наблюдения телескопом Хаббл, не соответствует редкой сверхновой типа Ib. Эти взрывы происходят только в том случае, если звезда ранее потеряла весь свой водород, но для этого звезда-предшественница сверхновой 2019yvr слишком большая, холодная и желтая.

Обычно массивные звезды к концу жизненного цикла становятся красными гигантами, а те взрываются в сверхновую, коллапсирующую ядро. Сверхновые типа Ia (при их образовании белый карлик высасывает из звезды-компаньона материю и взрывается при превышении определенной массы) также типичны для двойных звездных систем. Общим для обоих типов сверхновых является то, что в оболочке предыдущей звезды даже в конце существования еще есть водород.

Сверхновая без водорода

Но сверхновая звезда 2019yvr, обнаруженная в 2019 году, была другой: спектральный анализ ее свечения показал, что в этом звездном взрыве, случившемся в спиральной галактике, свет от которой к нам идет 35 млн лет, было чрезвычайно мало водорода. Первая ударная волна извержения, возникшая более чем через 150 дней после сверхновой, попала в облако водорода, которое, по-видимому, десятилетиями ранее подняла звезда-предшественница.

Как может холодный желтый сверхгигант вызвать сверхновую типа Ib? Исходя из нынешних моделей, это практически невозможно

На первый взгляд, этот звездный взрыв идеально подходил для сверхновой редкой звезды типа Ib. В них массивная звезда-предшественница перед окончательным коллапсом выбрасывает все содержащие водород оболочки в космос. В результате незадолго до взрыва она менее раздута и значительно горячее, чем «обычные» красные гиганты, тогда как звезды, предшествующие сверхновой типа Ib, светятся голубоватым светом и имеют температуру более 10 000 градусов тепла.

Команда, возглавляемая Чарльзом Килпатриком из Северо-Западного университета в Иллинойсе сумела найти звезду, которая предшествовала 2019yvr. В архиве Хаббла астрономы обнаружили снимки этой области дальнего космоса 2,6-летней давности, на которых яркая светящаяся точка звезды-предшественницы видна именно на том месте, где позже появилась сверхновая.

Звезда-предшественница не соответствовала взрыву

Эта звезда полностью отличалась от моделей звезды, предшествовавшей сверхновой типа Ib. Она была не синей, горячей и компактной, а раздутой примерно до 320 солнечных радиусов и светилась интенсивным желтым цветом. Ее температура в лучшем случае достигала 6500 градусов, что вдвое меньше ожидаемого. Эта звезда по температуре и светимости более всего соответствует желтым сверхгигантам, которые считаются предшественниками классической сверхновой с коллапсом ядра.

Изображения сверхновой 2019yvr (вверху) и звезды-предшественницы (внизу) на снимке телескопа Хаббла, сделанном 2,6 года назад

Ни один сценарий не подходит

Данные наблюдений ясно показывают, что она взорвалась не как обычная сверхновая, а как тип Ib с низким содержанием водорода. Чтобы объяснить это несоответствие, Килпатрик и его команда в своем исследовании рассматривают различные сценарии:

1. Теоретически желтый сверхгигант мог выбросить водородную оболочку только непосредственно перед взрывом. Тогда он должен был потерять почти 30 солнечных масс водорода менее чем за 2,6 года. Однако, согласно современным моделям, это практически невозможно и не объясняет, почему не было обнаружено никаких следов выброшенного водорода. Водородное облако, с которым ударная волна сверхновой столкнулась через 150 дней, было выброшено за 44 года до взрыва - слишком рано, чтобы послужить объяснением произошедшего.
2. Точно так же маловероятен сценарий, в котором холодная желтая поверхность звезды-предшественницы имитируется плотной зоной интенсивных звездных ветров. Тогда звезда будет казаться больше и холоднее, чем она есть на самом деле. Но нет никаких доказательств того, что такой плотный звездный ветер мог образоваться в наблюдаемой фотосфере.
3. Может ли предполагаемая одиночная звезда оказаться двойной звездной системой? В большинстве двойных звездных систем предшественники сверхновых незадолго до взрыва все еще сохраняют некоторое количество водорода, что слишком много для возникновения сверхновой типа Ib. Но даже те немногие случаи, когда водородные оболочки могли быть преждевременно выброшены, в эту картину не укладываются:

«В качестве двойных звезд, предшествующих сверхновым типа Ib, могли бы выступать гелиевые звезды с малой массой. Они могут слегка раздуться при сгорании оболочки, но обычно имеют размер меньше 100 солнечных радиусов».
Чарльз Килпатрик

Однако желтый гигант SN2019yvr достигал по меньшей мере 320 солнечных радиусов.

Эту комбинацию звезды-предшественницы и сверхновой нельзя объяснить существующими теориями. Сверхновой 2019yvr должен был предшествовать сценарий, в котором незадолго до взрыва образовалась звезда почти без оболочки и водорода. С другой стороны, этот процесс должен позволить звезде оставаться необычно холодной и большой в течение 2,6 лет до своей сверхновой.

«Может быть, через четыре-пять лет мы сможем больше узнать о том, что там на самом деле произошло».
Чарльз Килпатрик

Источник информации и фото: scinexx.de

Дюну создают в мезосфере гравитационные волны

Полярное сияние «Дюна» создается гравитационными волнами в мезосфере. Теперь финские исследователи подтвердили это данными, полученными со спутников.

Северное сияние возникает, когда в атмосферу вдоль силовых линий земного магнитного поля проникают высокоэнергетические частицы и сталкиваются там с молекулами газа, высвобождая избыточную энергию. Это световые волны разной длины, которые могут создавать светящуюся вуаль, мерцание или прерывистые всплески. Однако отдельные физические процессы, лежащие в основе различных вариантов полярного сияния, до конца не изучены.

На этой фотографии показан очень редкий вариант полярного света, открытый всего несколько лет назад: полярное сияние «Дюна», для которого характерны вытянутые параллельные волны в зеленой пелене света. Теперь исследовательская группа под руководством Максима Грандена из Хельсинкского университета подтвердила гипотезу его возникновения с помощью данных спутниковых измерений. Они доказывают, что во время такого полярного сияния в мезосфере действительно существовал особенно сильный инверсионный слой и это привело к увеличению там плотности кислорода. Следовательно, различия в яркости дюнных волн могут быть вызваны колебаниями этого вещества.

Еще в 2020 году финские ученые предполагали, что светящиеся волны «Дюны» были вызваны особым метеорологическим явлением - мезосферным прибоем, когда пограничный инверсионный слой образуется непосредственно под верхней границей мезосферы. Плотные атмосферные волны могут концентрироваться в нем, как в волноводе, и распространяться по горизонтали на большие расстояния. Дополнительные данные также показали, что во время «Дюны» в атмосферу вдоль силовых линий земного магнитного поля поступало больше электронов. Эти частицы высокой энергии, вероятно, вызывают возбуждение атомов мезосферного газа и запускают это редкое явление.

«Дюны» в основном можно наблюдать к югу от классической зоны полярного сияния. Возникнув на 100-километровой высоте, они могут распространяться в направлении с востока на запад более чем на 1500 километров.

Источник информации и фото: scinexx.de

Теперь и на космической корове есть пятна

Появление AT 2018cow по прозвищу «Корова» было довольно загадочным звездным взрывом. Новый пазл головоломки предоставили данные измерений из Индии.

Святая корова, что это было?! Примерно так многие астрофизики отреагировали на особое небесное событие 16 июня 2018 года. В галактике, свет от которой идет к нам 215 млн лет, мерцала голубая точка. Она набирала яркость намного быстрее, чем при обычных взрывах сверхновых.

Скорее всего, вспышка радиации получила каталожное название AT 2018cow случайно и теперь ей идеально подходит прозвище «Корова». Однако неясно, что вызвало космический взрыв: коллапс гигантской звезды в черную дыру, слияние двух белых карликов или нетипичное столкновение обычного солнца и нейтронной звезды.

Одно несомненно - это было очень редкое явление. За последние несколько лет лишь два других взрыва были похожими на этот.

Два индийских астронома из исследовательского центра NCRA сообщили в Astrophysical Journal Letters новую деталь: расширяющееся поле обломков от взрыва коровы, по-видимому, довольно пятнистое. Это следует из данных измерений, полученных с радиотелескопа Giant Metrewave.

По прошествии 257 дней облако обломков все еще двигалось со скоростью, равной 1/5 световой, и излучало большое количество низкочастотных радиоволн. Они исходят от заряженных частиц, которые вытесняются по спирали магнитными полями.

Непонятно, почему это синхротронное излучение сильнее выходит из некоторых частей облака. Одно можно сказать наверняка: два других известных взрыва даже отдаленно не были такими пятнистыми, как космическая корова.

Источник информации и фото: spektrum.de

Сколько длятся сутки на Венере?

Окутанная облаками Венера до сих пор хранит много секретов, потому что неизвестны даже ее основные особенности. Впервые были более точно вычислены длина суток, наклон оси и прецессия соседней планеты.

Астрономы наконец сумели уточнить некоторые фундаментальные особенности Венеры, включая скорость вращения, наклон оси и прецессию. Это также дает ценную информацию о ее внутреннем устройстве. Радарные измерения показывают, среди прочего, что сутки, колебания которых на Венере составляют до 20 минут, равны почти восьми земным месяцам, сообщает группа специалистов в Nature Astronomy.

В о многих отношениях Венера - сестра Земли: имеет примерно такие же размеры и аналогичное строение. Однако даже ее основные характеристики: точная скорость вращения, наклон оси или размер и природа ее ядра, ученые только начинают выяснять, поскольку плотная завеса атмосферы скрывает все: трудно исследовать даже процессы на ее поверхности .

Теперь ученым команды Калифорнийского университета, возглавляемой Жаном-Люком Марго, удалось более точно измерить важные основные характеристики Венеры. Последние 14 лет они неоднократно направляли сильные радиолокационные лучи с радиотелескопа Голдстоуна в Калифорнии на Венеру, где те проникают сквозь облака и отражаются от ее поверхности. Затем отраженные лучи повторно принимались радиотелескопом Грин Бэнкс в Западной Вирджинии.

«В принципе, мы используем Венеру наподобие гигантского дискотечного шара, с радиотелескопом в качестве прожектора и ландшафтом планеты в виде миллионов крошечных отражателей».
Жан-Люк Марго

Пятнистый узор отраженных лучей радара затем показывает, как со временем перемещаются определенные опорные точки на поверхности Венеры. Это дает информацию о вращении, наклоне оси и инерции планеты.

Данные измерений показывают: Венере требуется для вращения в среднем 243,0226 земных суток - таким образом, одни сутки длятся там около 2/3 земного года. Колебания продолжительности земных суток составляют миллисекунды, а одни сутки на Венере могут быть примерно на 20 минут длиннее или короче следующих.

«Это могло бы объяснить, почему предыдущие оценки продолжительности суток так сильно расходились».
Жан-Люк Марго

Причина таких сильных колебаний, вероятно, в огромной массе и большой плотности газовой оболочки Венеры. Взаимодействуя с поверхностью планеты, они влияют на вращение и могут замедлять или ускорять его.

«Венера имеет примерно в 180 раз больший атмосферный импульс вращения, благодаря чему вклад газовой оболочки в общий импульс вращения планеты примерно в 60 000 раз больше, чем у Земли».
Жан-Люк Марго

Новые измерения обеспечивают также более точные значения наклона и движения оси Венеры. Соответственно, ее точка вращения наклонена на 2,6392 ° по сравнению с орбитой, что примерно на 23 меньше наклона земной оси.

Фото: © Жан-Люк Марго , НАСА

Однако с течением времени у оси Венеры тоже бывают небольшие колебательные движения. Поскольку на эту прецессию частично влияют распределение массы и процессы внутри планет, она дает ценную информацию о внутренней природе Венеры.

Ось Венеры меняет свою ориентацию относительно звездного фона примерно на 44,58 угловых секунды в год. В результате она завершает небольшой круг в течение 29 000 лет. Для такого цикла прецессии ей требуется примерно на 3000 лет больше, чем Земле. На основе комбинации этих значений были вычислены также момент инерции и физический размер планеты, который позволяет делать выводы о ее внутреннем составе.

«Основываясь на грубой двухслойной модели, мы находим радиус ядра Венеры - приблизительно 3500 км».
Жан-Люк Марго

Однако из-за больших неопределенностей истинный размер ядра может отличаться на 500 км. Если это значение все же подтвердится, то Венера будет не только иметь почти такие же общие размеры, как Земля, но и такое же большое ядро. Правда, пока неизвестно, является ли ядро ​​Венеры твердым или жидким, и разделено ли оно на две разные зоны, как у Земли.

Источник информации и фото: scinexx.de

Милисекундные пульсары в шаровом скоплении

Чтобы отыскать в шаровых скоплениях с высокой звездной плотностью восемь миллисекундных пульсаров, международная группа астрономов, возглавляемая институтами INAF (Италия) и MPIfR (Германия), использовала южноафриканский радиотелескоп MeerKAT. Пульсары - нейтронные звезды и, следовательно, самые плотные из известных небесных объектов этого типа, вращающихся вокруг своей оси до 700 раз/сек.

Известно, что миллисекундные пульсары, являющиеся чрезвычайно компактными звездами, большей частью состоящими из нейтронов, - одни из самых необычных объектов во Вселенной. Их масса, в сто тысяч раз превышающая земную, находится в сфере диаметром около 24 км. Эти пульсары делают вокруг своей оси сотни оборотов в секунду, при каждом из которых испускаемый ими луч радиоволн напоминает прерывистый свет маяка. На возникновение таких объектов сильно влияет окружающая среда с высокой звездной плотностью в центрах шаровых скоплений.

В шести из девяти шаровых скоплений, на которые астрономы направили антенны радиотелескопа MeerKAT, были обнаружены новые пульсары. Пять из них вращаются вокруг разных звезд, шестой же, PSR J1823-3021G, оказался особенно интересным.

Шаровое скопление NGC 6624; точки на вставке - пульсары в его центре; PSR J1823-3021G отмечен красным Изображение: Алессандро Ридольфи и др., INAF, космический телескоп Хаббл

Из-за сильно вытянутой орбиты, а также спутника, обладающего большой массой, эта система может быть результатом обмена партнерами. После пролёта вблизи другого небесного тела предыдущий компаньон был заменен новым. Если это будет доказано в ходе текущих дополнительных наблюдений, этот пульсар, масса которого может более чем вдвое превышать солнечную, станет первой подтвержденной системой таких объектов, как миллисекундный пульсар и его компаньон - нейтронная звезда, и отличным испытательным полигоном для новых открытий в фундаментальной физике».

Найденные восемь новых пульсаров - это только верхушка айсберга. При наблюдениях, приведших к этому открытию, использовалось примерно 40 из имеющихся 64 антенн MeerKAT, и они фокусировались только на центрах шаровых скоплений. Этот радиотелескоп является крупным технологическим прорывом в исследовании и изучении пульсаров в южном небе.

Источник информации и фото: mpifr-bonn.mpg.de

Агония голубой звезды-супергиганта AG Carinae

Звездная борьба за выживание: в центре этой структуры из светящегося газа и пыли находится AG Carinae - одна из ярчайших и тяжелейших звезд нашей галактики. Голубая гигантская звезда имеет около 70 солнечных масс и светит ярче миллиона солнц. Но ее жизнь близится к концу.

Голубые гиганты - одни из самых массивных и ярких звезд в космосе, но их известность обходится дорого: в отличие от нашего Солнца, которое будет светить несколько миллиардов лет, жизненный цикл голубой звезды-гиганта длится всего несколько миллионов лет. Когда ядерный синтез утихает настолько, что преобладает огромная гравитация внешних слоев, звезда коллабирует и взрывается, образуя сверхъяркую сверхновую, также известную как гиперновая.

Но для AG Carinae, голубого гиганта в 20 тыс. световых лет от нас, это время еще не пришло: звезда все еще борется за выживание и постоянно колеблется между взрывом и коллапсом. Незадолго до угрозы обрушиться под тяжестью внешних слоев звезда выбрасывает часть своей газовой оболочки в космос. При этом ее активность спадает.

Голубая гигантская звезда AG Carinae и ее газовые оболочки Фото: © NASA/ ESA и STScI

Это изображение Хаббла показывает светящиеся газы вокруг AG Carinae в слоистом и ультрафиолетовом свете. Светящийся венок из горячих газов состоит примерно из десяти солнечных масс вещества и простирается вокруг звезды приблизительно на пять световых лет. Это облако образовалось во время последнего извержения голубого гиганта около 10000 лет назад.

С тех пор звезда восстановилась, но продолжает терять большое количество вещества и излучения из-за сильного звездного ветра. Он устремляется в газовый туман, который распространяется намного медленнее: его скорость достигает 1 млн км/час, создавая частично полосатые, частично округлые узоры. В непосредственной близости от звезды этот звездный ветер уже вытолкнул большую часть светящихся газов наружу, так что там образовалось свободное пространство.

Части, которые на этом изображении выглядят красными, являются светящимся водородом с небольшим количеством азота. Сгустки пыли кажутся голубоватыми, так как освещаются голубым светом звезды и отражают его. Фотография была выбрана НАСА в честь «дня рождения» Хаббла, которому исполнился 31 год. Его запуск был совершен 24 апреля 1999 года. С тех пор телескоп зафиксировал более 48 000 космических объектов и более 181 000 раз облетел нашу планету.

Источник информации и фото: scinexx.de