Великолепный вид глубин Вселенной

Астрономы представили расширенную версию знаменитого Ultra Deep Field Хаббла, дополненную данными съемки в ультрафиолетовом диапазоне. Для создания такого изображения проводятся длительные наблюдения за небольшим участком неба. При этом становятся видны даже далекие и очень тусклые галактики.

Космический телескоп Хаббл известен своими красочными фото галактик, туманностей и других астрономических объектов. Среди самых интересных снимков и так называемые изображения Deep Field. Для этого выбирают небольшой и, казалось бы, пустой кусочек ночного неба и наблюдают за ним в течение многих часов. Длительная экспозиция позволяет увидеть галактики, которые в обычном режиме обнаружить было бы сложно.

Первое изображение этого вида, Hubble Deep Field, было сделано в 1993 году в результате очень долгого наблюдения за участком северного неба. Вскоре стало ясно, что дорогостоящее время космического телескопа было потрачено не напрасно. Полученная фотография тысячи ранее неизвестных галактик стала одним из самых известных снимков с телескопа Хаббл .

В новом тысячелетии на фотографии с Хаббла стало видно, что ему удалось еще глубже заглянуть в Пространство: изображение в созвездии Печь (Fornax) было сделано на основе наблюдений 2003-2004 годов, длившихся более миллиона секунд. На записи, которая показывает площадь в небе, соответствующую примерно одной десятой полного диаметра Луны, стали заметны тысячи близких и удаленных галактик. На момент публикации это был самый глубокий взгляд во Вселенную.

Недавно опубликованное изображение UVUDF
Фото: NASA/ESA/IPAC/Caltech/STScI/Arizona State University

С тех пор Ultra Deep Field был неоднократно дополнен новыми наблюдениями и расширен. Тем не менее, не хватало информации, например, о формировании звезд и галактик на расстоянии приблизительно 5-10 миллионов световых лет. Для этого были необходимы данные в ультрафиолетовом свете, которые были получены с помощью широкоугольной камеры, смонтированной на Хаббле. Ему сейчас доступны данные длин волн инфракрасного излучения, видимого света и ультрафиолетового диапазона. Таким образом возникло это непревзойдённое красочное изображение Вселенной на различных стадиях развития, дающее ученым важную информацию об эволюции галактик от истоков до современного состояния.

Недавно опубликованное фото получено на основе данных, собранных во время 841 витка Хаббла вокруг Земли. На нем представлено 10000 галактик. Наиболее удаленные объекты мы видим в то время, когда возраст Вселенной составлял лишь несколько сотен миллионов лет.

Астероид "Зверь" направлялся к Земле ... и пролетел мимо

WISE Художественное изображение: NASA/JPL

Вселенная хорошо "спланировала" путешествие этого малого небесного тела: 8 июня рано утром - в 7:56 по среднеевропейскому летнему времени - "Зверь" (астероид 2014 HQ124) промчался около нашей планеты почти на 3,5-кратном расстоянии Земля-Луна. Имя свое "The Beast" (его еще переводят как "Антихрист") он получил по совершенно непонятным причинам. Нам можно и в будущем не бояться этого астероида: пролетев мимо, он не представляет в ближайшие столетия никакой опасности для Земли.

"Зверь" был обнаружен с помощью космического телескопа WISE, который фактически сняли с эксплуатации уже в 2011 году, однако вскоре снова активировали, и сейчас он в рамках миссии Neowise занимается поиском неизвестных астероидов. Причем с успехом, о чем свидетельствует, например, открытие астероида 2014 HQ124. Как следует из его каталожного номера, этот объект был обнаружен недавно. Точнее, WISE отыскал астероид 23 апреля 2014. И это довольно необычно, так как речь идет о сравнительно большом небесном теле величиной 250-400 м, сообщает НАСА.

С другой стороны, считается, что мы обнаружили всего 50 процентов всех околоземных даже более крупных астероидов, имеющих размеры 300-500 м. Человечество несколько обеспокоено тем, что такое довольно массивное небесное тело, как 2014 HQ124, было найдено незадолго до сигнала что к Земле  приближается астероид.

Орбита астероида 2014 HQ124 Изображение: JPL/NASA

Если бы астероид шел на столкновение, то у нас было бы мало времени для каких-либо действий. От его удара мир не погиб бы - для этого размеры "Зверя" слишком малы. Не было бы и глобальной катастрофы, как 65000000 лет назад - именно тогда вымерли динозавры. Но для страны, куда бы пришелся удар, это была бы серьезная катастрофа: астероид мог разрушить большой участок поверхности - один только кратер был бы величиной почти 5 км.

Поэтому было бы желательно даже такие небольшие объекты обнаруживать как можно раньше, чтобы успеть принять соответствующие защитные меры и предотвратить столкновение с астероидом. Для этого нужны инвестиции в наблюдение за небом. Чтобы находить астероиды не требуются гигантские телескопы. Необходимы лишь обсерватории с соответствующим персоналом, который мог бы посвятить себя поиску.

Луна образовалась при ударе протопланеты Тейя

Земля. Вид с Луны Фото: НАСА

Впервые доказано, что спутник Земли сформировался в результате катастрофы.

Катастрофическое столкновение: спутник нашей планеты действительно возник из-за столкновения молодой Земли с каким-то небесным телом размером приблизительно с Марс. Ученые впервые подтвердили, что на Луне существуют уникальные изотопные следы протопланеты Тейя. Это доказывает, что спутник Земли на самом деле образовался из обломков при столкновении двух планет, сообщают исследователи в журнале "Science".

Спутник Земли - это особый случай среди 150 лун нашей Солнечной системы. Это не захваченный астероид и не сформировавшийся вместе со своей планетой в праоблаке сателлит. По основной теории, Луна возникла вскоре после образования Земли при скользящем столкновении с протопланетой Тейя. Где-то 4,5 млрд. лет она была размером с Марс. От этого удара по касательной испарилась большая часть Тейи, а также частично кора и мантия Земли. Затем вещество сгущалось и сжимались на орбите вокруг Земли. Эти обломки и сформировали Луну.

При таком столкновении Земли с протопланетой Тейя могла образоваться Луна

Поиск следов в пробах "Аполлона"

Если эта теория столкновения верна, то наша Луна состоит примерно на 70 % из вещества Тейи. Поскольку скалистая порода отдельного небесного тела происходит из различных областей праоблака, то в ней содержится различное количество определенных изотопов. Однако прежние анализы изотопов лунных метеоритов и лунной породы всегда показывали чрезвычайно высокое сходство между Землей и ее сателлитом - чего не могло бы быть, если бы спутник состоял преимущественно из обломков протопланеты.

Даниэль Херварц (Daniel Herwartz) из Кельнского университета заново проанализировал лунную породу, использовав для этого пробы базальта трех миссий "Аполлона", сохранившихся относительно нетронутыми в специальных лабораториях NASA. Исследователи выделили кислород скалистых пород, провели его трудоемкое очищение и проанализировали в газовом спектрометре. "При этом мы впервые смогли измерить минимальную разницу в соотношениях редкого изотопа кислорода 17-O и наиболее распространенного - 16-O, - объясняет Херварц. - Различия небольшие и трудноопределимые - но они есть".

Анализ различных образцов лунных пород подтвердил гипотезу об образовании Луны при космическом столкновении Фото: Addi Bischoff

Тейя вращалась по похожей орбите

Это маленькое отличие является первым безусловным свидетельством того, что в формировании Луны участвовало, кроме Земли, второе небесное тело. "То, что состав изотопов с Луны и Земли все же так похож, можно было бы обосновать тем, что обе планеты возникли в одном регионе", - говорит Херварц. Это объяснило бы химическое сходство и то, почему тогда обе столкнулись.

Следующей целью исследования будет выяснение, какую часть Тейи включила в себя Луна. Предыдущие данные свидетельствуют о том, что материя Земли и Тейи присутствует на Луне в равных долях (50 на 50). Это предположение исследователи собираются обосновать, проведя следующий анализ данных, пишет scinexx.de.

Магнитное поле может препятствовать гравитации черных дыр

Фото: Alexander Tchekhovskoy

Ненасытные массивные монстры: ранее предполагалось, что черные дыры, обладающие сильной гравитацией, поглощают вокруг себя всё. Их магнитные поля считались, напротив, относительно слабыми. Сейчас немецкие и американские исследователи обнаружили, что магнитные силы вблизи черных дыр могут достичь такой же мощности, как и гравитация. Это явление в значительной степени способствует возникновению сильных струй материи, которые излучают многие черные дыры, сообщают астрономы в журнале "Nature".

Черные дыры считаются бездной, откуда нет возврата: их огромному притяжению ничто не может противостоять, даже свет. Тем не менее, многие черные дыры испускают в противоположных направлениях так называемые джеты - два взаимосвязанных пучка материи. Эти струи возникают из аккреционного газового диска, окружающего черную дыру и всасывающегося им. Они выделяют сильное электромагнитное излучение: от рентгеновского - до радиодиапазона. Эти лучи, состоящие из частиц, определяют часто по их радиоизлучению, которое испускается супермассивными черными дырами, расположенными в галактических центрах. Однако пока по-прежнему неясно, как возникают струи.

Радиоджеты показывают сильную напряженность магнитного поля

Астрономы боннского Института радиоастрономии, носящего имя Макса Планка (MPIfR), установили, что магнитное поле черной дыры, вероятно, влияет на джеты. "Мы обнаружили, что радиоизлучение струй позволяет определять напряженность магнитного поля непосредственно в окружении черной дыры", - говорит ведущий автор статьи Мохаммад Цаманиназаб (Mohammad Zamaninasab) из MPIfR. Астрономы использовали для этого данные программы MOJAVE, которая с помощью американской сети радиотелескопов VLBA постоянно обнаруживает отсутствие сотен джетов супермассивных черных дыр.

Магнитные поля иногда оказывались неожиданно сильными: исследователи заметили, что вблизи черной дыры напряженность магнитного поля может быть сравнима с её гравитацией. Черная дыра, чья масса превышает солнечную в миллиард раз, создает магнитное поле, которое приблизительно в 10000 раз сильнее, чем у Земли. Такой огромной напряженностью поля обладают, как известно, томографы, работающие на основе ядерного магнитного резонанса.

Компьютерное моделирование газа, устремляющегося в центр черной дыры
Фото: Alexander Tchekhovskoy

Для проверки своих выводов ученые моделировали на компьютере взаимодействие между газовым облаком, черной дырой и магнитным полем. "Когда газ создает в наших моделях достаточно сильное магнитное поле, вблизи черной дыры влияние этого магнитного поля становится столь сильным, что нарушается гравитационное равновесие", - говорит соавтор работы Александр Чеховской (Alexander Tchekhovskoy) из Национальной лаборатории Лоренса Беркли.

Магнитное поле позволяет уходить газовым струям

Поэтому поведение газа в области черной дыры коренным образом изменяется: магнитное поле замедляет газ при его поступлении в черную дыру, сжимая аккреционный диск, который вращается медленнее, а джеты, наоборот, усиливаются. Так напряженность магнитного поля сверхмассивной черной дыры оказывает прямое влияние на силу струй. Таким же путём возникают очень сильные радиоджеты в активных галактических центрах, где магнитные поля достигают силы, сравнимой с гравитацией.

Когда магнитное поле становится достаточно сильным, чтобы сравниться с силой тяготения черной дыры, по крайней мере, часть газа ускользает от притяжения космической бездны. Эрик Клаузен-Браун (Eric Clausen-Brown) из MPIfR обобщает: "Если наши представления выдержат более точную перепроверку, то мы должны будем пересмотреть наши предположения о свойствах черных дыр, а также их влиянии на окружение".

Источник: scinexx.de

Обнаружены две планеты на орбите древней звезды

Звезда Каптейна - красный карлик в созвездии Живописца - является одной из ближайших (по космическим меркам) к Солнцу. Открыты две планеты, вращающиеся вокруг неё каждые 48 и 121 дней, причём расстояние до "Kapteyn b" позволяет предположить, что она находится в "обитаемой" зоне, в которой теоретически может быть жидкая вода, необходимая для поддержания жизни на экзопланетах земного типа. Работа международной команды астрономов опубликована в MNRAS.

Звезда, получившая название по имени открывшего её голландского астронома, Якоба Каптейна, является второй из самых быстро движущихся звезд и принадлежит гало Млечного Пути, группе звезд, вращающихся по очень вытянутой орбите вокруг нашей Галактики. Этот красный карлик, имеющий треть массы Солнца, виден в Южном полушарии в любительский телескоп.

Чтобы измерить очень малые периодические изменения в движении звезды Каптейна, астрономы использовали данные нескольких спектрометров ряда обсерваторий:

• HARPS, Ла Силла (ESO);
• Magellan/Las Campanas, Чили;
• HIRES, Кек, Гавайи.

Эффект Доплера позволил ученым рассчитать некоторые характеристики этих планет, в том числе их орбитальные периоды и массу.

Так могла бы выглядеть планетная система звезды Каптейна
Фото: Guillem Anglada-Escudé

По словам ведущего автора исследования доктора Гиллема Англада-Эскюде (Университет Королевы Мэри, Лондон), учёные были удивлены, найдя планеты звезды Каптейна. После того как предыдущие данные выявили некоторое нерегулярное движение, команда целенаправленно искала планеты с очень короткими орбитальными периодами, в результате чего появились четко и ясно новые сигналы.

Масса планеты "Kapteyn b", по меньшей мере, впятеро больше земной. Она обращается вокруг своей звезды каждые 48 дней. Это означает, что там достаточно тепла для присутствия на поверхности воды. "Kapteyn c" - более массивная суперземля. Её год длится 121 дней, и астрономы полагают, что там для жидкой воды слишком холодно. Пока известны лишь ряд свойств обеих планет:

• расстояния от их звезды,
• орбитальные периоды,
• приблизительные массы.

Проверить наличие или отсутствие воды астрономы смогут, получив данные об их атмосфере с помощью инструментов, которые сейчас разрабатываются.

Необычна история звезды Каптейна, являющейся одной из 25 ближайших к Солнцу: она родилась, как полагают, в карликовой галактике, давно разрушенной и поглощенной Млечным Путем, ставшей теперь частью его гало.

Планеты звезды Каптейн. Характерные потоки звезд при слиянии распавшейся галактики и Млечного Пути
Фото: James Bullock, Victor Robles, Joel Primack, Miguel Rocha

Остатком той карликовой галактики может быть Омега Центавра, загадочная группа звезд от которой к нам свет идёт 16000 лет. Она содержит сотни тысяч таких же старых солнц и была долгое время шаровым скоплением. Это устанавливает наиболее вероятный возраст звезды Каптейна, а также её планет, равный 11,5 млрд. лет и превышающий земной в 2,5 раза. Получается, что этот красный карлик лишь на два млрд. лет младше самой Вселенной (возраст которой, по последним измерениям, равен 13,7 млрд. лет).

Источник:  carnegiescience.edu

Астрономы обнаружили звездный рентгеновский пульсар

Звезда "Xi1 Canis Majoris" на снимке "XMM-Newton" Фото: ESA/XMM-Newton/L. Oskinova

С помощью европейского рентгеновского телескопа "XMM-Newton" международная команда, возглавляемая астрономами Потсдама, обнаружила своеобразный небесный объект. Удалённая от Солнца приблизительно на полторы тысячи световых лет "Xi1 Canis Majoris" - звезда созвездия Большого Пса не только очень ярко светит, но и показывает в рентгеновском диапазоне регулярные пульсации. Сейчас исследователи ломают голову над причиной этого феномена.

Потсдамские астрономы совместно с коллегами из Бельгии и США смогли подтвердить, используя телескоп "XMM-Newton", рентгеновские импульсы от объекта, который ранее не считался пульсаром. С удивительной регулярностью активность рентгеновского излучения звезды "Xi1 Canis MajorisXi" на протяжении пяти часов возрастает, а затем вновь спадает. Такие пульсации у нормальной звезды никогда не отмечались. Ученые пытаются найти физическое объяснение этих свойств.

Звезда "Xi1 Canis MajorisXi" и в прошлом привлекала внимание исследователей. Так Светлана Хубриг (Swetlana Hubrig) из Астрофизического Института Потсдама имени Лейбница (AIP) обнаружила, что звезда имеет необычно сильное магнитное поле, в 5000 раз сильнее, чем у Солнца. Она может быть видна невооруженным глазом. Причина заключается в ее сильной светимости: при примерно 15-кратной массе поверхность "Xi1 Canis MajorisXi" в пять раз горячее, чем у Солнца.

Не только в оптическом свете, но и в рентгеновских лучах "Xi1 Canis MajorisXi" кажется очень яркой. Наблюдение с помощью телескопа "XMM-Newton" возглавлялось Лидией Оскиновой (Lidia Oskinova) из Потсдамского Университета. Однако для рентгеновского излучения температура звезды оказалась недостаточной, поэтому исследователи предположили, что оно возникает из-за ударных волн в магнитном поле звезды. Взаимодействие этого магнитного поля с так называемым звездным ветром - специальность коллег из команды Оскиновой: Хельге Тодт (Helge Todt) и Вольфа-Райнера Хаманна (Wolf-Rainer Hamann).

Взаимодействие магнитного поля звезды со звездным ветром

До этого было известно, что испускать рентгеновские импульсы способны лишь нейтронные звезды и белые карлики. Однако механизмы, которые действуют в таких объектах из суперплотной материи, не свойственны "Xi1 Canis Majoris", состоящей только из материи нормальной плотности. Поэтому исследователи надеялись, что смогут понять происхождение наблюдаемых пульсаций звезды в оптическом свете.

Эта оптическая переменчивость известна уже примерно на протяжении столетия. С тех пор почти 5-часовой период стабилен с точностью до секунд. Команда Потсдама сравнила оптические данные с новыми рентгеновскими наблюдениями и действительно нашла совпадение. Тем самым астрономы смогли показать, что процессы, происходящие в звездном ветре и внутри звезды, связаны теснее, чем полагали ранее.

При существующем и будущем сотрудничестве AIP и Университета Потсдама в совместном наблюдении, а также разработке конкретных моделей звездных ветров и магнитосферы, исследователи надеются окончательно разгадать тайну обнаруженного звездного рентгеновского пульсара, пишет astronews.com.

О своих наблюдениях астрономы сообщают в "Nature Communications".

Как измеряют расстояния до планет, звезд и галактик?

Определение расстояния в астрономии зависит обычно от того, насколько далеко находится небесное тело. Некоторые методы можно применять лишь для относительно близких объектов, например, соседних с нами планет. Другие - для более удаленных, таких как звёзды или даже галактики. Однако эти способы, как правило, менее точны.

Как определить расстояние до объекта в космосе

Способ определения расстояния до соседних планет

В Солнечной системе это относительно просто: движение планет здесь рассчитывается по законам Кеплера, и можно вычислить удаленность близлежащих планет и астероидов с помощью радиолокационных измерений. Таким путём устанавливать расстояние весьма легко.

Внутри Солнечной системы действуют законы Кеплера

Как измеряют расстояние до звезд

Для относительно близких к нам звезд можно определять так называемый параллакс. При этом необходимо наблюдать, как изменяется положение звезды в результате обращения Земли вокруг нашего светила относительно звезд, гораздо более удаленных от нас. В зависимости от точности измерения возможно довольно точное и прямое определение расстояние.

Вычисление расстояний по параллаксу звезд

Если это не подходит, можно попытаться определить тип звезды по спектру, чтобы по истинной яркости сделать вывод об удаленности. Это уже косвенный метод, так как нужно делать о звезде определенные предположения.

Измерение расстояний по спектру звезд

Если невозможно применить и этот метод, то ученые пытаются обойтись"шкалой расстояний". При этом ищут звезды, яркость которых точно известна по наблюдениям в нашей Галактике. Такие объекты называются "стандартные свечи". Ими служат, например, звезды-цефеиды, чьи яркость периодически изменяется. Согласно теории, скорость этих изменений зависит от максимальной яркости звезды.

Вычисление расстояний по цефеидам

Если такие цефеиды обнаруживают в другой галактике и можно наблюдать, как меняется яркость звезды, то определяется её максимальная яркость, а затем расстояние от нас. Другим примером стандартной свечи служит определенный вид взрыва сверхновой, у которой, как считают астрономы, всегда одинаковая максимальная яркость.

Стандартной свечой может быть взрыв сверхновой

Тем не менее, даже этот метод имеет свои ограничения. Тогда астрономы используют красное смещение в спектрах галактик.

Увеличение длины волны света, исходящего из галактики, придает ему на спектре более красный цвет, названный красным смещением

Исходя из него, может быть рассчитана скорость удаления галактики, которая непосредственно связана - согласно закону Хаббла - с расстоянием до этой галактики от Земли.