"Алмазная планета" преподносит сюрпризы

55 Cancri e, которой в момент открытия дали прозвище "Планета Алмаз", озадачила астрономов резкими температурными колебаниями. Виноваты ли в этом гигантские извержения вулканов?

Астрономы впервые обнаружили на экзопланете радикальные изменения климата. Как показали спектральные измерения, на протяжении двух лет на суперземле 55 Cancri e трижды изменялись температуры. Причиной этого могли быть сильные вулканические извержения - даже более мощные, чем на чрезвычайно активной луне Юпитера - Ио.

"Алмазная планета" - 55 Cancri e, удаленная от нас лишь на 41 световой год, считается изобилующей крайностями. Ее орбита подходит очень близко к центральной звезде, а год там длится всего 18 дней. На этой экзопланете нет смены дня и ночи, так как она всегда обращена к своему светилу одной стороной. Кроме того, спектральные измерения показывают, что планета чрезвычайно богата углеродом и может на треть состоять из алмазов.

Характерны ли для дневной стороны 55 Cancri e гигантские извержениями вулканов и магма? Фото: © Demory и др./Кембриджский университет

Резкие колебания температур на "алмазной планете"

Брис-Оливье Демори (Brice-Olivier Demory) из Кавендишской лаборатории в Кембридже и его коллеги почти два года следили за тепловым излучением суперземли с помощью космического телескопа Spitzer (NASA). К своему удивлению, астрономы обнаружили на дневной стороне планеты резкие колебания температур – от 1000 до 2700 °C.

"Это был первый раз, когда мы видели радикальные изменения в свете экзопланеты. Именно для суперземли это особенно удивительно, так как раньше на их поверхности тепловые колебания никогда не подтверждались".
Никку Мадхузудхан, соавтор работы

Причина в мощных извержениях?

Ученым не совсем ясно, что вызывает странные изменения климата суперземли. Однако астрономы предполагают, что причиной могли быть огромные облака из вулканического газа и пыли. Такие шлейфы, если они достаточно велики, могут вызвать сильные изменения в температуре освещенности планеты. Эти облака должны доходить в атмосфере планеты до 5000 км - выше, чем что-либо нам известное у планет Солнечной системы.

Такой вулканизм на 55 Cancri e вполне вероятен, поскольку на дневной стороне настолько высокие температуры, что кора, вероятно, на половину расплавлена. Там могут быть океаны магмы и потенциальная вулканическая активность, полагают Демори и его коллеги Кроме того, гравитация соседней звезды вызывает на планете мощные приливообразующие силы. Как и на Ио, спутнике Юпитера, это может способствовать гигантским извержениям.

Суперземля 55 Cancri e и ее звезда находятся очень близко друг к другу, порождая мощные приливообразующие силы Фото: © NASA/JPL-Caltech, Р. Херт

Но не "алмазная планета"?

"Когда мы впервые идентифицировали эту планету, измерения показали, что ее состав очень богат углеродом. Но теперь мы установили, что эти данные со временем изменяются, что делает нас менее уверенными".
Никку Мадхузудхан

Тем не менее, наблюдения не исключают, что 55 Cancri e - действительно очень богатая углеродом планета, состоящая частично из алмазов, но результаты показывают, что мы не все знаем об этой суперземле.

Однако астрономы считают свою вулканическую теорию очень убедительной. Впервые свет других планет помог обнаружить такие динамические процессы, как облака, климатические колебания и вулканизм. Это, по их мнению, может стать настоящей вехой и является большим прогрессом в поисках экзопланет - близнецов Земли.

Источник: mnras.oxfordjournals.org

Астрономы открыли ярко освещенный мини-Нептун

Группа астрономов, возглавляемая Бенджамином Монтетом (Benjamin Montet) - Калифорнийскй технологический институт, Пасадена, США - обнаружила ярко освещенную экзопланету. Она представляет собой мини-Нептун. Это газовый карлик, вращающийся вокруг звезды с малой массой - EPIC 201912552.

EPIC 201912552 является является звездой-карликом M2.8, свет от которого летит до нас приблизительно 111 лет.

Недавно открытая экзопланета EPIC 201912552b - это так называемый мини-Нептун, радиус которого превышает земной примерно в 2,2 раза. Газовый карлик вращается вокруг своей звезды на расстоянии около 0,15 а.е. Период обращения этой планеты составляет 33 дня. По оценкам астрономов из Университета Пуэрто-Рико в Аресибо, управляющим Лабораторией планетарной обитаемости, EPIC 201912552b имеет индекс подобия Земле - 0,73 из 1,0.

Соавтор работы, Даниэль Форман-Макки (Daniel Foreman-Mackey), Университет Нью-Йорка, центр космологии и физики элементарных частиц, США, нашел первые доказательства существования планеты в общедоступных данных, собранных в ходе Кампании 1 расширенной миссии Кеплера-K2 в мае-августе 2014 года.

Гипотетический мини-Нептун
Фото: DLR Институт планетарных исследований

Открытие подтвердили измерения, сделанные с помощью модернизированного спектрографома Spex, установленного на инфракрасном телескопе НАСА, и сверхнового полевого спектрографа, встроенного в 2.2-метровый телескоп Университета Гавайи.

Астрономы вычислили, что EPIC 201912552b получает 1,28 интенсивности света Земли, а ее равновесная температура составляет 28 градусов по Фаренгейту (271 градусов Кельвина; минус 2 градуса Цельсия).

"Хотя планета, вероятно, слишком большая, чтобы оказаться скалистой, ее атмосфера может стать центром внимания многих будущих наблюдений, служа прохладным аналогом ярко освещенных планет подобного размера, найденных Кеплером".
Бенджамин Монтет

Художественное изображение потенциально обитаемых экзопланет (в том числе EPIC 201912552b) от лучшей к худшей по индексу подобия Земле. Земля, Марс, Юпитер и Нептун даны для масштаба справа. Фото: PHL/UPR Аресибо

По мнению ученых из Лаборатории планетарной обитаемости, EPIC 201912552b является сейчас ближайшей к Земле транзитной планетой из всех открытых экзопланет - объектов, представляющих интерес и занесенных в Каталог обитаемых экзопланет, что делает ее главной целью дальнейших наблюдений для поиска атмосферных характеристик.

"Из-за относительной яркости своей звезды EPIC 201912552b, вероятно, станет главной мишенью для исследований атмосферных характеристик и идеально подходит в качестве цели будущих космических миссий, таких как Космический телескоп Джеймса Уэбба".
Бенджамин Монтет

Статья, описывающая найденный Монтетом и соавторами мини-Нептун, была опубликована в Astrophysical Journal и доступна на веб-сайте arXiv.org.

Звук поможет обнаружить землетрясения на Венере

Обнаружить "землетрясения" на второй от Солнца планете всегда казалось невыполнимой задачей. Ее поверхность является враждебной зоной с сокрушительным давлением, а погода на планете Венера (при температуре около 874 градусов по Фаренгейту) достаточно жаркая, чтобы расплавить свинец и уничтожить любой нормальной инструмент, используемый для оценки сейсмической активности.

Но атмосфера Венеры имеет намного более щадящие условия, поэтому именно здесь исследователи надеются развернуть множество воздушных шаров или спутников, которые могли бы обнаружить сейсмическую активность Венеры - с помощью звука.

Инфразвуковые волны

На Земле уже измеряют такие низкочастотные или инфразвуковые волны, которые намного ниже, чем то, что мы слышим. Грохот или гул могут издавать извержения вулканов, землетрясения, морские шторма и взрывы метеоров. В последние годы - замечает Стивен Эроусмит (Stephen Arrowsmith), исследователь Национальной лаборатории Лос-Аламоса - инфразвуковые наблюдения подверглись своего рода ренессансу, тем более, что это относительно недорогой способ мониторинга атмосферных испытаний ядерного оружия. Но в прошлом году, команда экспертов, созванных Институтом космических исследований Кека (KISS), начала обдумывать, нельзя ли использовать инфразвуковые наблюдения для получения данных геологической динамики Венеры.

Примерно в 50-60 километрах над поверхностью Венеры температурные условия и давление значительно больше похожи на земные, хотя и с более плотной атмосферой, которая помогает переводить любые сейсмические волны в инфразвуковые, а те можно обнаружить с помощью приборов, парящих над планетой, поясняет Джим Каттс (Jim Cutts), исследователь Лаборатории реактивного движения, участвовавший в конференции Кека. Инфразвуковые волны можно "почувствовать" либо как колебания давления, либо как световое излучение, либо как электронные сбои в верхних слоях атмосферы Венеры.

Расходящиеся от землетрясения Венеры сейсмические волны распространяются в поверхностных слоях планеты в виде волн Рейли и создают инфразвуковые волны, идущие вверх сквозь плотные слои атмосферы Фото: KISS

Воздушные шары или спутники над Венерой

Эроусмит и его коллеги считают, что изменения барометрического давления может быть обнаружено с помощью серии воздушных шаров в облачном слое Венеры в 55 километрах над поверхностью - какие были запущены в атмосферу Венеры Советским Союзом в 1980 году. Филипп Лоньонне (Philippe Lognonné) и его коллеги упоминают дополнительный способ анализа инфразвуковых волн планеты с использованием орбитальных спутников для обнаружения свечения атмосферы.

В обоих случаях первой целью будет определить соотношение шума и сигнала. Исследователи хотят знать, будут ли инструменты на борту воздушного шара или спутника достаточно чувствительными, чтобы обнаружить и выделить сейсмический сигнал среди других инфразвуковых волн и как с помощью этих наблюдений можно определить степень величины сейсмического события.

Венера и Земля: сравнение внутренней эволюции

Если данные методы могут помочь ученым получить лучшее представление о сейсмической активности на планете, то это поведает им об истории и современном состоянии Венеры. Было бы особенно интересно сравнение внутренней эволюции Венеры и Земли, чтобы больше узнать о разнообразии формирования планет и почему некоторые особенности - такие как тектонические плиты и механизм динамо в ядре - существуют на Земле, а на Венере их нет.

Джеймс Каттс, Стивен Эроусмит и Филипп Лоньонне представили свои выводы 23 апреля на ежегодном собрании сейсмологического общества Америки.

Источник: sciencecodex.com

Сильные магнитные поля вокруг черной дыры

Телескоп Хаббл дал спектроскопическое подтверждение квазара PG 0043 + 039 в ультра-фиолетовом световом диапазоне.

Ученые университета Геттингена впервые подтвердили существование очень сильных магнитных полей в окрестностях сверхмассивной черной дыры. Проводя наблюдения с помощью космического телескопа Хаббл, астрономы сумели показать, что происходит вблизи центральной черной дыры, находящейся в четырех миллиардах световых лет от квазара, сила магнитного поля которого составляет 200 млн. Гс.

С помощью Хаббла ученым ученые удалось провести спектроскопические наблюдения квазара PG 0043+039 в ультрафиолетовой световой области. Они показали ранее неизвестные интенсивные спектральные линии, которые исследователи объясняют линиям циклотрона.

"Линии циклотрона создаются электронами, которые движутся по винтовым орбитам вокруг магнитных силовых линий очень сильных магнитных полей. Благодаря нашим наблюдениям, мы впервые смогли доказать, что в непосредственной близости от центральной черной дыры, в квазаре PG 0043+039, существуют силы магнитного поля в 200 млн. Гс."
Вольфрам Коллачни (Wolfram Kollatschny), Институт астрофизики университета Геттингена

Художественное изображение магнитосферы вокруг горизонта событий черной дыры Фото: NASA

Чтобы лучше понять физику этого квазара, ученые использовали, наряду с космическим телескопом Хаббл и оптическими телескопами в Техасе и Южной Африке, также самый большой рентгеновский спутник XMM-Newton, принадлежащий Европейскому космическому агентству ESA, который они на направляли квазар при чрезвычайно большом времени экспозиции - 10 часов.

В результате они смогли впервые продемонстрировать этот космический объект в рентгеновском световом диапазоне и тем самым подтвердить, что PG0043 + 039 принадлежит к общему классу квазаров.

"Этот квазар является необычным, потому что он, несмотря на свою довольно большую оптическую светимость, до сих пор не был подтвержден в рентгеновской области света".
Вольфрам Коллачни

Сверхмассивные черные дыры находятся в центрах почти всех галактик. В активных галактиках - например таких, как квазары - материя при попадании в центр сильно ускоряется и нагревается, что создает в непосредственной близости от черной дыры такую экстремальную светимость, какой нет нигде во Вселенной. Это излучение обычно подтверждается во всех частотных диапазонах: от радиоизлучения - до рентгеновской световой области.

Источник: pro-physik.de

Раскрыта тайна толщины галактических дисков

Группа астрономов под руководством Ивана Минчева (van Minchev), ученого Потсдамского астрофизического института (AIP), сумела разгадать с помощью ультрасовременных теоретических моделей загадку эволюции дисков галактик.

Опубликованное недавно исследование показывает, что популяции звезд одного возраста разрастаются благодаря столкновениям галактик, устремляются к их внешним краям и накапливаются в них слоями, как лепестки розы, постепенно образуя толстый диск.

"Теперь мы можем впервые продемонстрировать, что толстые диски состоят не только из поколений старых звезд, но и содержат - на большем расстоянии от центра галактики - молодые звезды. Распределение во внешних регионах, которое мы видим у звезд одного возраста, вызывается бомбардировкой меньших спутников галактик. В основном, они выбивают звезды из плоскости диска во внешних областях, так что, в целом, диск кажется развернутым".
Иван Минчев.

Чтобы разобраться в этом, астрономы проводили цифровые симуляции на мощных компьютерах и исследовали структуру моделируемых галактик. Для этого ученые рассматривали звезды одного возраста и сравнивали их распределение. Было установлено, что каждое поколение звезд образует структуру, открывающуюся наружу и нанапоминающую отверстие трубы, что обусловлено столкновениями с меньшими галактиками.

Так как старейшие звезды возникают во внутренних областях галактик, расширение у них происходит ближе к центру, а тот же эффект у молодых звезд большей частью смещается во внешние галактические регионы. При наблюдении все поколения звезд, вложенные друг в друга, выглядят как толстый галактический диск.

Млечный Путь похож на галактику NGC 891. Цветные линии показывают возраст протяженных компонентов дисков разных поколений звезд. Взятые вместе, они дают диск постоянной толщины, отмеченный здесь белыми линиями Фото: Адам Блок, Монтана. Lemmon SkyCenter, Аризонский университет / Иван Минчев, AIP

По их звездам, галактики могут подразделяться на две части: тонкий диск и окружающий его толстый. Считалось, что в последнем находятся самые старые звезды. Но в Млечном Пути они встречаются ближе к центру, а молодые - в наружных областях. Ученые считают, что такое размещение отсылает нас к моменту возникновения Галактики, когда звезды появлялись сначала в центре, а затем по краям, как города, растущие радиально, начиная от средневекового центра и простираясь до современных пригородов.

Точное измерить структуру Млечного Пути трудно, потому что Солнечная система находится в плоскости диска, примерно на полпути от центра. Чтобы учесть эту ограниченную перспективу, астрономы создают свои модели, основываясь на окружающих нас звездах. Но если наша Галактика похожа на другие и толстый диск Млечного Пути состоит в центре только из старых звезд, то он будет короче, чем тонкий. Тем не менее, в других галактиках встречаются толстые диски таких же размеров, как они сами. Результаты Минчева разрешают это противоречие.

"Впервые мы понимаем происхождение тонкой и толстой структуры дисков и, как формируются такие галактики, как Млечный Путь. Наши прогнозы скоро будут протестированы данными миссии Гайи и высокоточными инструментами, такими как MUSE в Very Large Telescope".
Иван Минчев

Источник: aip.de

Землю сформировали камни размером с миллиметр

Ученые смогли объяснить, как формируются астероиды. По данным нового исследования, проведенного Лундским университетом в Швеции, наша собственная планета возникла тоже в космическом океане, который наполняли хондры - частицы миллиметровых размеров, вращавшиеся вокруг молодого Солнца.

Фрагменты астероидов регулярно падают на Землю в виде метеоритов. Если рассмотреть такую ​​находку, то можно заметить, что она включает сферические камни, называемые хондрами, размер которых обычно меньше или около миллиметра. Считается, что эти мелкие частицы и являются изначальными стандартными блоками Солнечной системы. Однако научное сообщество раньше не могло объяснить, как из них формируются астероиды. Новое исследование показывает, что астероиды (хондриты) захватывали эти мелкие включения с помощью силы тяготения.

"Хондры как раз нужного размера, чтобы их мог замедлить газ, вращавшийся вокруг молодого Солнца, и их можно было захватить гравитацией астероидов".
Д-р Андерс Йохансен (Anders Johansen), астроном Университета Лунда

А его коллега из Американского музея естественной истории добавил:

"Это заставляет их падать и скапливаться, как песок в песчаной буре".
Мардохай-Марк Мак Лоу (Mordecai-Mark Mac Low), соавтор работы

Работая с астрономами из США, Дании и Германии, Андерс Йохансен разработал компьютерную модель, похожую на этот процесс. Ученые предполагали, что астероиды сформировались в своего рода космическом океане хондр и были намного меньше, чем сейчас.

Фото: NASA/ JPL-Caltech

По данным компьютерной модуляции, хондриты быстро выросли до диаметра 1000 км, став такими же, как вращающиеся сейчас в поясе Койтера. Крупнейшие астероиды продолжали расти и достигали массы планеты Марс, составляющей десять процентов от массы Земли.

"Мы вдруг поняли, что этот быстрый процесс мог бы также что-то поведать о формировании планеты Земля".
Андерс Йохансен.

Научное сообщество ранее считало, что образование планеты Земля произошло в результате столкновения между протопланетой размера Марса. Происходило это на протяжении 100 миллионов лет. Но исследователи не понимали, как были сформированы сами протопланеты.

"Наше исследование показывает, что протопланеты, возможно, сформировались очень быстро из астероидов, захватив хондры так же, как это сделали астероиды".
Мартин Биззарро (Martin Bizzarro), эксперт по хондрам из Копенгагенского университета, соавтор статьи

Предложенная теория формирования планет подтверждается изучением марсианских метеоритов. Эти исследования показали, что Марс был сформирован в течение всего 1-3 миллионов лет, то есть за такой же период, какой был получен при компьютерном моделировании.

"Следы этого процесса остаются в астероидах, которые все еще содержат неповрежденные хондры. Планеты земной группы, однако, после своего рождения все расплавились и поэтому не показывают каких-либо прямых следов своих изначальных строительных блоков".
Андерс Йохансен.

Как образовалась Земля - смотрите видео

Результаты исследования были опубликованы в журнале advances.sciencemag.org

Звездный взрыв неизвестного типа по прозвищу Спок

Телескоп Хаббл зафиксировал звездный взрыв в Космосе, который не соответствует ни одной из известных моделей. Необычное явление получило прозвище "Спок".

Таинственный звездный взрыв в скоплении галактик созвездия Эридан предложил астрономам головоломку: событие, дважды зарегистрированное Хабблом, имеет различные характеристики, которые противоречат всем известным типам новых звезд, заявили Стивен Родни (Steven Rodney) и его коллеги по Университету Джона Хопкинса, Балтимор, США. Астрономы представили отчет о своих наблюдениях на симпозиуме, посвященном 25-летию космического телескопа Хаббл, сообщает Nature News.

Свет звездного взрыва исчез в течение двух недель - слишком быстро для сверхновой, при которой звезда в значительной степени или полностью разрушается. Кроме того, вспышка была в десять раз слабее, чем при настоящей сверхновой. Однако, с другой стороны, она была в 100 раз ярче, чем обычная новая звезда, у которой взрывается часть поверхности, а общая структура остается абсолютно неизменной.

Скопления галактик Фото: © НАСА, ЕКА, S.Rodney/Frontier команда SN/команда HFF

Свет звезды в созвездии Эридана, записанный Хабблом, покинул свою галактику около 7,8 млрд лет назад. Родни и его команда обнаружили это явление в ходе проекта, в котором скопления галактик используются в качестве гравитационных линз для подсветки лежащих за ними звездных систем и получения снимков этих скрытых галактик.

Однако они даже не уверены, действительно ли обе записи космического телескопа Хаббл, сделанные в январе и августе 2014, показывают одно событие. Ученые дали ему прозвище "Спок" в честь покойного актера Леонарда Нимоя, который долгое время воплощал образ этого героя научно-фантастического телесериала.

Может быть, во время этих наблюдений было сделано изображение так называемой килоновой (Kilonova), когда сливается пара нейтронных звёзд либо нейтронная звезда с чёрной дырой. Зарегистрированные освещенность и скорость соответствуют килоновой, однако, это явление можно наблюдать крайне редко. Кроме того, такие взрывы сопровождаются сильным рентгеновским излучением, а предназначенные для этого спутники в прошлом году не отмечали соответствующих сигналов.

Итак, тайна не раскрыта. Разгадывание головоломки продолжается.