Короткие астроновости первой декады мая 2015

Огромный газовый ореол вокруг галактики Андромеды

Фото: NASA, ESA, А. Фейлд (STScI)

Космический телескоп Hubble помог астрономам обнаружить гигантское гало из газа вокруг нашей соседки M31 - галактики Андромеды. Ореол в шесть раз больше и в тысячу массивнее, чем считалось ранее.

Открытие было сделано во время наблюдения за далекими квазарами и может кое-что поведать исследователям о развитии и структуре спиральных галактик.
Важность этого открыия объясняет Николас Ленер (Nicolas Lehner), Университет Нотр-Дам, Индиана, США

"Гало - это газообразные атмосферы галактик. Модели возникновения галактик демонстрируют, что свойства этих ореолов указывают на то, с какой скоростью образуются звезды в галактиках".
Николас Ленер

Энцелад: океан из соды и соли источник жизни?

Фото: © NASA/JPL-Caltech/SSI

Энцелад, спутник Сатурна, покрыт толстой коркой льда, однако, он считается главным претендентом на обладание внеземной жизнью. Под толстым ледяным слоем может оказаться океан жидкой воды. Геохимические процессы делают воду океаном, похожим по составу на земное содовое озеро Моно, а в нем водятся рачки.

Американские исследователи рассчитали это, используя данные межпланетного зонда Cassini о ледовых фонтанах спутника. Водная среда там враждебна для нас, но астробиологи получили интересное направление в поисках внеземной жизни. Геохимические процессы, в результате которых на Энцеладе возник "содовый океан", может создавать важные структурные блоки жизни.

Обнаружена самая дальняя галактика во Вселенной

Фото: © NASA, ESA, P. Oesch , I. Momcheva

Астрономам удалось отследить самую далекую и, следовательно, самую древнюю галактику Вселенной: чтобы добраться до нас, свету звезд от EGS zs8 1 потребуется более 13 млрд. лет. Световой год это расстояние, которое свет проходит за один год. Он равен примерно 9,5 триллионам километров.

Ученые считают, что возникла галактика EGS zs8 1 вскоре после Большого Взрыва. Из-за гигантского расстояния, исследователи наблюдают далекую галактику в то время, когда возраст Вселенной составлял лишь около пяти процентов ее нынешнего. Она находится почти на другом конце видимой нами Вселенной, заявили астрономы обсерватории Кек, расположенной на Гавайях.

Источник: scienceworldreport.com

Улучшенная модель звездообразования

Когда-то считалось, что формирование звезд представляет собой лишь простое соединение вещества под действием силы тяжести. В действительности же оно проходит сложный ряд стадий. Поскольку газ и пыль в гигантских молекулярных облаках объединяются в звезды, то развиваются околозвездные диски (возможно, протопланетной природы), а позже появляются яркие исходящие струи (джеты).

Ключом к началу процесса является поведение газа. Хотя он имеет конечную температуру и, следовательно, конечное внешнее давление, но этого недостаточно, чтобы защитить газ от гравитационного коллапса. Дальнейшая эволюция облака зависит также от структуры плотности газа и множества различных последствий, например, фрагментации на мелкие облака. Главное, что существует зависимость между температурой и плотностью среды и, как следствие, способ, которым облако излучает молекулярный газ, достигая тем самым охлаждения частичек пыли.

В последнем выпуске ежемесячных "Royal Astronomical Society" астроном CFA, Эрик Кето (Eric Keto) и его коллега представляют новый метод моделирования тепловой эволюции звездообразующих молекулярных облаков. Их техника сочетает моделирование температурных характеристик газа и пыли, а также распространение радиации. Метод позволяет предсказывать эволюцию молекулярного облака и, следовательно, рост протозвезды.

Трехцветное соединение образующего звезды комплекса M17 в ближнем инфракрасном диапазоне. Новая техника моделирования формирования звезд отслеживает эволюцию газовых и пылевых температур и излучение, что позволит ученым более точно исследовать ядра облаков и их турбулентность Фото: ESO: ISAAC/ VLT ANTU

В отличие от большинства ранее опубликованных расчетов звездообразования, новая модель отслеживает температуру газа, пыли и излучения по отдельности. Результаты хорошо согласуются с общепринятыми положениями, обеспечивая достоверность эффективности модели, однако, предполагают ряд дальнейших исследований структуры ядер облаков и их бурного поведения.

Ученые планируют применить свою новую модель к более реалистическим компьютерным симуляциям формирования звезд, в частности, для молекулярных облаков с необычными условиями (например, очень низкой плотностью или небольшой распространенностью сложных элементов).

Они отмечают, однако, что их модель далека от завершения; она опирается на универсальные оценки, а не на точные расчеты некоторых процессов, например, химического анализа эволюции облака, в котором газ нагревается. Будущие исследования, опираясь на этот важный первый шаг, смогут более точно объединить эти эффекты, что должно привести к еще более полному пониманию процесса формирования звезд.

Источник: cfa.harvard.edu

Асимметричный взрыв сверхновой раскрывает тайны

Фото: Ott/Caltech

Асимметричный взрыв звезды содержит ключ к тайнам других сверхновых.

Новые наблюдения недавно взорвавшейся звезды подтверждают предсказание компьютерного моделирования, проведенного учеными Калифорнийского технологического института: смерть звездного гиганта - взрыв сверхновой - приводит к тому, что обломки и ядра звезд уносятся в противоположных направлениях.

Наблюдая остаток сверхновой (SN) 1987A, космическая обсерватория НАСА NuSTAR, обнаружила недавно уникальные энергетические признаки (сигнатуру) титана-44 - радиоактивной версии титана, которая появляется на ранних стадиях особого типа звездного взрыва, названного типом II или коллапсом ядра сверхновой.

Фиона Харрисон

"Титан-44 неустойчив. Когда он распадается и превращается в кальций, то испускает гамма-лучи особой энергии, которую может обнаружить NuSTAR".
Фиона Харрисон (Fiona Harrison), профессор физики в Калифорнийском технологическом институте и научный руководитель NuStar.

Анализируя доплеровские сдвиги (зависящие от направления изменения частоты) энергии титана-44, Харрисон и ее команда обнаружили, что большая часть материала удаляется от NuStar. Открытие, подробно описанное 8 мая в выпуске журнала Science, является лучшим доказательством того, что механизм, который запускает тип II сверхновых, по сути асимметричный.

При недавнем взрыве суперновой замечено, что обломки и ядро звезды устремляются в противоположные стороны Фото: Christian Ott/Caltech, Steve Drasco/Cal Poly San Luis Obsipo

NuSTAR недавно создал подробные карты титана-44 - другого остатка сверхновой, названного Кассиопеей A (Cassiopeia A), и там также были найдены признаки асимметричного взрыва, хотя доказательства в этом случае не столь категоричны, как с 1987A.

Сверхновая 1987А была впервые обнаружена в 1987 году, когда свет от взрыва голубого супергиганта - звезды, находящейся в 168000 световых лет, достиг Земли. SN 1987А была важным событием для астрономов: это была самая близкая сверхновая, и впервые было обнаружено, что нейтрино генерируется другим астрономическим источником, а не только Солнцем.

Эти почти невесомые субатомные частицы возникают в больших количествах во время взрывов сверхновых II типа, поэтому то, что они обнаружены при 1987A, подтверждает некоторые фундаментальные теории о внутренних механизмах сверхновых.

"Если все делать просто сферически, ядро ​​не взрывается. Оказывается, чтобы заставить звезду взорваться, нужна асимметрия".
Фиона Харрисон

Действительно, асимметричная природа этих сверхновых могла бы помочь решить одну из загадок гибели звезд: почему некоторые сверхновые заканчивают как нейтронные звезды, а другие превращаются в черную дыру. Возможно, высокая степень асимметрии в некоторых сверхновых производит двойной эффект; звезда взрывается в одном направлении, а ее остаток продолжает разрушаться во всех других.

Результаты работы позволили больше узнать об этом типе сверхновых, что поможет ученым расширить свои представления об эволюции звезд.

Источник:  caltech.edu

Космическое "яйцо динозавра" из ранней Вселенной

Телескоп ALMA обнаружил звёздное протоскопление - космическое "яйцо динозавра", из которого должны вылупиться "птенцы".

Великолепные шаровые скопления, куда входит до миллиона древних звезд - одни из старейших объектов во Вселенной. Хотя вокруг и внутри них множество галактик, новорожденные кластеры крайне редки, а условия, необходимые для создания новых, ученым до сих пор никогда не встречались.

Астрономы, использующие телескоп ALMA, обнаружили, что первым примером шарового скопления, только собирающегося родиться, может быть невероятно массивное, чрезвычайно плотное облако молекулярного газа без звезд.

"Мы можем быть свидетелями одного из самых древних и экстремальных способов формирования звезд во Вселенной. Этот замечательный объект выглядит, как будто бы он выдернут прямо из самой ранней Вселенной. Обнаружить что-то, имеющее все признаки шарового скопления, до того как начали возникать звезды, - это как найти яйцо динозавра, которое вот-вот вылупится".
Келси Джонсон (Kelsey Johnson),

Келси Джонсон - астроном из Университета Вирджинии в Шарлоттсвилле, ведущий автор статьи, принятой к публикации в Astrophysical Journal.

Это объект, который астрономы называют "Фейерверк", от Земли находится примерно в 50 млн. световых лет внутри знаменитой пары взаимодействующих галактик Антенны - NGC 4038 и NGC 4039. Приливные силы, вызванные их продолжающимся слиянием, способствуют образованию колоссальнго количества звезд, многие из которых рождаются внутри плотных кластеров. Однако уникальным делают "Фейерверк" его экстраординарна масса, сравнительно небольшие размеры, и очевидное отсутствие звезд.

Все остальные похожие шаровые скопления, которые наблюдали астрономы, полны звездами. Высокая температура и излучение от них значительно изменили окружающую среду, стерев любые доказательства ее более холодного, спокойного возникновения.

Работая с ALMA, астрономы смогли найти и подробно изучить древний пример такого объекта, до того как звезды навсегда изменят его уникальные свойства. Впервые в истории они получили представление об условиях, которые могли привести к образованию многих, если не всех шаровых скоплений.

"До сих пор, облака с этим потенциалом были замечены уже подростками, после того, как началось звездное образование. Это означает, что детские ясли уже были повреждены. Чтобы понять, как формируется шаровой кластер, необходимо, увидеть его настоящее начало".
Келси Джонсон

Большинство шаровых скоплений сформировалось во время , настоящего "бэби-бума" около 12 миллиардов лет назад, когда впервые группировались галактики. Каждая содержит целый миллион плотно упакованных звезд “второго поколения” с низкой концентрацией тяжелых металлов, указывающей на то, что они образовались в очень древней Вселенной. Млечный Путь включает примерно 150 таких кластеров, хотя может иметь намного больше.

Галактики Антенна, показанные в видимом свете в изображении Хаббла (вверху), были изучены с ALMA, открыв обширные облака молекулярного газа (в центре справа). Одно облако (внизу) невероятно плотное и массивное - это первый пример шарового протоскопления
Фото: NASA/ESA Hubble, Б. Уитмор, К. Джонсон, АЛМА

Во Вселенной и сейчас по-прежнему формируются звездные скопления различных размеров. Возможно, что самое большое и плотное станет шаровым скоплением, хотя они становятся все более и более редкими.

"Выживаемость молодого массивного звездного кластера, когда он остается нетронутым, очень низкая - около одного процента. Различные внешние и внутренние силы отрывают эти объекты друг от друга, либо образуя открытые кластеры как Плеяды, либо скопления полностью распадаются, чтобы стать частью гало галактики".
Келси Джонсон

Астрономы полагают, однако, что с ALMA они наблюдали объект, который содержит молекулярный газ. Кластер в 50 миллионов раз превышает по массе Солнце и достаточно плотный, чтобы стать одним из счастливчиков.

Шаровые скопления развиваются из эмбриональной стадии без звезд очень быстро - всего за один миллион лет. Это означает, что объект обнаруженный ALMA переживает особый этап своей жизни, предлагая астрономам уникальную возможность изучить главный компонент ранней Вселенной.

Телескоп АЛМА показал плотные ядра молекулярного газа в галактиках Антенна. Круглый желтый объект в центре может быть первым примером шарового скопления. Он окружен гигантским молекулярным облаком Фото: К. Джонсон

Данные ALMA также показывают, что облако "Фейерверк" испытывает экстремальное давление – приблизительно в 10000 раз больше, чем обычное межзвездное. Это подтверждает предыдущие теории, что для формирования шаровых скоплений давление должно быть высоким.

В исследовании галактик Антенны Джонсон и ее коллеги наблюдали слабое излучение молекул окиси углерода, что позволило им воссоздать и характеризовать отдельные облака пыли и газа. Отсутствие любого заметного теплового излучения - предупреждающий сигнал, что этот недавно открытый объект все еще находится в первозданном состоянии.

Дальнейшие исследования с ALMA может показать дополнительные примеры первичных звездных скоплений в галактиках Антенны и других взаимодействующих галактиках, пролив свет на происхождение этих древних объектов и их роль в эволюции галактик.

Источник: arxiv.org

Рождение звездного скопления в далекой галактике

NGC 2264

С помощью космического телескопа Хаббл в далекой галактике было открыто молодое звездное скопление, масса которого составляет около миллиарда солнечных. Этому кластеру примерно десять миллионов лет. Галактика предстает перед нами в тот момент, когда Вселенной было всего три миллиарда лет.

Более миллиарда солнечных масс в сгустке из газа и пыли, найденном в далекой галактике с красным смещением г = 1,987. За ним вела наблюдения группа исследователей, возглавляемая Анитой Зейнллой (Anita Zanella) из Университета Прис Дидерот. Астрономы использовали для этого космический телескоп Хаббл и смогли рассмотреть это скопление галактик CL J1449+0856 в созвездии Волопаса, проведя спектроскопическое и пространственное исследования.

Область звездообразования NGC 2264 Фото: © ESO

Мы видим этот опроцесс звездообразования в то время, когда возраст Вселенной составлял лишь одну пятую ее нынешнего - приблизительно три миллиарда лет. В то время формирование звезд в наблюдаемой Вселенной достигло своего пика.

С помощью Хаббла удалось сделать эти снимки диска с красным смещением галактики г = 1,987. В трех верхних картинах отмечено стрелкой скопление газа и пыли, в котором сейчас происходит интенсивное рождение звезд.

Скопление газа и пыли в далекой галактике
Фото: © Занелла А. и др.

Астрофизики уже давно предполагают, что в то время формирование звезд большей частью происходило в массивных облаках межзвездного газа и пыли. Это стало результатом гравитационной неустойчивости в турбулентных дисках с большим количеством газа. Ученые до сего времени не могли проводить наблюдения за образованием в галактике звездного скопления. Кроме того, вызывало сомнения, вынесут ли такие сгустки сильное излучение и звездные ветры, исходящие из недавно образовавшихся звезд. Из этих клубков должны позже в центре галактики возникать выпуклости (англ. - bulge).

Исследователи, опубликовавшие результаты в журнале "Nature", уверены, что обнаружили пространный сгусток из газа и пыли. Это было первое наблюдение такой структуры на ранней стадии его формирования. Возраст скопления, в котором теперь происходит интенсивное звездообразование, меньше десяти миллионов лет. Исходя из спектроскопических исследований, ученые определили его скорость, равную 32 +/- 6 солнечным массам в год, которая примерно в десять раз выше, чем в нашем более старом Млечном Пути.

Почему в космосе так мало молекулярного кислорода

Мы вдыхаем его каждую минуту: без этого элемента, обозначенного латинским "O", жизнь живых существ на Земле невозможна. Но существует еще молекулярный кислород с формулой O₂. Однако в космосе его очень мало.

В 1998 НАСА даже запустило спутник, который должен был найти регионы, где молекулярный кислород находится в больших количествах. Но астрономы не смогли этого сделать - кроме тех случаев, когда они направили телескоп на Землю, опасаясь неисправности инструмента.

Недавний наземный эксперимент показал, почему эта живительная молекула так редко встречается в Пространстве: атомы кислорода плотно цепляются за космическую пыль, предотвращая объединение и формирование молекул кислорода. Открытие должно дать представление о химических условиях, преобладающих при возникновении звезд и планет.

Кислород является третьим по распространенности элементом во Вселенной: после водорода и гелия. В 1970-х годах астрономы предсказали, что молекулярному кислороду будет принадлежать третье место в ТОПе самых часто встречающихся межзвездных молекул: после молекулярного водорода (H₂) и окиси углерода (СО). Но этого не произошло.

O2 найден в молекулярном облаке ρ Змееносца

Обнаружен межзвездный молекулярный кислород только в двух местах: в туманности Ориона и в молекулярном облаке ρ Змееносца. Но даже там эта молекула встречается гораздо реже, чем предсказывает теория. Например, молекул водорода в туманности Ориона в миллион раз больше, чем кислорода.

Чтобы объяснить дефицит, астрономы недавно предположили, что атомы кислорода прочно связываются с частицами пыли космических облаков.

"Всем известно, что энергия связи атомарного кислорода очень важна. Но никакого экспериментального измерения этого параметра не было".
Цзяо Он (Jiao He), астрофизик-экспериментатор, Сиракузский университет, Нью-Йорк, США.

Сейчас ученые измерили это число. Они нагрели два типа твердых частиц, из которых состоят крупицы межзвездной пыли: водный лед и силикат, чтобы посмотреть, как оттуда вылетают атомы кислорода. Как сообщает The Astrophysical Journal, энергия связи кислорода более, чем вдвое, превышает параметры, которые ученые вычислили несколько десятилетий назад: 0.14 электрон-вольт для льда и 0.16 электрон-вольт для силиката. Этого достаточно, чтобы удерживать атомы кислорода в космической пыли без минимального удаляющего их нагревания холодных межзвездных облаков.

"Это - очень ценное измерение. Оно многое объясняет".
Гэри Мельник (Gary Melnick), астрофизик, Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики, Кембридж, Массачусетс, США

Туманность Ориона - одно из двух межзвездных облаков, где астрономы нашли молекулярный кислород

Туманность Ориона, возможно, содержит небольшое количество молекулярного кислорода благодаря ударной волне, которая оторвала атомы от пылинок, а воздуху Земли дают его деревья и другие растения.

Для образования молекулярного кислорода отдельные атомы кислорода, вылетевшие из межзвездной пыли, могут присоединиться друг к другу. Но вместо этого с кислородом соединяются оставшиеся в крупицах атомы водорода. Получается водный лед (H₂O). Вода может тогда стать частью астероидов, комет и планет, готовя почву для создания жизни.

Пол Голдсмит (Paul Goldsmith), астроном из Лаборатории реактивного движения в Пасадене, штат Калифорния, провел более четверти века в поисках межзвездного молекулярного кислорода. Успех пришел, когда в 2010 году Космическая обсерватория Herschel исследовала туманность Ориона и обнаружила неуловимую молекулу.

"Я, возможно, ошибался, потратив так много лет на его поиски, но с этими лабораторными данными и всеми данными Herschel мы действительно можем сказать, что мы его сейчас понимаем".
Пол Голдсмит

"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