Два сценария взрыва двойных звездных систем

Противоречивые данные о звездах-предшественницах сверхновых типа Ia говорят о том, что существует два типа космических "стандартных свечей".

Сверхновые типа Iа известны как «стандартные свечи» и являются важным инструментом в космологии. С ними тесно связана кривая блеска, из которой астрономы могут вычислить светимость и, в сочетании с видимым сиянием, определить расстояние до сверхновой. Зависимость между расстоянием и красным смещением отображает масштабную геометрию Вселенной и степень ее расширения.

Темная энергия Вселенной

Даже больше: в 1990-х годах, наблюдения за сверхновыми Ia в - позже награжденные Нобелевской премией по физике - привели к открытию ускоренного космического расширения. Однако физические свойства загадочной темной энергии во Вселенной, которая приводит это расширение в действие, пока не обоснованы, хотя физика "стандартных свечей" достаточно изучена.

Астрономы были раньше уверены, что термоядерный взрыв белого карлика в двойной системе приводит к рождению сверхновой. Однако исследования показали, что существует два сценария:

1. Если в бинарной системе сталкиваются два белых карлика (сценарий "двойной дегенерации"), то результатом будет взрыв сверхновой.
2. При сценарии простой или "одиночной дегенерации", когда спутник - белый карлик, а его компаньон - звезда типа Солнца или звезда-гигант, газ из последнего устремляется в спутник, масса которого, в конечном итоге, превышает критическое значение, и происходит термоядерный взрыв.

Ультрафиолетовая вспышка

Для этого второго сценария Даниель Касен (Daniel Kasen) - Университет Калифорнии в Беркли - предсказал в 2010 году сильную ультрафиолетовую вспышку, следующую сразу же после взрыва. Он вызывается воздействием материи, выброшенной из взрывающейся звезды в большего компаньона. Такую ультрафиолетовую вспышку сейчас впервые наблюдали Йи Цао (Yi Cao) и его коллеги (Калифорнийский технологический институт, Пасадена).

Это компьютерное моделирование сверхновой типа Ia показывает влияние выброшенного вещества (красного цвета) на звезду-компаньона (изображено синим) Фото: D.Kasen, UCB

Проблема в том, чтобы достаточно рано обнаружить сверхновую и суметь доказать вспышку, непосредственно следующую за взрывом. Полностью автоматическая камера Palomar Transient Factory телескопа Самуэля Осчина, установленного на горе Паломар, может осуществить это, так как сканирует каждый вечер тысячи квадратных градусов небесных явлений.

3 мая 2014 года в “ловушку” робота-телескопа попала сверхновая типа Ia в 300000000 световых лет от галактики IC831. Последовавшие за этим наблюдения спутниковой обсерватории Swift показали долгожданную ультрафиолетовую вспышку.

"Эмиссия совпала с теоретическими ожиданиями для столкновения вещества, выброшенного сверхновой, и сопровождающей звезды - доказательство того, что некоторые сверхновые типа Ia возникают простым способом дегенерации".
Йи Цао

Осторожность этого заключения оправдана, так как даже команде Касена не удалось доказать предсказанную ими вспышку УФ. Его исследовательская группа оценивала данные космического телескопа Кеплер, который с 2009 года в поисках планет у других звезд, фиксирует для этого их блеск. За это время он попутно отследил 400 галактик. Таким образом Касен и его коллеги наткнулись на пять сверхновых, три из которых оказались вида Ia. Но все три случая наблюдений в УФ-диапазоне не показали ни одного следа ожидаемой вспышки.

"Эти три сверхновые были вызваны слиянием двух белых карликов".
Даниель Касен

Что означают противоречивые результаты двух исследований?

Возможно, обе теоретические модели верны, считает непричастный к наблюдениям астрофизик Стерл Финни (Sterl Phinney) из Калифорнийского технологического института.

"Существует не один, а два различных типа сверхновых Ia".
Стерл Финни

С помощью таких проектов, как Palomar Transient Factory, необходимо в будущем вести наблюдения за большим количеством сверхновых типа Ia и определить, как часто происходят два различных сценария и какое влияние они оказывают на яркость взрыва и кривую блеска сверхновой. Только тогда космологические "стандартные свечи" могут стать достаточно точным эталоном для того, чтобы с их помощью отслеживать темную энергию.

Источник: pro-physik.de

Новые снимки светлых пятен на Церере

Пасадена (США) - Едва успев прокомментировать изображения светлых пятен, которыми всех поразила карликовая планета Церера, НАСА опубликовала ее последние снимки, на которых белые светящиеся пятна видны более четко, чем раньше. Однако ученые продолжают недоумевать, что именно за ними скрывается.

Фотографии Цереры являются первыми записями OpNav8-фазы покадровой камеры, сделанными 16 мая 2015 года. Эти изображения показывают нам планету с расстояния 7200 км с разрешением 700 м на 1 пиксель. На них видно, как структура, казавшаяся лишь одним светлым объектом, становится совокупностью множества более мелких пятен различной формы.

Снимок поверхности Цереры от 16 мая 2015 года Фото: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

До 6 июня 2015 года зонд опустится к поверхности карликовой планеты Церера на расстояние 4400 км и будет обращаться вокруг нее раз в трое суток.

"Мы знаем, что Церера для нас, планетологов, будет очень интересна".
Планетолог Ральф Джоумен (Ralf Jaumann)

Контрастное увеличение белых пятен на Церере
Фото: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Прежде всего ученых занимает вопрос о том, как ледяная Церера выглядит изнутри. Планета, находящаяся в 434 млн. км от Солнца в поясе астероидов между Марсом и Юпитером, вращается в зоне постоянного холода. Первая цель миссии Dawn не Церера, а Веста - так называемый сухой астероид, на котором отсутствует вода. Изучение Цереры станет второй, прямо противоположной целью проекта: на карликовой планете, по оценкам ученых, может оказаться 15 -25-процентное содержание воды.

"Большой вопрос, есть ли на самом деле внутри океан? И как выглядит кора? Чтобы найти ответы, мы должны очень точно рассмотреть данные".
Эксперты НАСА

Некоторые исследователи даже предполагают, что внутри планеты может не только оказаться океан, но и даже существовать жизнь.

Источник: dawn.jpl.nasa.gov

Рассчитан сигнал сталкивающихся нейтронных звезд

Ученые всего мира стремятся доказать с помощью постоянно усложняющихся датчиков существование гравитационных волн, предсказанное 100 лет назад Альбертом Эйнштейном. Однако для успешного поиска нужно знать, какой сигнал требуется найти. Сейчас он точно рассчитан для столкновения двух нейтронных звезд.

Ровно 100 лет назад Альберт Эйнштейн "потряс" пространство и время своей “Общей теорией относительности”, согласно которой любая движущаяся масса, звезда или галактика пошатнет окружающий их мир. Так называемое "пространство-время" деформируется движениями небесных тел, как эластичная пленка, и само начинает колебаться.

Эти колебания в виде гравитационных волн распространяются со скоростью света в во всех направлениях. Их можно измерить также с Земли. Но, хотя теория Эйнштейна бесспорна и гравитационные волны предсказаны век назад, научное сообщество все еще ждет измерения этих волн непосредственно во Вселенной.

В этом году на LIGO (Лазерный интерферометр обсерватории гравитационных волн) в США и VIRGO-интерферометре в Италии должны начать работу два детектора гравитационных волн самого последнего поколения. Но сумеют ли они, наконец, поймать долгожданный гравитационный сигнал - это вопрос не только все более чувствительной измерительной техники.

"Нам нужны как можно более точные прогнозы, как физически выглядят волны, которые мы отслеживаем. Только так и можно отфильтровать от общего шума сигналы с их крайне малой амплитудой".
Д-р Бернд Брюгманн (Bernd Brügmann), профессор Йенского университета им. Фридриха Шиллера

Именно такие прогнозы удалось сделать молодым ученым из команды Брюгманна: д-р Себастьяно Бернуцци (Sebastiano Bernuzzi) и Тим Дитрих (Tim Dietrich) представили на сегодняшний день самое точное теоретическое описание сигнала гравитационных волн, исходящих из двух сталкивающихся друг с другом нейтронных звезд.

Предсказанный физиками из Йены и их партнерами сигнал гравитационных волн (вверху) и снимок столкновения двух нейтронных звезд (внизу) Фото: TPI / FSU, AG Brügmann

Вместе со своими французскими коллегами Алессандро Нагаром (Alessandro Nagar) и Тибо Дамоуром (Thibault Damour) они усовершенствовали для этого аналитическую модель описания движения системы двух тел и возникающих при этом гравитационных волн. Это может значительно упростить расчет искомого сигнала.

Вычислительные затраты уменьшатся в несколько раз, поясняет Дитрих. Вместо многомесячного ожидания результата одного моделирования, которое может быть выполнено лишь на самых больших суперкомпьютерах в мире, расчеты в считанные секунды можно сделать на обычном ПК.

Благодаря такому подходу можно дать точные сведения об энергии и волновой форме сигналов, ожидаемых в результате столкновения двух нейтронных звезд, что существенно упрощает оценку сигналов, записанных новыми детекторами. Но невозможно предсказать, когда наконец удастся обнаружить долгожданное доказательство гравитационных волн.

О проведенном исследовании сообщается в статье, вышедшей в журнале Physical Review Letters.

Новый подробный снимок туманности Медузы

Сегодня ESO опубликовала новую сенсационную фотографию туманности Медузы. Изображение сделано на основе данных, полученных с Very Large Telescope. Перед нами самый подробный снимок этой планетарной туманности. Наше Солнце таким же образом когда-нибудь окончит свою звездную жизнь.

Почему планетарная туманность медузы так названа

Туманность получила название по имени жуткого существа из греческих мифов - Медузы Горгоны, у которой вместо волос были змеи, а взгляд превращал каждого человека в камень. Планетарная туманность Медузы, к счастью, не столь опасна. Удаленная от Земли приблизительно на 1500 световых лет, она известна также под менее поэтичными наименованиями: Sharpless 2-274, Abell 21 или PN A66 21. Последние два связаны с американским астрономом Джорджем О. Абелем, который обнаружил туманность в 1955 году. Сначала были дискуссии, не является ли в Abell 21 остатком взрыва сверхновой. Но наблюдения 1970-х годов показали, что это действительно планетарная туманность.

Что такое планетарная туманность

Планетарные туманности - одни из самых красивых объектов в ночном небе. Кроме того, они позволяют заглянуть в будущее Солнца, показывая типичный конец звезды такого типа, израсходовавшей все ядерное топливо. В этом случае ей ничего не остается, как отбросить в пространство свою внешнюю оболочку - практически, последний "признак жизни". Интенсивное излучение ничем не укрытого раскаленного ядра заставляет этот газ светиться и придает туманности необыкновенно красивый облик. Внутри остается выгоревший звездный остаток - медленно остывающий белый карлик.

Простые телескопы 18-19 веков не могли показать эти туманности во всей красе, и узнаваемые в телескопах диски напоминали астрономам вид внешних планет Солнечной системы. Именно поэтому их назвали "планетарными туманностями". Сейчас мы знаем, что эти объекты не имеют ничего общего с планетами а название осталось.

Что представляет собой туманность Медузы

Туманность Медузы имеет диаметр около четырех световых лет. Обнаружить ее чрезвычайно трудно из-за слабой светимости. "Волосы" Медузы - это нити светящегося газа. У звезд в последней фазе развития снова происходит выброс материи, что часто создает интересные структуры планетарных туманностей, срок существования которых - лишь несколько десятков тысяч лет. Это несравнимо с жизнью звезд типа солнца, длящихся несколько миллиардов лет.

Снимок VLT туманности Медузы в созвездии Близнецов Фото: ESO

Самая яркая звезда в центре, сияющая на переднем плане, не имеет отношения к туманности Медузы, солнце которой, более тусклое и голубоватое, виднеется справа.

Как узнают планетарные туманности

Планетарные туманности можно узнать по их типичному сиянию: интенсивное ультрафиолетовое излучение звездного ядра создает ионизацию газа. В частности, для обнаружения планетарных туманностей используется сигнатура двойного ионизированного кислорода, а соответствующие фильтры обеспечивают их четкое выделение на фоне остального пространства. Сначала астрономы считали эмиссию двойного ионизованного кислорода туманности признаком неизвестного элемента, названного небулием. Позже выяснилось, что это всего лишь ионизированная форма давно всем известного элемента.

Источник:  eurekalert.org

Как появились естественные спутники Марса?

Марс долго оставался одиноким, хотя у других планет Солнечной системы давно были найдены спутники. Так продолжалось до конца 1800-х, пока астроному Асафу Холлу не удалось со второй попытки открыть две крошечные луны воинственной планеты, получившие имена Фобос и Деймос. Настояла на повторении поисков его жена Стикни.

Столетие спустя снимки из Космоса показали, что эти спутники похожи на астероиды — темные, с рябинками кратеров и, к тому же, в форме картофеля. Было высказано предположение, что Марс вырвал их из соседнего пояса астероидов. Планетологи создали первые компьютерные модели, которые подтверждают спорную альтернативную идею: Фобос и Деймос - спутники Марса - образовались, как наша Луна, когда большой объект врезался в планету, отколол часть ее и обломки были выброшены в пространство.

Марс, Фобос и Деймос

Хотя этой гипотезе, представленной на конференции 1994 года геологом Робертом Крэддоком (Robert Craddock) из Национального музея авиации и космонавтики Смитсоновского института в Вашингтоне, округ Колумбия, не один десяток лет, противники горячо оспаривают ее. Крэддок пытался затем опубликовать научную работу в нескольких журналах, но все ее отвергли. Годы спустя, ученый восстановил текст и в 2011 году опубликовал его. Это удалось сделать, так как нашелся ученый, заинтересовавшийся его материалом, да и некоторые его критики к этому времени удалились на покой или умерли.

Сейчас две команды планетологов выясняют путем моделирования, что могло бы произойти, если бы объект примерно в 10 раз массивнее крупнейшего астероида Цереры (а таких ранней Солнечной системе было достаточно) врезался в древний Марс. Могло произойти следующее:

• планету бы закрутило, заставив делать оборот вокруг себя за 24 часа и 37 минут, что соответствует продолжительности марсианского дня (без этого воздействия она вращалась бы медленнее);
• возник бы один из крупнейших бассейнов планеты, диаметр которого составляет много тысячи километров;
• марсианские обломки должны были подняться и сформировать диск вокруг планеты, из которого затем возникли бы луны.

На снимке Фобоса внизу справа большой кратер Стикни, названный по девичьей фамилии жены первооткрывателя спутниуа Марса
Фото: NASA/JPL-Caltech/Университет Аризоны

Планетологи Робин Кэнуп (Robin Canup) и Жюльен Сэлмон (Julien Salmon) - научно-исследовательский институт, Боулдер, штат Колорадо - представили результаты своего моделирования на конференции в конце прошлого года. Астрономы: Роберт Цитрон (Robert Citron) - Университет Калифорнии, Беркли, Иденори Дженда (Hidenori Genda) и Шигеру Ида (Shigeru Ida) из Токийского технологического института опубликовали свои расчеты в 15 майском номере журнала Icarus.

Хотя обе команды работали независимо друг от друга, они пришли к одному выводу: сильное воздействие действительно могло сформировать оба спутника. Это важно, потому что они намного ближе к Марсу, чем Луна к Земле. Обе научные группы также считают, что диск был намного массивнее, чем полагал Крэддок. В результате Кэнуп предположил, что из диска получилось три спутника. Отсутствующий был намного больше, чем те два, которые мы видим. Диаметр его составлял примерно 300 километров. Это только одна десятая от нашей Луны, но намного превосходит Фобос и Деймос, диаметр которых не больше одного или пары десятков километров.

Что с ним случилось? Кэнуп считает, что этот спутник врезался в Марс. Из-за гравитационных взаимодействий между планетой и ее луной последняя постепенно либо уходит дальше, либо приближается к своей “хозяйке”. Если луна вращается медленнее, чем планета - как Деймос и наша Луна - то удаляется. А если быстрее - как Фобос - то наоборот. Тогда гравитация планеты разрывает его на части, которые устремляются вниз и врезаются в поверхность.

"Это, вероятно, продолжалось только несколько сотен миллионов лет".
Робин Кэнуп

Такая невеселая судьба ждет Фобос примерно через 40000000 лет. Кэнуп думает, что когда-то то же самое произошло с большим спутником Марса .

"Я думаю, что они абсолютно на правильном пути. Это гораздо более правдоподобное моделирование, которое на самом деле работает".
Уильям Маккиннон (William McKinnon), планетолог, Вашингтонский университет, Сент-Луис

Если же естественные спутники Марса - это захваченные астероиды, то они должны иметь эллиптические орбиты, проходящие далеко от планеты. На самом же деле у них близкие к планете круговые траектории, как положено лунам, сформированным под внешним воздействием, заявляет Маккиннон.

Но другие эксперты настроены скептически. Скотт Мерчи (Scott Murchie), планетолог - Университет Джона Хопкинса, Балтимор, Мэриленд - занимается изучением спутников Марса, Фобоса и Деймоса, более четверти века. Он подтверждает ценность новой работы. Но придерживается другого мнения., так как новые расчеты не учитывают состав спутников, анализируют только их размеры и орбиты.

"Я думаю, безусловно, интерпретация, самая совместимая с наблюдаемыми характеристиками лун, кроме их орбит - с [их] плотностью, спектральными свойствами, [темным цветом] - свидетельствовала бы о том, что они - захваченные астероиды"
Скотт Мерчи

Все ученые едины в том, как разрешить противоречие: нужно послать к лунам Марса космический корабль. Если было столкновение, то водяной лед и водород должны были испариться. Если у Фобоса и Деймоса есть существенное количество внутреннего льда, это было бы самым сильным аргументом против варианта внешнего воздействия, говорит Кэнуп.

Советский Союз отправлял на Фобос спускаемый аппарат, но он потерпел аварию незадолго до "приземления". Ученые США предложили недавно собственные проекты с посадкой зонда для тщательного исследования полезных ископаемых маленькой луны. Но НАСА еще не решило, стоит ли поддержать кого-либо из них.

Источник: news.sciencemag.org

Астрономы обнаружили ультрадиффузную галактику

Астрономы, использующие Dragonfly Telephoto Array и 10-метровый телескоп обсерватории Кек, размещенный на Мануа-Кеа, Гавайи, обнаружили 47 ультрадиффузных (сверхрассеянных) галактик (другие данные им названия: пушистые, дымчатые) в области галактического скопления Кома. Эти объекты почти такого же размера, как наша галактика - Млечный Путь (около 60000 световых лет). Но масса звезд составляет там только 1 %.

Ведущий автор статьи, опубликованной в Astrophysical Journal Letters, д-р Питер ван Доккум (Pieter van Dokkum) - Йельский университет - сравнивает их с нашей родной галактикой, подчеркивая, что они совершенно бесформенные.

"Если Млечный Путь - море звезд, тогда эти недавно открытые галактики похожи на клочья облаков. Мы начинаем создавать некоторые идеи о том, как они родились, и замечательно, что они вообще выжили. Их нашли в компактной бурной области пространства, заполненной темной материей и вращающимися галактиками, поэтому мы думаем, что их должны закрывать невидимые 'щиты' темной материи, которые защищают их от этой межгалактической атаки".
Д-р Питер ван Доккум

Недавно обнаруженные сверхрассеянные галактики, в том числе одна из крупнейших - 44 Dragonfly - очень большие далекие объекты, свет от которых летит к нам приблизительно 300000000 лет. Найдены они были в созвездии Волосы Вероники, вблизи созвездия Льва.

Ультрадиффузная галактика Dragonfly 44 Фото: Питер ван Доккум/Роберто Авраам/Жан Броди

Соавтор работы, профессор Жан Броди (Jean Brodie) - Университет Калифорнии, Санта-Крус - поясняет, что найденные ими пушистые объекты дополняют громадное разнообразие известных типов галактик: от гигантских эллиптических, затмевающих Млечный Путь, до ультракомпактных карликов.

У исследователей появляются гипотезы, как могла бы выглядеть жизнь на планетах внутри пушистых галактик и как их обитатели видели бы свое небо.

"Если есть какие-либо инопланетяне, живущие на планете в ультрадиффузной галактике, то у них на небе не будет такой полосы света, как наш Млечный Путь, говорящей им, что они живут в галактике. На ночном небе было бы гораздо меньше звезд".
Соавтор исследования д-р Аарон Романовский (Aaron Romanowsky) - Государственный университет Сан-Хосе

Ультра-диффузная галактика Dragonfly 17, гигантская спиральная галактика Андромеды и карликовая эллиптическая галактика NGC 205 показаны в масштабе Фото: В. Шенинг/В. Харви/программа РЭУ/NOAO/AURA/NSF/Питер ван Доккум/Космический телескоп Хаббл

Продолжение исследований должно, по мнению астрономов, быть направленным на поиски места зарождения пушистых галактик. По словам соавтора труда, д-ра Роберто Абрахама (Roberto Abraham) - Университет Торонто - астрономам необходимо сейчас выяснить, откуда прибыли эти загадочные объекты. Могут ли они быть 'несостоявшимися галактикиками', которые начали формироваться, но исчерпали запасы галактического материала? А может быть, они являются частями более крупных галактик, выброшенных когда-то и затерявшихся в Пространстве?

Хаббл зрительно приблизил к нам NGC 6240

Космический телескоп Хаббл показал нам ближе галактику NGC 6240.

Астрономы, использующие камеры: Wide Field 3 и ACS, установленные на космическом телескопе Хаббл, сняли изображение колоссального столкновения двух галактик и их слияния в одну, получившую название NGC 6240. Это беспорядочное нагромождение газа, пыли и звезд имеет некоторое сходство с бабочкой или с менее привлекательным (с нашей точки зрения) омаром.

NGC 6240 относится к нерегулярным галактикам, у которых, в отличие от спиральных и эллиптических, нет регулярной формы. Находится она в созвездии Змееносца, видимом с Земли приблизительно в 400 млн. световых лет. Образовалась эта галактика путем слияния двух других, имевших меньшие размеры.

Гравитационное взаимодействие между этими прагалактиками вытолкнуло большие потоки, состоящие из миллионов звезд, которые растянулись на сотни тысяч световых лет. Огромные облака газа и пыли обеих галактик врезались друг в друга, вызвав значительное ускорение темпа формирования звезд и взрывов сверхновых. Это нагрело газ до многомиллионных температур, поэтому NGC 6240 светится в рентгеновском диапазоне.

На снимке NGC 6240, известная также под каталожными номерами IC 4625 или 10592 UGC и являющаяся парой сливающихся галактик Фото: NASA/ESA/Hubble

Недавние наблюдения рентгеновской обсерватории Чандра (НАСА) привели к открытию внутри галактики двух орбитальных сверхмассивных черных дыр. Эти активные черные дыры образовались в новом галактическом ядре при столкновении прагалактик.

Они вращаются на расстоянии 3000 световых лет друг от друга, испускают мощное рентгеновское излучение и являются самой близкой к нам двойной системой сверхмассивных чёрных дыр. Лишь через несколько сотен миллионов лет этой паре предстоит слиться воедино. Обе черные дыры будут дрейфовать навстречу друг другу, чтобы сформировать еще более крупную сверхмассивную черную дыру.

Так как столкновение обеих прагалактик (по нашим земным представлениям) происходило примерно 30000000 лет назад, то сейчас NGC 6240 - типичная галактика с активным звездообразованием. Она имеет удлиненную форму с ветвящимися пучками, петлями и хвостами. Пыль в ней относительно проницаема для инфракрасного света молодых звезд, поэтому NGC 6240 - это ультраяркая инфракрасная галактика (ULIRG), которую можно прекрасно наблюдать с помощью инфракрасного телескопа Spitzer.

В 2013 году астрономы обнаружили в этой галактике новую сверхновую - С.Н. 2013dc.