Взрыв сверхновой помогает чистить галактику

Профессор Марк Войт Фото: Harley Seeley

Взрыв сверхновой звезды помогает проводить галактические "генеральные уборки" и чистить Вселенную.

Возможно, взрывы, которыми отмечен конец жизни звезд, выметают совместно со сверхмассивными черными дырами газ и этим прекращают звездообразование в галактиках.

Недавнее исследование, проведенное астрономами Университета штата Мичиган под руководством профессора физики и астрономии в колледже естествознания, Марка Войта (Mark Voit), обнаружило, что черные дыры, находящиеся в ядрах галактик, испускают фонтаны заряженных частиц, которые могут расшевелить газ во всей галактике и временно прервать процесс звездообразования.

Но если нет никакого другого воздействия, газ, в конечном счете, охладится и начнет снова формировать звезды.

Извержения из сверхмассивной черной дыры, как на составном цветовом изображении Centaurus А, могут расчистить путь для сверхновых, выметающих газ, и остановить образование звезд
Фото: WFI/ESO (оптический диапазон); А. Вейль и др./APEX/ MPIFR/ESO (субмиллиметровый диапазон); Р. Крафт и др./CXC/CFA/NASA (рентгеновский диапазон)

Однако достаточно всего одного мегавсплеска, исходящего из черной дыры, чтобы нагреть окружающий галактику газ. В этом случае сверхновая опять способна устроить беспорядок и начать образование новых звезд.

Такое партнерство по уборке может помочь астрономам понять, почему в некоторых массивных галактиках звездообразование прекратилось миллиарды лет назад.

"Наше предыдущее исследование показало, что вспышки черной дыры могут ограничить формирование звезд в крупных галактиках, но они не способны полностью отключить его. Что-то еще должно продолжать выносить газ, который умирающие звезды все время сваливают в галактику, и, кажется, отлично работает на это метла сверхновой звезды".
Марк Войт

Другие члены исследовательской группы, участвовавшие в работе ученые Университета штата Мичиган: Меган Донахью (Megan Donahue), преподаватель физики и астрономии; Брайан О'Ши (Brian O'Shea), адъюнкт-профессор физики и астрономии; а также Грег Брайан (Greg Bryan), преподаватель астрономии Колумбийского университета; Мин Сунь (Ming Sun), доцент физики в Университете Алабамы в Хантсвилле и Норберт Вернер (Norbert Werner), научный сотрудник Университета Стэнфорда.

Это исследование было недавно опубликовано в Science News и Astrophysical Journal Letters.

Источник: msutoday.msu.edu

Обитаемые планеты надо искать у звезд класса Солнца

Солнце - желтый карлик (G)

Исследователи из Токийского технологического института и Университета Цинхуа, считают, что планеты земного типа, скорее всего, можно найти вокруг звезд, как Солнце - желтый карлик, а не у менее массивных - класса M, где их ищут сейчас по наличию воды.

Поиск обитаемых планет сосредоточен на так называемых М-карликах (красных и оранжевых) - звездах, имеющих менее половины солнечной массы. Считается, что они чаще встречаются и там больше пригодных для жизни планет, по сравнению с G-карликами (желтыми) - звездами, похожими по массе на Солнце.

Однако последнее моделирование совместной исследовательской группы Сигэру Ида (Shigeru Ida) - Технологический институт,Токио - и Фэн Тяня (Feng Tian) - Университет Цинхуа - показало, что планеты, пригодные для жизни, должны вращаться вокруг звезд внутри "обитаемой зоны", где не слишком жарко и не слишком холодно.

Обитаемые планеты должны быть похожи на Землю, а их звезды - на Солнце

Кроме того, недавние исследования обитаемости планет указывают на то, что соотношение воды и суши должно быть таким же, как на Земле. Массовая доля воды не должна сильно превышать земную (~ 0.01wt%): планеты, где слишком много воды (> 1 wt %) - это "водные планеты" с нестабильным климатом. Там нет питательных веществ. Планеты, похожие на Венеру, где мало воды - это "пустынные планеты" - слишком засушливые для обитания.

У звезд с массой нашего Солнца почти постоянная светимость во время начального периода развития, а светимость М-карликов уменьшается за это время более, чем на порядок. Это означает, что планеты с необходимым количеством воды и на правильном расстоянии от звезд - красных и оранжевых карликов - могут стать слишком засушливыми от чрезмерного воздействия во время повышенной светимости раннего периода, а водные планеты сохраняют большое количество воды.

Ида и Тянь смоделировали распределение планет вокруг звезд с 0.3, 0.5 и 1.0 массой Солнца, добавили потерю воды и составили изменения светимости. Они обнаружили, что потенциально обитаемые планеты, подобные Земле, встречаются у М-карликов в 10-100 раз реже, чем в системах, вокруг G-карликов.

"Мы полагаем, что звезды, по размеру близкие Солнцу, должны быть основной целью поиска планет земного типа".
Сигэру Ида и Фэн Тянь

Источник: nature.com

Красная планета Марс в зеленом полярном сиянии

Впервые снимки подтвердили полярные световые всполохи в северном марсианском полушарии, где нет магнитного поля.

Зонд НАСА MAVEN обнаружил полярные сияния на Марсе в северном полушарии. Самое удивительное, что огни появляются и там, где нет магнитного поля. Следовательно, это явление распространено шире, чем считалось ранее. До сих пор исследователи наблюдали такой небесный феномен в ультрафиолетовом световом диапазоне. Астронавтов же Марс, Красная планета, встретит незабываемым зеленоватым свечением.

Полярные сияния на Земле возникают там, где высокоэнергетические частицы солнечного ветра встречают заряженные частицы верхних слоев атмосферы Особенно часто это происходит в полярных регионах, где силовые линии защитного магнитного поля направлены к Земле почти вертикально. Солнечный ветер устремляется к поверхности вдоль этих линий.

Магнитного поля у планеты Марс нет, вместо этого в южном полушарии существует несколько локальных магнитных полей, которые поднимаются над грунтом в форме гриба. Это остатки некогда более полного поля, которое исчезло миллиарды лет назад.

Фото: Университет Колорадо

Около десяти лет назад космический зонд ЕКА “Марс Экспрес” зафиксировал в этих местах первые марсианские полярные сияния. Но в декабре 2014 года, космический аппарат НАСА MAVEN впервые заметил полярное свечение в северном полушарии Марса.

"Это действительно удивительно, полярные сияния на Марсе, кажется, гораздо более распространены, чем мы ожидали."
Ник Шнайдер (Nick Schneider), Университет Колорадо, руководитель ультрафиолетового спектрографа (IUVS) команды Maven

Как показали ультра-фиолетовые измерения зонда MAVEN, недавно обнаруженное сияние проникает вглубь марсианской атмосферы и светится на высоте менее 100 км над поверхностью Красной планеты. На Земле такие световые всполохи обычно находятся на высоте 100-500 км. Кроме того, на Марсе этот феномен не ограничивается высокими широтами, достигает экваториального региона планеты.

Ученые связывают это с отсутствием глобального магнитного поля.

"Частицы солнечного ветра, видимо, могут распространяться в атмосфере куда угодно".
Ник Шнайдер

Возможно, это происходит потому, что солнечный ветер также содержит магнитные плазменные облака. Их магнитные поля проникают вплоть до атмосферы, и заряженные частицы следуют за этими силовыми линиями магнитного поля до самой поверхности.

Так могло бы светиться небо на Марсе Фото: © NASA/James Spann

Какой небесный спектакль предложит Марс будущим астронавтам? Доказано, что полярное сияние хорошо видно в ультрафиолетовой области света. Тем не менее, считают исследователи, его с большой вероятностью можно будет наблюдать и невооруженным глазом.

Причем Красная планета порадует землян зеленоватым мерцанием, так как марсианская атмосфера содержит мало кислорода.

"Диффузный зеленый свет на небе Марса вполне вероятен, во всяком случае если солнце выбросит особенно высокоэнергетические частицы"
Ник Шнайдер

Источник:  science.nasa.gov

Две газовых экзопланеты вокруг красного гиганта

Kepler-432b

Известно уже свыше 2000 экзопланет, и  565 из них - газовые гиганты, похожие на Юпитер. Четверть этих планет вращается вокруг своих звезды на малых расстояниях. "Год" там непродолжительный, так как такие планеты завершают полный оборот вокруг центральной звезды менее чем за 10 дней. Близость к родному светилу сильно нагревает газ, поэтому для этих гигантов принято название "горячие юпитеры".

Любопытно, что пока найдено только две газовых экзопланеты, солнце которых - красный гигант, погасшая звезда. Как возникли эти планеты, астрономам по-прежнему не ясно. Часть из них могли попасть во внутрь планетарной системы из внешней части, другие же - образоваться непосредственно на сегодняшнем месте, что не соответствует стандартным моделям формирования планет.

Остывающие солнца - красные гиганты - постепенно увеличиваются в размерах и способны уничтожить близлежащие планеты. Находка подобных примеров дает ученым возможность совершенствовать модели образования и развития планет.

Астрономы Дэйв Латэм (Dave Latham), Дэвид Кипинг (David Kipping), Мэттью Пэйн (Matthew Payne), Дэвид Слиски (David Sliski), Ларс Бухэйв (Lars Buchhave), Гилберт Эсквердо (Gilbert Esquerdo), Мишель Калкин (Michel Calkins) и Перри Берлинд (Perry Berlind) вместе с коллегами по Гарвард-Смитсоновскому астрофизическому центру (CfA) открыли возле умирающей звезды Kepler-432 два новых "горячих юпитера".

Художественное изображение недавно обнаруженного горячего Юпитера Фото: NASA/JPL-Caltech

Kepler-432c не столь интересен для ученых: это планета - газовый гигант - с 2,4 массами Юпитера. Год там продолжается 406 дней, так как экзопланета вращается вокруг своей родительской звезды намного дальше, чем вторая - недавно найденная Kepler-432b с 5,4 массами Юпитера, заинтересовавшая астрономов.

Период обращения этого гиганта вокруг светила равен 52,5 дня. У планеты сильно вытянутая эллиптическая (нерегулярная) орбита, при которой расстояние до звезды может сильно меняться. Это признак того, что она мигрировала внутрь планетной системы. Однако оси вращения Kepler-432b и центральной звезды очень точно совпадают, что свидетельствует об отсутствии миграции. В этом отношении экзопланета представляет загадку.

Но почему горячие юпитеры настолько редки у гаснущих звезд? Kepler-432b способна приподнять завесу этой тайны: динамические модели показали, что планету в течение нескольких сотен миллионов лет поглотит центральная звезда. Такая судьба ждет, по-видимому, все экзопланеты этого класса, которых убивают собственные солнца.

3500000000-летняя звезда Kepler-432, масса которой приблизительно в 1,35 раза превышает солнечную, а диаметр - в 4,16 раза, так как из-за прекратившегося процесса горения водорода в ядре красный гигант стал разбухать. Это начало конца для короткого периода жизни таких планет.

Источник:  phys.org

Каннибалы в Космосе и другие новости мая 2015

Галактика - "серийный маньяк и каннибал"

Фото: Angel Lopez-Sanchez/Baerbel Koribalski

Галактика NGC1513 - найденная астрономами пожирательница своих карликовых соседок - видна нам в созвездии Часов. 500 миллионов лет она питается веществом других галактик. Стрелки показывают, где остались "косточки" съеденных галактикой NGC1513 жертв. Свет от этой хищницы летит к нам 38000000 лет. Обнаружена эта спиральная галактика с "перемычкой" 4-метровым телескопом AAT, находящимся возле Кунабарабрана, Австралия.

Найдена NGC1513 по химическому составу окружающей ее среды. изучение которой в радиодиапазоне показало большие скопления нейтрального водорода, оказавшегося холодным, тогда как там должен быть палящий "зной". Выяснилось, что это останки "добычи", уничтоженной и поглощенной галактикой-маньяком.

Источник:  eurekalert.org

Звезда-каннибал - оказалась двойной системой

Фото: Hubble/NASA

Хаббл помог исследовать злобную стареющую "на глазах" громадную звезду Насти1 (Nasty1) всего в 3000 световых лет. Найденная еще в 1963 году Джейсоном Нассау (Jason Nassau) и Чарльзом Стивенсоном (Charles Stephenson), от сокращения имен которых пожирательница получила название, относится к классу звезд Вольфа-Райе, но не похожа на них. Вместо лопастей у Насти1, прожившей несколько тысяч лет, диск из газа, диаметр которого превышает четыре триллиона км.

Астрономы считают, что диск появился как результат взаимодействия внутри двойной системы и состоит из вещества звезды-компаньона, пожирающей молодую звезду Вольфа-Райе. Концом Насти1 может стать слияние звезд-компаньонов либо взрыв сверхновой.

Источник: scienceworldreport.com

Корональные петли над группой солнечных пятен

Чтобы связать изменения на поверхности Солнца с внутренними, инструмент AIA, установленный на борту обсерватории SDO (НАСА), получил изображения солнечной атмосферы на 10 длинах волн, которые делались каждые 10 секунд.

Фото: NASA SDO

Магнитное поле показано с помощью ярких тонких нитей, так называемых "корональных петель". Это замкнутые линии магнитного поля, соединяющие его "источники" на поверхности нашей центральной звезды. Поэтому они часто возникают вокруг солнечных пятен и активных областей. Синий и желтый цвета представляют противоположные полярности магнитного поля. Комбинированные снимки были сделаны 24 октября 2014 в 23:50:37 UT.

Источник: nasa.gov

Полярные сияния над Красной планетой делают ее зеленой

Фото: Университет Колорадо

Марс считается "Красной планетой", так как его диск кажется с Земли красноватым. Но так бывает не всегда. Ученые обнаружили, что космические путешественники, прибывшие на Марс, могут обнаружить, что время от времени у планеты появляются зеленые небеса.

На фото карта, сделанная ультрафиолетовым спектрографом (IUVS) в декабре 2014 года, показывает поверхность Марса.

Источник: scienceworldreport.com

Полоса и балдж Млечного Пути похожи на пропеллер

Фото: С. Брунье

Удлиненная часть нашей Галактики более длинная и плоская: эта полоса Млечного Пути подходит к Солнцу ближе, чем считалось ранее. Взглянув на небо в Южном полушарии, можно ясно увидеть диск и расширенную центральную область - балдж (bulge) Галектики. Колебания плотности звезд возникают из-за поглощения пыли. Сам галактический центр закрыт плотными газопылевыми облаками

Часто проще что-то узнать о структуре других галактик, чем о том, как устроен Млечный Путь. Астрономы из Института Макса Планка (MPI) внеземной физики объединили и проанализировали данные нескольких крупных программ наблюдения за звездами и смогли составить карту всей центральной области нашей Галактики, где находится большинство ее звезд. Обнаружено, что балдж (утолщение) и полоса, по всей видимости, принадлежат к одной структуре.

Эта модель Млечного Пути лучше всего отражает расстояния и положение звезд. Балдж и полоса представляют собой взаимосвязанную структуру Фото: MPE

Так как полоса направлена в сторону Солнца, она заканчивается ближе к нам и сильнее влияет на движение звезд в его окрестности. Кроме того, полоса Млечного Пути становится более плоской по мере удаления от центра, а к концу "супер-плоской". Ученые предполагают, что этот неизвестный ранее компонент, вероятно, состоит из молодых звезд, которые медленно формировались около миллиарда лет назад.

Та же модель, но сбоку. Форма балджа, которую мы видим, характерна и для других спиральных галактика с полосой Фото: MPE

Хорошую карту Млечного Пути создать сложно: Солнце находится так близко к спиральным рукавам в галактическом диске, что плотные облака газа и пыли заслоняют центр. Поэтому в исследовании рассматривались в совокупности четыре основных программы наблюдений за нашей Галактикой: UKIDSS, VVV, 2MASS и GLIMPSE, собиравшие данные в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн, для которого галактические облака пыли более проницаемы.

Комбинируя эти программы, ученые смогли создать откорректированное представление распределения звезд по направлению к центру Млечного Пути.

"Программы мониторинга последних лет с новыми измерениями в регионе полосы бесценны, так как они могут проникать в пыль на гораздо большей площади, чем когда-либо прежде. Тем самым они позволяют нам создавать сложные карты полосы и балджа Млечного Пути".
Кристофер Вегг (Christopher Wegg), ведущий автор исследования, сотрудник MPI

Эти данные были сопоставлены с моделями галактик разных форм. В отличие от предыдущих исследований полосы вне балджа и центральный балдж имеют одинаковую ориентацию. В сочетании с тем, что балдж медленно и непрерывно переходит в полосу, это приводит ученых к выводу о единой структуре балджа и полосы.

"Раньше считалось, что полоса и балдж - два разных компонента Млечного Пути, но теперь наше новое исследование показывает, что они - действительно внутренняя и внешняя часть одной и той же структуры. Это оставляет мало надежды на то, что балдж Млечного Пути сформировался в его ранний период, до образования галактического диска".
Ортвин Герхард (Ortwin Gerhard), глава MPE-группы динамики галактик

Ученые обнаружили также, что полоса лежит точно на среднем уровне нашей Галактики с отклонением лишь 0,1 % - 15 световых лет по всей протяженности, равной 15000 световых лет.

"Действительно поражает, что мы смогли так точно измерить направление полосы относительно солнечной орбиты, и что центр Млечного Пути оказался столь мало нарушен. Поэтому мы должны вернуться к нашим моделям образования галактик, чтобы увидеть,можно ли воспроизвести эти результаты".
Кристофер Вегг

Источник: mpe.mpg.de

Галактика, сияющая как 300 триллионов Солнц

Астрономы обнаружили во Вселенной ярчайшую галактику, излучающую свет 300 триллионов Солнц. Это инфракрасное излучение, вероятно, исходит из активной черной дыры в центре этой галактики, сияние которой долетает до нас за 12,5 млрд. лет. Для подобных ярких космических объектов астрономы создали новый класс: ELIRGs - чрезвычайно светящиеся инфракрасные галактики (extremely luminous infrared galaxies).

Что находится в центре самой яркой галактики

Почти у всех галактик есть в центре сверхмассивная черная дыра. Наш Млечный Путь - не исключение. Астрономы уже очень давно исследуют роль этих гигантов в образовании и росте галактик в ранней Вселенной. Космический телескоп WISE позволяет им заглянуть в самые дальние регионы Вселенной.

Космический телескоп WISE Фото: © NASA/JPL-Caltech

Светящийся гигант в далеком Космосе

В этом поиске Чао Вэй Цаем (Chao-Wei Tsai) - JPL, Пасадена - и его коллегами уже обнаружен настоящий гигант. Сияние ярчайшей галактики WISE J224607.57-052635.0 достигает Земли через 12,5 млрд. лет. Ее светимость в инфракрасном диапазоне соответствует 300 триллионам Солнц. Поэтому наряду с некоторыми подобными галактиками она занесена астрономами в ELIRGs - класс чрезвычайно светящихся инфракрасных галактик.

"Мы заглядываем здесь в очень интенсивную фазу развития галактики"
Чао Вэй Цай.

Вероятно, это свет материи, поглощаемой черной дырой в центре галактики. Найти такую активную большую черную дыру в ранней Вселенной удается редко. Исследователи предполагают, что центр WISE J224607.57-052635.0 только что пережил особенно сильный всплеск роста.

Крайне прожорливая черная дыра

Но почему эта черная дыра столь гиперактивна и необычайно велика? Исследователи нашли три возможных объяснения:

1. Она могла быть непропорционально большой уже при формировании галактики, как объяснил астроном WISE Петер Айзенхард (Peter Eisenhardt) из JPLaborator.

"Если хотелось бы получить слона, нужно начать с слоненка".
Петер Айзенхард

2. Эта черная дыра разрывает так называемый предел Эддингтона, описывающий, сколько материи максимально может поглотить черная дыра в течение определенного периода. Так как нагретая материя дает мощное излучение, его давление отталкивает поступающее вещество - и ограничивает таким образом емкость черной дыры. Если сверхмассивная черная дыра сумеет преодолеть это ограничение, то она может приобрести такие гигантские размеры.

3. Черная дыра может также обойти предел Эддингтона путем очень медленного вращения, так как тогда окружающий газ меньше нагревается и давление излучения ниже.

"В результате черная дыра может поглощать материю быстрее, чем обычно считалось".
Чао Вэй Цай.

Поэтому настоящая фаза обжорства может длиться у галактического ядра сотни миллионов лет.

Самая яркая галактика - WISE J224607.57-052635.0 - могла бы выглядеть так Фото: © NASA/JPL-Caltech

WISE J224607.57-052635.0 - не единственная галактика в далеком космосе, которая сияет так необычно ярко. Только в данном исследовании астрономы обнаружили 20 подобных объектов. До сих пор они ускользали от наблюдения, так как пыль поглощает большую часть их видимого света. Эти галактики можно рассмотреть только в инфракрасном диапазоне. Высокое расширение телескопа WISE позволило заглянуть за пыльную завесу и подарило нам красоту этих звездных скоплений.

Исследователи полагают, что в ранней Вселенной можно отыскать еще много таких чрезвычайно светящихся галактик и хотят продолжить исследование WISE J224607.57-052635.0 и других ELIRGs, чтобы больше узнавать о причинах их яркости.

Источник: Astrophysical Journal