Монстр прячет от нас тысячи звезд Млечного Пути

Хаббл показал нам тысячи ярчайших звезд скопления Арки, невидимых из-за плотной пылевой завесы.

Астрономы, использующие камеру Wide Field Camera 3, установленную на Космическом телескопе Хаббл (НАСА/ЕКА), представили новое изображение кластера Арки - самого плотного из известных звездных скоплений, которые можно наблюдать в нашей Галактике.

Скопление Арки можно увидеть в созвездии Стрельца, свет от которого до Солнечной системы летит приблизительно 25000 лет. Это совсем юный кластер: его возраст ученые указывают где-то в промежутке 2-2,5 млн. лет. Примерно в 100 световых годах от него находится сверхмассивная черная дыра, которая, как полагают астрономы, затаилась в центре нашей родной Галактики Млечный Путь.

Обнаруженное в 1992 году и представлявшееся тогда компактной группой с десятком (или чуть больше) звезд, скопление оказалось настоящим космическим монстром. В нем тысячи звезд, из которых, по меньшей мере, 160 юных и очень горячих, относящихся к классу О. Они во много раз крупнее, массивнее Солнца и разместились на крохотном (по астрономическим масштабам) участке, радиус которого не превышает нескольких световых лет.

Изображение кластера Арки с множеством молодых, крупных звезд было получено с помощью Хабблa Фото: НАСА/ЕКА

По оценкам астрономов, кластер Арки затмевает почти любое другой звездное скопление в Млечном Пути. Только одна из каждых 10 миллионов звезд нашей Галактики сияет столь же ярко. Этим звездам осталось жить (опять же по космическим меркам) не долго: всего несколько млн. лет. Затем им предстоит сгореть.

Масса звёзд кластера эквивалентна приблизительно 10000 солнечным, а сам он в десять раз тяжелее рассеянных по всей Галактике типичных молодых звездных скоплений вроде кластера Ориона.

Несмотря на яркость, скопление Арки невооруженным глазом рассмотреть нельзя. Его видимый свет там полностью закрыт гигантскими пылевыми облаками. Для наблюдений за этим объектом астрономы используют датчики, собирающие свет рентгеновского, инфракрасного и радиодиапазонов, так как эти длины волны проникают сквозь густые облака пыли.

Предыдущий снимок кластера, сделанный Хабблом, на котором видны дуги и арки

Недавние наблюдения рентгеновской обсерватории Chandra показали вокруг скопления оболочку из газа, нагретого до 60 млн. градусов интенсивными звездными ветрами, образующимися при столкновении звезд с окружающей их средой. Межзвездный газ изобилует тяжелыми элементами, созданными погибшими поколениями звезд. На предыдущем снимке Хаббла рентгеновское излучение показывает этот газ в виде ярких арок, поэтому скопление и получило такое название.

Источник: spacetelescope.org

Новый снимок необычной галактики Messier 84

Астрономы, использующие снимки с телескопа Хаббл, сделали фотографию необычной галактики Messier 84. Это изображение показывает не весь объект, а только его очень интересный центр, и, вероятно, представляет собой лучшее из когда-либо сделанных фото этой области.

Обнаруженная 18 марта 1781 года французским астрономом Шарлем Мессье во время одного из постоянных осмотров ночного неба галактика Messier 84 (M84), известная также как NGC 4374 - объект из каталога Мессье, опубликованного им в окончательной версии в том же году. Кроме M84, Шарль Мессье обнаружил и каталогизировал в тот же день еще восемь объектов.

М84 находится в центре скопления, в густонаселенном внутреннем ядре созвездия Девы недалеко от созвездия Волосы Вероники - от нас приблизительно в 55 миллионах световых лет - и является одной из самых ярких в этом галактическом кластере, состоящем из более тысячи галактик.

Одни ученые считают Мессье 84 образцом линзовидной галактики типа S0, а другие полагают, что это эллиптическая галактика типа E1. В любом случае, у нее нет никакой ярко выраженной спиральной структуры и мало пыли или газа.

Messier 84 Фото: ЕКА/Хаббл/НАСА

Предыдущие наблюдения с помощью спектрографа (Imaging Spectrograph), установленного на борту Хаббла показали в центре этой галактики суперкрупную черную дыру. Астрономы нашли ее, нанеся на карту движение газа и звезд, которые попали на его снимок.

Наряду со своим интересным центром Мессье 84 известна также своими сверхновыми. 1957B обнаружена итальянским астрономом Г. Романо (G. Romano) в 1957 году. Ее звездная величина была равна 13. Сверхновая 1980I была найдена 13 июня 1980 года, когда ее звездная величина достигла 14. Рождение сверхновой звезды 1991bg произошло в галактике 3 декабря 1991 года. Она достигла звездной величины 14.

Галактики созвездия Девы лучше всего видны весной - в марте, апреле и мае. Хотя М 84 - один из самых ярких объектов этого кластера, ее можно увидеть только в мощный бинокль или в небольшой телескоп. В такие приборы галактика Мессье 84 видна как иаленькое слабое овальное пятно света с более ярким центром. При этом, как и для наблюдений за большинством галактик, важно, чтобы небо было темным и ясным.

У малых экзопланет должны быть круговые орбиты

Наблюдения за 74 планетами размером с Землю, вращающимися вокруг далеких звезд, поможет сузить число потенциальных кандидатов в обитаемые миры.

При взгляде сверху на Солнечную систему становится заметно, что орбиты планет вокруг нашего светила напоминают кольца мишени. Каждая планета, включая Землю, придерживается почти круговой траектории, всегда сохраняя одинаковое расстояние до Солнца.

На протяжении десятилетий астрономов интересовал вопрос, являются ли круговые орбиты планет Солнечной системы редкостью в нашей Вселенной. Новый анализ предполагает, что эта орбитальная регулярность - норма, по крайней мере, для систем с такими небольшими планетами, как Земля.

В статье, опубликованной в Astrophysical Journal, исследователи Массачусетского технологического института (MIT) и Университета Орхуса в Дании сообщается, что 74 экзопланеты вращаются вокруг своих центральных звезд по круговым орбитам, как и планеты Солнечной системы. Они резко контрастируют с более массивными экзопланетами, часть которых подходит очень близко к своим светилам, а затем далеко уносится по весьма вытянутым - эксцентрическим орбитам.

"Двадцать лет назад мы знали только о нашей Солнечной системе, где всё было круглым, и поэтому все ожидали повсюду круговые орбиты планет. Тогда мы начали находить гигантские экзопланеты и вдруг обнаружили целый ряд странностей. Остался открытым вопрос, годится ли это для меньших планет. Мы считаем, что, вероятно, и для малых планет круговые орбиты являются нормой".
Винсент Ван Эйлен (Vincent Van Eylen), аспирант кафедры физики MIT

По его мнению, это хорошая новость для поисках жизни в других местах. К обитаемым планетам земного типа предъявляются среди ряда других следующие требования:

• размер с Землю - планета должна быть маленькой и достаточно компактной;
• она каменистая, а не газовая;
• планета вращается по круговой орбите, так как это будет поддерживать стабильный климат круглый год.

На экзопланете с более эксцентрической орбитой могут возникнуть значительные колебания климата, так как она будет то приближаться, то удаляться от своей звезды.

Схематичное изображение орбит планет Солнечной системы

В прошлом исследователи вычислили орбитальные данные крупных экзопланет - "газовых гигантов", используя радиальную скорость - метод, которым измеряется движение звезды. Поскольку планета вращается вокруг звезды, гравитационная сила той будет тянуть ее к звезде, заставляя двигаться по образцу, отражающему орбиту планеты. Тем не менее, этот метод для крупных планет является самым успешным, так как них достаточная гравитация для влияния на свои звезды.

Меньшие планеты исследователи обычно находят с помощью метода "транзита". При этом они изучают свет, испускаемый звездой и ищут в нем затемнения или "транзиты", которые показывают, когда планета закрывает звезду, проходя перед ней и на мгновение уменьшая ее свет. Обычно таким способом можно заметить планету, а не ее орбиту. Но Ван Эйлен и его коллега Саймон Альбрехт (Simon Albrecht) из Университета Орхуса разработали способ подбора орбитальной информации из данных о транзитах звезд.

Сначала они собирались рассчитать по массе и радиусу звезды, сколько времени понадобится планете, чтобы обойти звезду, если ее собственная орбита будет круглой. Масса и радиус звезды определяется по ее гравитации, которая, в свою очередь, влияет на скорость движения планеты вокруг звезды.

Вычислив орбитальную скорость планеты по круговой орбите, они могли оценить длительность транзита. Если расчетный транзит соответствовал бы фактическому, то орбита планеты должна быть круглой. Если бы транзит был более длительным или коротким, то орбита должна быть более вытянутой или эксцентричной.

Система Кеплер-444: планеты были обнаружены методом транзита по диску их звезды Фото: NASA

Для получения данных о транзитах команда просмотрела сведения, собранные за прошлые четыре года обсерваторией "Кеплер" - космическим телескопом НАСА, который осматривает часть неба в поисках обитаемых планет. Он проконтролировал яркость более 145000 звезд, только часть которых была подробно характеризована.

Команда выбрала для изучения 28 звезд, масса и радиус которых ранее были вычислены астросейсмологическим методом, которым измеряют звездные пульсации, отражающие массу и радиус звезды.

Эти 28 звезд имеют мультипланетарные системы (всего 74 экзопланеты). Исследователи получили данные Кеплера по каждой из них, фиксируя не только возникновение транзитов, но и их продолжительность. Учитывая массу и радиус звезд, команда вычислила длительность транзита каждой планеты, если ее орбита была круглой, а затем сравнила расчетную и фактическую продолжительность по данным Кеплера.

Длительность транзитов совпала, поэтому исследователи предположили, что все 74 экзопланеты имеют круглые орбиты. Ван Эйлен считает что орбитальные результаты для этих небольших планет могут объяснить, почему орбиты крупных планет более эксцентрические.

Источник: newsoffice.mit.edu

Посланники конца темных веков Вселенной

Международная команда, куда вошли ученые Центра астрономии Гейдельбергского университета (ZAH), заглянула в раннюю Вселенную.

Обнаруженную троицу "космических Масуфаилов", которым приблизительно по 13 млрд. лет, эксперты относят к самым первым поколениям звезд, возникших после окончания "темных веков" Вселенной. Химические свойства этих крайне редких небесных тел позволяют по-новому взглянуть на события, которые должны были привести к возникновению звезд.

Считалось, что первые звезды должны были быть очень массивными и сиять особенно ярко. По последним наблюдениям, в ранней Вселенной были до сих пор неизвестные явления, при которых могли рождаться и более мелкие звезды. Этот вывод базируется на анализах, частично проводившихся в обсерватории Кенигштуль и в Институте теоретической астрофизики (оба учреждения относятся к ZAH).

Художественное изображение первых звезд во Вселенной Фото: NASA/WMAP Science Team

Возникшей в результате Большого Взрыва Вселенной уже около 13,8 млрд. лет. Раскаленный газ "облака взрыва" постоянно расширялся и охлаждался. В совершенно пустом Космосе тогда не было ни единой звезды, поэтому ученые называют этот период "темными веками" Вселенной. Примерно через 400 млн. лет образовались первые звезды. Из-за химического состава их исходных газов, оставшихся после Большого Взрыва: главным образом водорода, гелия и лития, их массы должны были в 10-100 раз превышать солнечную.

Поэтому древние звезды были необычайно яркими, но сияли только несколько миллионов лет, так как быстро исчерпали свое ядерное горючее. Распались эти старейшины Вселенной после гигантских взрывов, при которых высвобождались более тяжелые химические элементы, "использованные" последующими поколениями звезд. Точное химическое исследование этого второго поколения звезд позволит сделать выводы о свойствах первых звезд.

Звезды были яркими, но недолговечными Фото: Nasa/WMAP Science Team

Три звезды-Мафусаила были обнаружены благодаря наблюдениям, проведенным в Парижской обсерватории командой астрономов во главе с доктором Пиркарло Бонифачо (Piercarlo Bonifacio). Кроме водорода и гелия эти объекты содержат очень незначительное количество других химических элементов, в том числе поразительно много углерода. Поэтому астроном доктор Паоло Моларо (Paolo Molaro) из астрономической обсерватории в Триесте предполагает, что они принадлежат к особому, совершенно новому, классу первых звезд.

Программа поиска таких объектов была начата доктором Элизабеттой Каффау (Elisabetta Caffau), сотрудником обсерватории в Кёнигштуле и университета Гейдельберга. Она проводилась на базе Европейской южной обсерватории (ESO) в Чили. Чтобы более точно определить очень слабые частоты элементов, ученые используют компьютерное моделирование звездных атмосфер. Эти модели разработаны доктором Гансом-Гюнтером Людвигом (Hans-Günter Ludwig), исследователем обсерватории в Кёнигштуле.

Образование звезд Анимация: Nasa/WMAP Science Team

Процессы, способствовавшие формированию первых звезд во Вселенной изучаются в Институте теоретической астрофизики рабочей группой во главе с профессором, доктором Ральфом Клессеном (Ralf Klessen). По его мнению, углерод играет важную роль в ранней Вселенной как "охлаждающее средство", способствующее втягиванию межзвездного газа в звезду. Чем лучше охлаждение, тем меньшие звезды могут образовываться. Но даже с углеродом первые звезды должны были быть минимум в десять раз массивнее обнаруженных.

"Наверное, межзвездная пыль была хладагентом, с помощью которого могли образовываться недавно открытые звезды с малой массой. Сейчас мы собираемся исследовать это в деталях".
Профессор, д-р Ральф Клессен

Недавние открытия позволяют по-новому взглянуть на процессы периода появления первых звезд. Исходя из них, звезды должны были возникать не по одиночке, а группами, подчеркивает профессор Клессен. Массивные звезды взорвались уже через несколько миллионов лет, но гораздо раньше, чем было принято считать.

"Только тогда более легкие элементы, такие как углерод или кислород, могли быть выброшны достаточно далеко в космос, чтобы там их могли использовать новые звезды с меньшей массой, но более долговечные".
Профессор, д-р Ральф Клессен

Абсолютно непонятно, почему у этих трех недавно обнаруженных звезд не найдено никаких следов лития, хотя он содержится в исходном газе. Доктор Марко (Marco Limongi Лимонги) из обсерватории Рима, участник международной исследовательской команды, считает, что этот вопрос ждет в дальнейшем своего решения.

Источник: uni-heidelberg.de

Новые снимки нитевидных структур Млечного Пути

Наблюдения космической обсерватории ЕКА Herschel показали, что наша Галактика пронизана нитевидными структурами по всей шкале длин волн. Они повсюду: от близлежащих облаков, состоящих из клубов нитей длиной в несколько световых лет, до гигантских образований, растянувшихся уже на сотни световых лет в спиральных рукавах Млечного Пути. Данные телескопа Гершель пробудили интерес астрономов к изучению нитей, подчеркнув важную роль этих структур в формирование звезд.

Это три новых снимка огромных газопылевых волокнистых структур, сделанных телескопом Гершель. Изображения космической обсерватории показывают, каким образом в Млечном Пути распределена материя.

G49 глазами космического телескопа Гершель

Из смеси вещества выходят длинные и слабые нити, принимающие сложные формы, так как газ и пыль внутри структур уплотняются и остывают. У двух из них даже проявляют «головы» - яркие клубы материи на кончике тонкой нити.

У этих нитей длиной более 100, а шириной - 10 световых лет, входящих в число самых известных из когда-либо замеченных в Галактике, масса превышает солнечную в тысячи и даже в несколько десятков тысяч раз. И в этих огромных масштабах они показывают нитевидное распределение материи, которое телескоп Гершель наблюдал в близлежащих областях звездообразования Млечного Пути.

G47 глазами космической обсерватории Гершель

Хотя пыль лишь незначительная составная часть этой космической смеси, она ярко сияет в дальнем инфракрасном и субмиллиметровом волновых диапазонах, исследуемых телескопом Гершель. Это позволило астрономам впервые выявить в этом запутанном клубке самые прохладные и плотные участки, показанные красным и желтым на этом ложном цветовом изображении (в видимом свете такая палитра глазу человека не видна).

Нити усеяны более яркими сгустками. Это космические инкубаторы, где формируются зародыши новых поколений звезд. Синее и фиолетовое свечение нечетких пятен, которые так украшают нити, показывает регионы более горячего вещества. Они обусловлены жестким излучением входящих в эти области новорожденных звезд.

G64 глазами телескопа Гершель

До снимков космической обсерватории Гершель были известны только две таких гигантских нити, как эти. Сейчас астрономы использовали данные телескопа, чтобы открыть несколько новых, проходящих через спиральные рукава Млечного Пути. Они полагают, что это первые структуры такого вида, так как межзвездное вещество начинает объединяться, что приводит, в конечном итоге, к образованию звезд.

Телескоп Гершель был запущен ЕКА 14 мая 2009 года и завершил научные наблюдения 29 апреля 2013.

Источник: esa.int

Телескоп ALMA увидел вспышку на красном гиганте

Зоркий телескоп ALMA заметил вспышку на красном гиганте Mira A.

Наблюдения с помощью телескопа ALMA показали гигантскую вспышку на поверхности красного гиганта - звезды Мира А. Такая активность одного из самых близких и известных красных гигантов, знакомая нам по Солнцу, стала неожиданностью для астрономов. Это открытие поможет объяснить, как ветры гигантских звезд воздействуют на экосистему нашей Галактики.

Изображения ясно показывают систему двойной звезды, Mira A и Mira B, но это еще не все. Впервые зафиксированы детали на поверхности Мира А в миллиметровом диапазоне волн.

"У Алмы настолько острое зрение, что мы можем начать видеть детали на поверхности звезды. Часть поверхности звезды не только чрезвычайно яркая, но и изменяет светимость. Это, должно быть, гигантская вспышка, и мы думаем, что то, что несколько лет наблюдали рентгеновские телескопы, связано с вспышкой".
Уоутер Влеммингс (Wouter Vlemmings), астроном Технологического университета Чалмерса, возглавлявший команду

Результаты исследования были недавно опубликованы в Astronomie & Astrophysik.

Художественное изображение гигантской вспышки на поверхности красного гиганта Мира А: материя перетекает в компаньонку звезды, белый карлик Мира B Фото: Катя Линдбломом, CC BY-NC-ND 4.0

Такие красные гиганты, как звезда Mira A, являются важными компонентами экосистемы нашей Галактики. В конце жизни они теряют свои внешние слои, исходящие в Пространство в виде неровных дымных звездных ветров. Эти ветры несут тяжелые элементы, из которых могут возникать новые звезды и планеты. Большая часть углерода, кислорода, азота наших тел тоже образовалась в звездах.

Имя Мира означает на латыни "замечательный". Этот гигант знали еще много веков назад как одну из самых известных переменных звезд. Ее хорошо видно невооруженным глазом. Но для получения более четкого изображения нужен хотя бы слабый телескоп.

Мира, удаленная от Земли на 420 световых лет, находится в созвездии Кита

Это двойная система, состоящая из звезд приблизительно такой же массы, как Солнце: плотного горячего белого карлика - звезды Мира B - и прохладного красного гиганта - Мира A. Компаньоны вращаются друг вокруг друга примерно на расстоянии, как между Плутоном и Солнцем.

"Мира является ключевой системой для понимания, как такие звезды, как наше Солнце, достигают конца своей жизни, и какое значение имеет для пожилой звезды наличие близкого компаньона".
София Рамстедт (Sofia Ramstedt), астроном в университете Упсалы, соавтор исследования

Солнце проявляет активность, вызываемую магнитными полями. Иногда солнечные бури испускают частицы, из которых состоит солнечный ветер, создающий полярные сияния на Земле.

"Наблюдение вспышки на Мире А свидетельствует о том, что магнитные поля также играют свою роль для ветров красных гигантов".
Уоутер Влеммингс

Новые изображения дают астрономам возможность четко, как никогда, увидеть Mira B, которая находится так близко к своему спутнику, что потоки вещества перетекают от одной звезды к другой.

Телескоп ALMA

Работа проводилась в рамках первых наблюдений ALMA, когда антенны телескопа разместили на максимальном расстоянии друг от друга. Впервые таким путем было получено максимальное разрешение. Мира была одной из целей этой кампании наряду с молодой солнечной системой, гравитационно-линзовой галактикой и астероидом.

В дальнейшем Уоутер Влеммингс и его команда планируют новые, более детальные, наблюдения за Мирой и другими подобными звездами.

Источник: chalmers.se

Происхождение ударных волн в джете галактики

В галактике 3C 264 на различных скоростях сталкиваются два облака высокоэнергетических заряженных частиц. Этот процесс обнаружил космический телескоп Хаббл.

В примерно 300 млн. световых лет отделяют нас от галактики 3С 264, где можно наблюдать струю газа, исходящую из центральной черной дыры - так называемый джет (Jet). Заряженные частицы движутся в нем почти со скоростью света. Поэтому такие структуры называются "релятивистскими струями". Исследователи во главе с Эйлин Т. Мейер (Eileen T. Meyer) - Space Telescope Science Institute, Балтимор, штат Мэриленд - наблюдали с помощью Хаббла, как в этом джете распространяются внутренние ударные волны.

Джет радиогалактики 3C 264 Фото: Hubble/Baldi, R. D./Capeti, A

Хаббл следил за развитием джета галактики 3C 264 на протяжении 20 лет. Пятно "B" (обведено красным) настигает со временем более слабое пятно "C" (справа). При этом регион становится светлее, так как газовые массы сталкиваются здесь с высокой скоростью, создавая ударные волны и сильно нагреваясь. Чтобы выделить струю на этих снимках, свечение галактики и области ее ядра было определено путем расчетов. Исследователи использовали для этого снимки Хаббла за 20 лет.

Как оказалось, светлое пятно "B" движется в релятивистской струе с семикратной скоростью света. Это только кажущаяся скорость, которая получается из-за проекционных эффектов, так как превысить скорость света в нашей Вселенной невозможно. "B" находится ближе к ядру Галактики, чем более удаленное пятно "C", которое перемещается "только" с 1,8-кратной скорость света. Затем высокоскоростное пятно настигает медлительного "соседа".

За релятивистской струей галактики 3C 264 велось наблюдение в течение 20 лет Фото: © Мейер, ET и др

После встречи "B" с "C", произошедшей в 2014 году, оба пятна стали примерно на 40 % светлее. Они состоят из горячих газов и создают при столкновении ударные волны, нагревающие заряженные частицы. Кроме того, в этом регионе возникают сильные магнитные поля, поглощающие последующую энергию и джет испускает высокоэнергетическое рентгеновское излучение.

С помощью этих наблюдений впервые после того, как внутренние ударные волны были предсказаны астрофизиками, удалось проследить их развитие непосредственно в джете галактики. Дальнейшие исследования позволят ученым лучше понять процессы, происходящие в зоне столкновения.

Источники: nature.com,
hubblesite.org