"Хаббл" рассмотрел странный космический квартет

Новый снимок телескопа "Хаббл" (НАСА/ЕКА) показывает четыре космических компаньона. Квартет Hickson Compact Group 16 (сокращенно - HCG 16) является частью группы галактик с бурным звездообразованием, приливными хвостами, слиянием галактик и черными дырами.

В него входят (слева направо) NGC 839, NGC 838, NGC 835, NGC 833 - четыре из семи галактик, составляющих всю группу. Их пылающие золотом центральные области и тонкие газовые хвосты ярко сияют на фоне, усеянном более далекими галактиками.

Фото: НАСА , ЕКА , ESO

Компактные группы представляют несколько известных самых плотных концентраций галактик. Это идеальные лаборатории для изучения странных и удивительных явлений. В частности, Hickson Compact Groups по классификации астронома Пола Хиксона, проведенной в 1980-х гг., удивительно многочисленна и включает необыкновенно большое количество галактик с странными свойствами и поведением.

HCG 16 - тоже не исключение. Галактики внутри группы взрываются бурными вспышками звездообразования и отличаются очень яркими центрами. В одной этой группе, астрономы обнаружили две Liner-галактики, одну сейфертовскую галактику II типа и три галактики со вспышками звездообразования.

Эти три типа галактик все совершенно разные, и каждый из них может помочь нам узнать о Космосе что-то новое. Динамические галактики со вспышками звездообразования рождают новые звезды с гораздо большей скоростью, чем остальные их сверстники. В ядрах Liner-галактик, излучающих радиацию, находится нагретый газ. На этом изображении мы видим Liner-галактику NGC 839 и ее компаньоа - яркую инфракрасную галактику NGC 838 с бурным звездообразованием и без центральной черной дыры.

Остальные галактики - NGC 835 и NGC 833 - обе сейфертовские галактики II типа с необыкновенно ярко светящимися ядрами при наблюдении не в видимом свете, а на других длинах волн. Они скрывают в своих центрах активные сверхмассивные черные дыры.

Изображение с наземного телескопа региона вокруг HCG 16 Фото: НАСА, ЕКА, Оцифрованные Sky Survey 2

Рентгеновское излучение, исходящее из черной дыры в NGC 833 (справа) настолько мощное, что, вероятно, она потеряла газ и пыль в результате прошлого взаимодействия с другими галактиками. Не менее драматическая история отличает NGC 839 (слева). Возможно, из-за слияния галактик в недавнем прошлом справа образовались длинные хвосты светящегося газа, простирающиеся очень далеко от галактик.

Новое изображение использует наблюдения с "Широкоугольной планетарной камеры 2" (Wide Field Planetary Camera 2), объединенные с данными "Многорежимного инструмента", установленного в Чили на "Новом технологическом телескопе" (New Technology Telescope) ESO. Версия этого изображения была сделана в рамках конкурса обработки изображений "Хаббла" его участниками - Жан-Кристофом Ламбри (Jean-Christophe Lambry) и Марком Кэнэйлом (Marc Canale).

Источник: spacetelescope.org

Телескоп ALMA точно измерил массу черной дыры

Группа исследователей, возглавляемая Кеко Ониши (Kyoko Onishi), проводила с помощью комплекса телескопов ALMA наблюдения за спиральной галактикой с перемычкой NGC 1097 и обнаружила, что у ее центральной сверхмассивной черной дыры (SMBH) масса в 140 млн. раз превышает солнечную. Результат этого исследования основан на данных ALMA, полученных в рамках двухчасового наблюдения, которое свидетельствует о выдающихся возможностях ALMA в измерении массы SMBH.

В центре большинства галактик во Вселенной есть крупная черная дыра. Так как эти черные дыры имеют массу от нескольких миллионов до десятков миллиардов солнечных, их называют "сверхмассивными черными дырами" (SMBHs). Масса является важным параметром для понимании эволюции галактик, так как считается, что черные дыры и галактики развиваются одновременно. Недавние результаты наблюдений свидетельствуют о взаимосвязи между массой SMBH и массой/светимостью центральной выпуклости галактики. Это означает, что SMBHs могут играть ведущую роль в росте и развитии галактик.

Есть несколько методов вычисления массы сверхмассивной черной дыры, один из которых использует собственное движение звезд и мегамазеров (астрофизических объектов, испускающих сильные радиоволны) и применяется к наблюдаемым объектам. Но этот метод измерения сложен и не подходит для большинства галактик, так как требует наблюдений за областями вокруг SMBH с очень высоким угловым разрешением (*1 и *2).

Другой метод использует динамику ионизированного газа в выпуклости галактики. Однако этим способом трудно точно измерить массы черных дыр в большом количестве галактик. Кроме того, его применение часто ограничено эллиптическими галактиками. Поэтому этот метод также нельзя считать универсальный для измерения масс SMBH во всех типах галактик.

Альтернативой этим обычным методам является определение массы SMBH по динамике молекулярных газов в центральной области галактики, сформулированное Дэвисом и его командой (ESO). Преимущество этого способа в том, что молекулярный газ является менее чувствительным к условиям окружающей среды по сравнению со звездами и ионизированным газом. Поэтому движение зависит от гравитации SMBH и его легче измерить. Наблюдения за галактикой NGC 4526 проводились с помощью радиотелескопа CARMA в течение десятков часов. Ученые вычислили этим методом массу центральной сверхмассивной черной дыры линзовидной галактики.

Однако NGC 1097 - спиральная галактика с перемычкой. Последние результаты наблюдений указывают на взаимосвязь между массой SMBH и свойствами галактики, которые варьируются в зависимости от их типа. Поэтому важно получить точные значения массы сверхмассивной черной дыры в различных типах галактик, подчеркнул Ониши.

Центральная область галактики NGC 1097, снятая ALMA: скорость газа HCN показана цветом и наложена на оптическое изображение "Хаббла" (красный цвет - газ удаляется, а фиолетовый - приближается)
Фото: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), К. Ониши (SOKENDAI), Хаббл

Исследовательская группа сделала точные измерения распределения и кинематики молекулярного газа, наблюдая с помощью ALMA эмиссионные линии цианистого водорода (HCN) и формила (НСО +), и затем исследовала гравитационное движение молекулярного газа, создав несколько астрофизических моделей. В результате вычислений было установлено, что центральная черная дыра NGC1097 имеет массу в 140 млн. раз больше солнечной. Это первое измерение массы SMBH с использованием этого метода в галактиках позднего типа (например, в спиральных и спиральных галактиках с перемычкой).

Измерение массы сверхмассивных черных дыр является первым шагом к раскрытию тайн формирования и совместного развития галактик и SMBHs и свидетельствует о прекрасных возможностях комплекса телескопов ALMA в этой области.

Источник: nao.ac.jp

Найдена "популяция III" - первые звезды Вселенной

Они стояли у начала всех начал: первые звезды во Вселенной не только несли в космос свет, они создали почти все существующие сейчас элементы. Много лет астрономы пытаются поймать отблеск так называемой звездной "популяции III" Наконец, это удаось. С помощью  Европейской южной обсерватории (ESO) ученые обнаружили в центре очень далекой галактики легкий отсвет - типичный признак первого поколения звезд.

"Мы - звездная пыль" - это больше, чем просто поэтическое сравнение. Большинство элементов в нашем теле когда-то действительно образовалось внутри звезд. Сначала из водорода, гелия и следов лития - единственных существовавших после Большого Взрыва элементов - возникли путем ядерного синтеза остальные представители периодической системы. Главную роль в этом сыграла, по известной теории, так называемая популяция III - первое поколение звезд, появившихся после Большого Взрыва.

"Это были звезды, которые сформировали первые тяжелые атомы и тем самым, в конечном счете, сделали возможным наше существование".
Дэвид Собрал (David Sobral), руководитель исследования, Университет Лиссабона

Как известно, звезды популяции III были настоящими раскаленными гигантами с массами от сотен до тысяч солнечных. Поэтому они настолько быстро истощали свои запасы горючего, что взрывались в сверхновые через пару миллионов лет.

Первые звезды были удивительно яркими, но с необычной световой характеристикой. Именно это так затрудняет поиск ранних гигантов: они были недолговечны и светили в то время, когда Вселенная только начинала постепенно становиться прозрачной. Поэтому астрономам никак не удавалось отыскать эти неуловимые солнца.

Художественное изображение галактики CR7
Фото: ESO/М. Kornmesser

Собрал и его коллеги использовали несколько самых сильных телескопов, чтобы отыскать следы звезд этой популяции III. Они просматривали многочисленные далекие галактики, относящиеся ко времени, когда Вселенной было всего около 800 млн. лет. Одна из них, с каталожным номером CR7, особенно бросалась в глаза, так как она сияла ярче всех других галактик того времени.

"Это открытие превзошло все наши ожидания, так как мы не рассчитывали найти такую яркую галактику".
Дэвид Собрал

Дальнейшие исследования показали, что интенсивное излучение не может исходить из активной черной дыры в центре галактики, потому что отсутствуют типичные для этого эмиссии: как рентгеновские, так и радиовыбросы.

Но это было еще не все. Когда астрономы анализировали с помощью телескопа VLT (ESO) световой спектр из особенно яркой области этой галактики, они обнаружили удивительный факт: хотя были найдены типичные для звезд сигналы ионизируемого гелия, там не было никаких спектральных признаков более тяжелых элементов. А именно они характеризуют звезды популяции III.

"Когда мы шаг за шагом открывали природу CR7, мы начали понимать, что галактика имела каждый отдельный признак, ожидаемый от звезд популяции III. Ничего более захватывающего быть не может ".
Дэвид Собрал

Все свидетельствовало о том, что исследователи наконец нашли долгожданное доказательство существования самых первых поколений звезд.

"Еще в детстве я хотел знать, откуда берутся элементы. Затем я выяснил, что они были сформированы первым поколением звезд в ранней Вселенной - с этого открытия мы действительно начинаем впервые видеть такие объекты".
Йоррют Матте (Jorryt Matthee), соавтор исследования, Университет Лейдена

Астрономы теперь надеются больше узнать о звездах популяции III и их свойствах. Первые наблюдения уже показали, что внутри галактики CR7 есть красноватые и голубоватые звездные скопления. Эти ранние звезды, как и было предсказано, сформированы несколькими волнами.

С помощью телескопа VLT, микроволнового телескопа ALMA и космического телескопа Хаббл ученые хотят отыскать новые кандидатуры и подтвердить уже ранее найденные звезды популяции III.

Источник: arxiv.org

Что находится на поверхности черной дыры?

По мнению профессора физики Самира Матура (Samir Mathur), Университет штата Огайо, США, поверхность черной дыры - вовсе не "огненная стена", как думают многие. От нее зависит природа Вселенной.

Считается, что черные дыры - абсолютно безжалостные убийцы, заглатывающие и разрушающие все, что оказывается в зоне их воздействия. Однако Самир Матур не согласен с этой теорией. Он нашел в ней лазейку и математически доказал, что черные дыры не обязательно несут гибель всем угодившим туда объектам. Профессор утверждает в материалах, опубликованных на arxiv.org, что можно даже не заметить, как весь наш мир окажется в черной дыре.

Самир Матур

На основе теории космических струн Матур продемонстрировал еще десять лет назад, что черные дыры - это фактически "пушистые шары" (fuzzball). Монстры, уничтожающие все подряд, в его гипотезе оказываются запутанными в клубки космическими струнами. Эта теория способствовала разрешению некоторых противоречий в представлениях физиков о черных дырах.

Но заключение группы ученых, пытавшихся недавно разрабатывать теорию Матура, гласит, что поверхность "пушистых шаров" представляет собой смертельную для всех и вся "огненную стену".  Однако Матур совместно с возглавляемой им научной группой, подробно исследовал черные дыры на основе своей теории, пришел к совершенно иному выводу. По его мнению, черные дыры - не убийцы, а нечто похожее на "копировальные машины", создающие почти совершенные голограммы всего, что касается их поверхности. Такие голограммы, как и прежде, продолжают свое существование.

Предметом спора и является это "несовершенство". В физике есть гипотеза комплиментарности, которая впервые была предложена Леонардом Сасскиндом в 1993 году. Исходя из нее, любая голограмма, созданная черной дырой, будет точной копией оригинала. Сторонники обеих теорий - как "пушистых шаров", так и "огненной стены" - математически пришли к выводу, что строгая комплиментарность не возможна и идеальная голограмма на поверхности черной дыры сформироваться не может.

Модель черной дыры Фото: Alain Riazuelo, Национальное агентство исследований Франции, Википедия

Матур и его коллеги в последней работе математически доказали, что эту возможность. Их выводы не означают, что сторонники теории "огненной стены" допустили математическую ошибку. Обе стороны просто основывают свои расчеты на различных предположениях, поэтому и получили разные ответы. Одна группа отвергает идею "несовершенства" в данном конкретном случае, а другая нет.

Стивен Хокинг замечательно сказал, что Вселенная была несовершенна с первых мгновений ее существования. Без несовершенного рассеивания материала, созданного при Большом взрыве, гравитация не смогла бы соединить атомы, из которых состоят галактики, звезды, планеты - и мы. Поэтому разрешение спора о теориях "пушистых шаров" и "огненной стены" зависит от того, могут ли физики признать, что черные дыры несовершенны, как и остальная часть Вселенной.

"Нет такого понятия, как идеальная черная дыра, потому что каждая черная дыра имеет свои отличия".
Самир Матур.

Источник: news.osu.edu

Астрономы создают модели планет похожих на Землю

В сообщении ученых, опубликованном неделю назад в Astrophysical Journal, говорится, что ультрафиолетовое излучение, исходящее от звезд, способно вызвать изменения их планет. Для изучения возможных биологических процессов на экзопланетах, находящихся в обитаемой зоне своих солнц, создается множество компьютерных моделей.

Лиза Кальтенеггер

По мнению директора нового Института имени Карла Сагана в Корнелле, адъюнкт-профессора астрономии Лизы Кальтенеггер (Lisa Kaltenegger), необходимо установить, какие дозы ультрафиолетового излучения могут получать возникающие землеподобные планеты - от этого зависит, будет оно приносить вред или пользу - и просчитать, какие последствия может вызвать интенсивность ультрафиолета для зарождения жизни.

Сара Рьюеймер

Исследование было подготовлено ведущим автором статьи Сарой Рьюеймер (Sarah Rugheimer), научным сотрудником Института имени Карла Сагана; Антигоной Сегура (Antigona Segura) из Национального автономного университета Мексики, Димитаром Сасселовым (Dimitar Sasselov) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики и Лизой Кальтенеггер.

"Мы собираемся рассмотреть все виды планет на всех стадиях их развития, но хотели бы взять за образец того, что можно увидеть, четыре вида эпох из истории Земли. В следующих сериях проектов нас ожидает возможность наблюдать широкое разнообразие экзопланет".
Сара Рьюеймер

Глубоко заглянув в историю Земли, Рьюеймер и соавторы работы создали первую модель экзопланеты земного типа в эпоху, существовавшую до биотического мира, с атмосферой, где доминировал углекислый газ, как на ранней Земле 3,9 миллиарда лет назад.

В соответствии с этапами зарождения жизни, вторая эпоха, существовавшая на нашей планете приблизительно 2 миллиарда лет назад, отмечена первым появлением кислорода, а с ним возникла активная биосфера и начался процесс биосинтеза. Количество кислорода, вырабатываемого первыми цианобактериями, начало расти и достигло текущего уровня концентрации - 1 %.

"Это не просто сумма ультрафиолетового излучения, но и определенные типы ультрафиолетового излучения, которое влияет на биологию. В дополнение к простому учету общей суммы радиации мы рассматриваем, какие длины волны являются самыми разрушительными для ДНК и других биомолекул".
Сара Рьюеймер

Третью модель группа создала по образцу эпохи, когда примерно 800 млн. лет назад на Земле началась многоклеточная жизнь и кислород повысился приблизительно до 10 % нашего сегодняшнего уровня.

Четвертая модель соответствует современной эпохе Земли с атмосферой соотношение кислорода и углекислого газа приблизительно 700:1.

Художественное изображение обитаемой планеты с двумя спутниками, вращающtйся вокруг красного карлика
Фото: Дэвид А. Агилар (CFA)

Во всех эпохах после повышения количества кислорода у самых горячих и самых холодных звезд радиация воздейтсвует биологически менее эффективно. У самых горячих это происходит из-за увеличения защитного озонового слоя, а у самых холодных - из-за уменьшения абсолютного ультрафиолетового потока.

Сара Рьюеймер, проводившая исследование, будучи докторантом Гарвардского университета, объяснила, что астробиология привлекает исследователей разных дисциплин.

"Эта работа обеспечивает связь астрофизических условий для зарождения жизни, которые мы ожидаем найти на других планетах, с происходившим здесь, на Земле".
Сара Рьюеймер.

Финансирование этого исследования предоставил Фонд Симонс.

Источник: news.cornell.edu

Ученые нашли метан в марсианских метеоритах

Фото: Michael Helfenbein

Ученые обнаружили метан в образцах, взятых из марсианских метеоритов.

Нью-Хейвен, Коннектикут, США - Международная команда исследователей обнаружила следы метана в метеоритах с Красной планеты. Это может стать подсказкой в поисках жизни на Марсе, так как метеориты содержат газы в той же пропорции и с тем же самым составом изотопов, как и марсианская атмосфера.

Исследователи изучили образцы, взятые из шести метеоритов вулканической породы, зародившихся на Марсе. Все шесть содержали метан, который ученые измерили, раздробив породу и пропустив возникший газ через масс-спектрометр. Команда исследовала также два метеорита другого происхождения, содержавшие меньшее количество метана.

Открытие указывает на возможность использования метана как источник питания элементарными формами жизни, находящимися под поверхностью планеты. На Земле микробы это делают в самых разных средах.

Фото: Michael Helfenbein

"Другие исследователи будут стремиться повторить эти результаты, используя альтернативные средства и методы измерений. Наши выводы могут, вероятно, использоваться в моделях астробиологов и в экспериментах, нацеленных на понимание, может ли быть сегодня жизнь под поверхностью Марса".
Шон Мак-Магон (Sean McMahon), сотрудник Йельского университета, постдокторант кафедры геологии и геофизики, соавтор работы

Открытие было частью совместного исследовательского проекта, возглавляемого Университетом Абердина в сотрудничестве с шотландскими университетами:

• Экологическим Научно-исследовательским центром,
• Университетом города Глазго,
• Университетом Брока в Онтарио,
• Университетом Западного Онтарио.

"Одним из самых захватывающих событий в исследовании Марса было предположение о наличии метана в марсианской атмосфере. Недавние и предстоящие миссии НАСА и Европейского космического агентства, соответственно, рассматривают это, однако, до сих пор неясно, откуда метан поступает и даже действительно ли он там есть. Однако наше исследование является мощным свидетельством того, что породы на Марсе содержат большие резервуары метана".
Профессор Джон Парнелл (John Parnell), Университет Абердина, руководитель исследования

Соавтор работы, Найджел Блэми (Nigel Blamey), из Университета Брока пояснил, что команда планирует расширить свое исследование, анализируя другие метеориты.

Мак-Магон отметил, что подход команды может оказаться полезным в будущих экспериментах марсохода.

"Даже если марсианский метан непосредственно не питает микробов, он может сигнализировать о присутствии теплой, влажной, химически реактивной окружающей среды, где могла бы процветать жизнь".
Мак-Магон

Источник: Yale University

Астрономы заглянули радиотелескопом NOEMA в "Глаз Медузы"

Фото: IRAM

Новые технологии мощного радиотелескопа NOEMA расширяют наши представления о химическом формировании звезд. Европейские ученые открыли ранее неизвестную область звездообразования - "Глаз Медузы".

NOEMA, самый большой миллиметровый радиотелескоп Северного полушария, представил свой первый астрономический снимок ранее неизвестной области бурного звездообразования в паре взаимодействующих галактик NGC 4149 - "Слиянии Медузы' (Medusa merger). Это яркое столкновение двух галактик в более 100 млн. световых лет от Земли.

Наблюдения, проводимые IRAM во французских Альпах с использованием новой обсерватории NOEMA, показывают гигантскую область (диаметром приблизительно 500 световых лет) недавно образовавшихся массивных звезд в центре "Глаза Медузы", центральной области "Слияния Медузы", изобилующей газом. Новорожденные звезды все еще "завернуты в пеленки" пыльных облаков и полностью скрыты от глаз в видимом свете.

Многоволновое изображение показывает оранжевым цветом 'Глаз Медузы', расположенный под черной дырой в центре NGC 4149 (белым и зеленым) Фото: IRAM

"Слияние Медузы" было уже нанесено на карту и другими обсерваториями, но ни одна до сих пор не обнаружила в "Глазе Медузы" наличия этой области с высокой плотностью газа. Новое открытие не только доказало существование региона, оно имеет также важное значение для нашего понимания происхождения Вселенной и может повлиять на будущие методы ведения поиска.

Предыдущие исследования "Слияния Медузы" применяли угарный газ (CO) - наиболее распространенную молекулу, используемую в радио-наблюдениях на миллиметровых волнах. Но они не выявили каких-либо деталей потенциальной области "Глаза Медузы". Команда IRAM, возглавляемая Сабиной Кёниг (Sabine Koenig,) применила новый способ настройки антенны NOEMA для поиска молекул цианистого водорода (HCN) и формила (HCO +).

Исследование показало, что звездное развитие, которое нельзя отследить с помощью окиси углерода, можно шаг за шагом исследовать новым способом на стадии формирования. Успешно находя другие молекулы бурного звездобразования, наблюдаемого в NGC 4149, NOEMA демонстрирует существование более сложных химических соединений, чем считалось ранее. Это открытие означает, что наши знания о химическом образовании звезд могут быть значительно расширены.

Изучение столкновений галактик и их влияние на образование звезд имеют основополагающее значение для понимания формирования галактик на протяжении всей истории Вселенной.

"Было очень удивительно внезапно увидеть эту область, ярко освещенную и сияющую светом тысяч недавно сформированных звезд. Оказывается, этот регион - территория самых экстремальных звездных яслей в этом галактическом столкновении!"
Сабина Кёниг

NOEMA может исследовать холодную Вселенную (приблизительно -250 °C) и обнаружить холодное межзвездное вещество (газ и пыль), из которого создаются звезды и планеты. Это часть нового поколения радиотелескопов, использующих наиболее доступные передовые технологии. Находящийся все еще в стадии строительства, телескоп уже является самым мощным миллиметровым интерферометром в Северном полушарии.

NOEMA Фото; IRAM

В сентябре 2014 года была открыта первая из шести новых антенн - сейчас телескоп работает с семью антеннами диаметром 15 метров, каждая из которых оснащена уникальной и ультрачувствительной системой приемников. В будущем должны работать 12 антенн, что даст международному научному сообществу возможность в сотнях исследовательских проектов каждый год заглядывать в глубины нашей Вселенной.

"Эти наблюдения ясно показывают, что мы в совершенстве освоили новый инструмент, и что NOEMA позволит нам в ближайшие годы раскрыть и изучить сложный процесс формирования звезд в самых скрытых местах нашей Вселенной".
Роберто Нери (Roberto Neri), научный директор обсерватории NOEMA

NOEMA станет одним из ведущих инструментов в охоте за астрономическими открытиями в самых отдаленных областях нашей Вселенной, и его возможности будут способствовать нашему пониманию эволюции Вселенной.

Источник: IRAM