Ученые обнаружили позади Млечного Пути скрытые галактики

Впервые были изучены сотни скрытых соседних галактик, проливших свет на таинственную гравитационную аномалию - Великий Аттрактор. 250000000 световых лет (что по астрономическим меркам совсем близко) отделяют Землю от этой гигантской массы материи. Однако ее галактики были скрыты от взоров наших телескопов за Млечным Путем.

Используя радиотелескоп Паркс компании CSIRO, оснащенный инновационным инструментом, международная команда ученых смогла увидеть сквозь звезды и пыль Млечного Пути ранее неизведанную область Пространства. Открытие может помочь объяснить воздействие Великого Аттрактора, притягивающего к себе Млечный Путь и сотни тысяч других галактик с силой, эквивалентной миллиону миллиардов Солнц.

Художественное изображение радиоволн новых галактик, проходящих сквозь Млечный Путь и достигающих радиотелескопа Паркс на Земле
Фото: ICRAR

Ведущим автором исследования, профессором Листером Стейвли-Смитом (Lister Staveley-Smith), Университет Западной Австралии (ICRAR), было отмечено, что команда нашла 883 галактик, треть из которых астрономы раньше никогда не видели.

"Млечный Путь очень красив, конечно, и очень интересно изучать нашу собственную галактику, но это полностью блокирует представление о более далеких галактиках позади него".
Листер Стейвли-Смит

Профессор подчеркнул, что ученые пытались докопаться до сути загадочного Великого Аттрактора, так как в 1970-1980 гг. были впервые обнаружены значительные отклонения от универсального расширения.

"Мы действительно не понимаем, что вызывает это гравитационное ускорение в Млечном Пути или откуда оно исходит. Мы знаем, что в этой области есть несколько очень больших скоплений галактик, которые мы называем кластерами или сверхскоплениями, и весь наш Млечный Путь движется в их направлении со скоростью свыше двух млн км/час".
Листер Стейвли-Смит

Исследование выявило несколько новых структур, которые могли бы помочь объяснить движение Млечного Пути, в том числе трех концентраций галактик (NW1, NW2 и NW3) и двух новых кластеров (CW1 и CW2).

Художественное изображение с использованием фактических позиционных данных галактик, обнаруженных позади галактики Млечный Путь Фото: ICRAR

По словам астронома, профессора Рене Кран-Кортевега (Renée Kraan-Korteweg), Университет Кейптауна, ученые уже многие десятилетия пытались нанести на карту распределение галактик, прячущихся позади Млечного Пути.

"Мы использовали целый ряд методов, но только радионаблюдения действительно позволили нам заглянуть сквозь толстый предлежащий слой пыли и звезд. Средняя галактика содержит 100 млрд звезд, поэтому сотни найденных новых галактик, скрытых за Млечным Путем, указывают на большое количество массы, о которой до сей поры мы не знали".
Рене Кран-Кортевег

Доктор Бэрбель Корибальски (Bärbel Koribalski) из CSIRO пояснила, что инновационные технологии радиотелескопа Паркс позволили обследовать большие участки неба в 13 раз быстрее, чем раньше, и сделать новые открытия.

В исследовании, опубликованном the Astronomical Journal, приняли участие исследователи из Австралии, Южной Африки.

Аннотированная анимация показывает расположение галактик, обнаруженных в области Пространства, скрытой от нас из-за пыли и газа галактики Млечный Путь (видео), которая блокирует свет в оптическом диапазоне.

Источник: icrar.org

Звездообразование во внешних областях галактик

Окрестности звездных яслей можно условно разделить на три типа по плотности их газа. (точнее, по «поверхностной» плотности газа: ее легче определить, чем обычную плотность объема). В регионах с умеренно высокой плотностью, где большая часть газа по форме молекулярная, а не атомная, существует сильная взаимозависимость звездообразования и плотности.

Отсюда следует вывод: звезды образуются из молекулярного вещества. В регионах, обладающих очень высокой плотностью, как те, где происходит слияние и взрывы звезд галактик, скорости звездообразования еще больше. В регионах, где замечена низкая плотность, ученым мало известно о соотношении всего газа и активности звездообразования.

Формирование звезд во внешних спиральных областях галактики NGC 4625 видно в ультрафиолетовом свете (синий); но почти не заметно в оптическом диапазоне. Новое исследование пришло к выводу, что процессы звездообразования в этих внешних областях обычно напоминают происходящие в более нормальных, плотных регионах, где молекулярного газа очень много. Атомарный газ прослеживается в радиодиапазоне (фиолетовый); оптический звездный свет показан красным
Фото: NASA/JPL-Caltech/Carnegie Observatories/WSR

Однако области, имеющие малую плотность, важны: они могут охватывать очень большие пространства внешних областей галактик, выходящие далеко за пределы размеров, определяемых светом звезд в оптическом диапазоне. Недавние поиски молекулярного газа в этих регионах смогли отобразить эту составляющую, а УФ-исследования определили в галактиках ультрафиолетовое излучение на расстоянии, превышающем номинальный оптический радиус более, чем в четыре раза. Поскольку ультрафиолет испускается горячими молодыми звездами, исследователи предположили, что там образуются новые звезды.

Связано ли звездообразование с плотностью газа на окраинах галактик, аналогично соотношению в областях с более высокой плотностью, или процесс образования звезд протекает иначе?

Этим вопросом занялась астроном CfA Линда Уотсон (Linda Watson), возглавившая команду пяти коллег. Они проанализировали опубликованные наблюдения угарного газа (яркий индикатор молекулярной вещества) в пятнадцати внешних областях галактики NGC 4625, где был замечен слабый УФ в оптическом диапазоне, получи в соотношение между формированием звезд и плотностью газа. Они обнаружили, что активность в целом согласуется с такими же физическими процессами, происходящими в более ярких, внутренних областях галактик - открытие, которое несколько успокаивает теоретиков.

Но они также заметили несколько внешних мест, где происходили иные процессы: намного более высокие темпы звездобразования. Молекулярный газ является грубым показателем возраста (так как требуется время, чтобы преобразовать атомный материал в молекулярный). Основываясь на нем, можно считать, что большинству регионов этого исследования приблизительно 1-7 млн лет. Ученые считают, что там могут происходить эволюционные явления. Для проведения более широкого анализа нужны углубленные наблюдения за окисью углерода.

Источник: cfa.harvard.edu

Наше Солнце было в прошлом каннибалом?

Новые исследования приоткрывают бурное прошлое нашего Солнца.

Звезды не постоянно накапливают свою конечную массу, а делают это во время особо грандиозных событий - например, мощных вспышек. Эдуард Воробьев, астрофизик из университета Вены, обнаружил, что такие изменения светимости звезды происходят в результате гравитационной неустойчивости в массивном газовом диске вокруг нее. Полученные результаты представлены в текущем номере Science Advances.

Звезды рождаются внутри вращающегося межзвездного газопылевого облака, которое благодаря своей собственной гравитации сжато до звездной плотности. Однако, прежде чем такое облако достигнет звезды, большая часть его материи накапливается в околозвездном диске вокруг центрального светила. Это является следствием так называемого "закона углового момента". Перенос вещества диска в направлении звезды в последнее время превратился в одну из основных исследуемых областей астрофизики.

Моделирование гравитационно нестабильного околозвездного диска путем гидродинамических расчетов. Протопланетные "эмбрионы" образуются в диске благодаря гравитационной фрагментации. Три маленьких картинки показывают последовательное "проглатывание" сгустков звезд
Фото: Эдуард Воробьев, Венский университет

Недавно было обнаружено, что звезды накапливают массу в течение определенного периода не постепенно. Это происходит во время ряда крупных астрономических явлений, сопровождающихся сильным нарастанием светимости звезды - мощности излучения, то есть всей энергии, которую она излучает за 1 секунду.

"Молодая звезда FU Orionis в созвездии Ориона может являться прототипом объекта с такими инцидентами. Она показала увеличение своей светимости с коэффициентом 250 в течение всего одного года".
Эдуард Воробьев

Десять лет назад Воробьев совместно с Шантану Басу (Shantanu Basu), канадский Университет Западного Онтарио, обнаружил возможный процесс, способный описать этот рост светимости звезды. Исходя из него, вспышки освещенности фрагментации могли быть вызваны гравитационной нестабильностью в массивных газовых дисках вокруг молодых светил, сопровождавшейся "проглатыванием" звездой плотных газовых сгустков.

Поляризованная интенсивность четырех выбранных объектов FU Orionis, наблюдавшаяся телескопом Subaru. Значительная ассиметрия, типичная для гравитационно нестабильных дисков, показана стрелками
Фото: Эдуард Воробьев, Венский университет

Воробьев описывает процесс образования сгустков в околозвездном диске и их последующее "проглатывание" соответствующей звездой как "каннибализм астрономических масштабов.

"Это сгустки, которые могли бы быть гигантскими планетами, такими как Юпитер, но их поглощает родительская звезда. Возникает интересная аналогия с греческой мифологией, в которой Крон, возглавивший первое поколение титанов, проглатывал своих новорожденных детей".
Эдуард Воробьев

В данном исследовании использовались сложные инструменты, такие как телескоп SUBARU, ведущий в оптическом и инфракрасном световых диапазонах наблюдения, которые впервые помогли проверить прогнозы моделирования. Высокое разрешение и оснащенение адаптивной оптикой этого телескопа позволило исследовать поляризованный свет объекта. Международной группе астрономов, возглавляемой Хаую Лю (Hauyu Liu) из Института астрономии и астрофизики в Тайбэе, удалось доказать существование основных компонентов модели.

"Это большой шаг, если мы хотим понять, как образуются и развиваются звезды и планеты. Если мы сможем доказать, что большинство звезд создает такие вспышки вследствие гравитационных неустойчивостей в диске, тогда напрашивается вывод, что и наше собственное Солнце, вероятно, могло испытать это в младенческом возрасте. Большие планеты нашей Солнечной системы, возможно, стали счастливчиками, пережившими бурное прошлое нашего Солнца".
Эдуард Воробьев

Источник : Университет Вены

Комета Чурюмова-Герасименко имеет однородную структуру

Несмотря на причудливую форму и хрупкую ​​поверхность кометы 67P / Чурюмова-Герасименко измерения ее гравитационного поля указывают на удивительно гомогенное строение этого небесного тела. Низкая средняя плотность доказывает, что это очень пористый объект, объем пор которого доходит до 74 %.

Группа исследователей, возглавляемая Мартином Петцольдом (Martin Pätzold) из университета Кельна, использовала орбитальные движения европейского зонда Rosetta в гравитационном поле кометы Чурюмова-Герасименко, чтобы определить ее массу и внутреннюю структуру. Вопреки странному виду и изрезанной ущельями поверхности с многочисленными глыбами, 67P имеет очень однородное строение. В своих исследованиях ученые оценивали орбиты с расстояний 10-100 км.

Комета Чурюмова-Герасименко 27 января 2016 (запись камеры OSIRIS)
Фото: © ESA

Научная камера OSIRIS, установленная на борту зонда Розетта, сняла поверхность ядра кометы 67P с расстояния 72 км с разрешением 1,3 м на пиксель.

Из измерений можно сделать вывод, что ядро ​​67Р имеет общую массу 9982000 т. Разделив ее на общий объем небесного тела, который был определен при стереоскопическом анализе многочисленных изображений Розетты, получим среднюю плотность, равную 0,533 г на кубический сантиметр. Это сопоставимо с плотностью пенополистирола. Точные вычисления траекторий также показывают, что внутри ядро очень однородно, без больших полостей. Объем пор составляет 72-74 %, как у ядра кометы 9P/Tempel 1, разведка которой проведена пролетающими мимо нее автоматическими межпланетными станциями Deep Impact и Stardust.

Очень темный цвет 67P (примерно как у куска каменного угля) связан с вкраплениями больших количеств углеродистого пыли. Исследователи предполагают, что отношение компонентов смеси пыли ко льду в объеме равно примерно 2:1, а массы пыли ко льду составляет примерно 4:1. Результаты Петцольда и его соавторов совпадают с измерениями, проведенными инструментом CONSERT, который вместе с Philae "просвечивал" длинными радиоволнами ядро кометы. Из них следует, что 67P имеет пористость 75-85 % и в диапазоне трех метров является однородным телом
.
Источник: spektrum.de

Гравитация Луны влияет на количество земных осадков

Когда Луна стоит высоко в небе, она создает выпуклость в атмосфере планеты и вызывает тем самым малозаметные изменения в количестве выпадающих дождей.

"Высокая Луна", при которой наш спутник достигает верхней кульминации (максимальной высоты над точкой юга), видна в созвездиях Тельца, Близнецов и Рака. Если Луна стоит низко (при верхней кульминации - минимальной высоте точки юга), ее наблюдают в Скорпионе, Змееносце, Стрельце и Козероге.

Как Луна влияет на осадки

Новое исследование Университета Вашингтона, опубликованное в Geophysical Research Letters, показывает, что лунная гравитация влияет на количество осадков на Земле - хотя и очень незначительно.

"Насколько я знаю, это первое исследование, убедительно соединившее приливную силу Луны с осадками".
Тсубаса Кохьяма (Tsubasa Kohyama), соавтор работы, докторант Университета Вашингтона

При изучении атмосферных волн Кохьяма заметил небольшое колебание давления воздуха. Совместно с соавтором исследования Джоном (Михаилом) Уоллесом (John (Michael) Wallace), профессором Университета Вашингтона, они два года наблюдали это явление.

Спутниковые данные по тропикам - между 10 градусами южной и 10 градусами северной широт - показывает небольшое уменьшение количества осадков, когда Луна находится высоко или низко. На верхней панели показано давление воздуха, на средней - скорость его изменения, а на нижней - разница осадков в среднем. Изменение составляет 0.78 мкм в час Фото Университета Вашингтона

При наземных наблюдениях изменения давления воздуха, связанные с фазами Луны, были впервые обнаружены в 1847 году, а колебания температуры - в 1932. В предыдущей статье исследователи Университета Вашингтона для подтверждения, что давление воздуха на поверхности меняется с фазами Луны, использовали глобальную сетку данных.

"Когда луна вверху или внизу, давление воздуха выше".
Тсубаса Кохьяма

Их новая статья впервые показала, что гравитационное притяжение Луны уменьшает осадки.

Как дождь связан с Луной

Когда Луна находится вверху, ее гравитация приводит к выпиранию атмосферы Земли в сторону спутника. При этом давление или вес атмосферы на той стороне планеты повышается. Более высокое давление увеличивает температуру нижних слоев воздуха, который может содержать больше влаги.

"Это как контейнер, который при более высоком давлении становится больше".
Тсубаса Кохьяма

Относительная влажность вызывает дождь, потому что "более низкая влажность воздуха менее благоприятна для осадков".

Для доказательства, что дождей при высокой Луне действительно немного меньше, Кохьяма и Уоллес использовали данные по измерению осадков в тропиках, собранные за 15 лет НАСА и Японским аэрокосмическим агентством во время миссий спутников с 1998 по 2012 год.. Изменение составляет только около одного процента от общего изменения осадков. Этого недостаточно, чтобы повлиять на другие погодные аспекты или чтобы люди могли заметить разницу.

"Никто не должен носить зонтик только потому, что Луна поднимается".
Тсубаса Кохьяма

Однако этот эффект может быть использован для тестирования климатических моделей.

Уоллес планирует продолжить изучение темы и выяснить, есть ли определенные категории дождя (например, сильные ливни), более восприимчивые к фазам Луны, и связана ли с Луной частота ливней.

Источник: Университет Вашингтона

Луна возникла при лобовом столкновении Земли с Тейей

Исследование UCLA реконструировало крупную катастрофу, произошедшую 4,5 млрд лет назад.

Луна образовалась путем мощного лобового столкновения молодой Земли с "планетарным эмбрионом", Тейей, спустя примерно 100 млн лет после рождения Земли.

Гипотезы образования Луны

Ученые предполагали, что Земля столкнулась с протопланетой под углом 45 градусов или больше - это мощное боковое столкновение смоделировано в в этом YouTube-видео 2012 года.

Новые доказательства геохимиков Калифорнийского университета Лос-Анджелеса (UCLA), зарегистрированные 29 января Science, свидетельствуют об ударе в лоб.

Исследователи проанализировали семь образцов, доставленных на Землю с Луны Аполлоном после 12, 15 и 17 миссий, а также шесть кусков вулканической породы из мантии Земли - пять с Гавайских островов и один из Аризоны.

Микрофотоснимок Аполлона 17 образца горной породы Луны в поперечно проходящем поляризованном свете Фото: Paul Warren, UCLA

Изотопы кислорода - свидетели образования Луны

Ключом к восстановлению воздействия столкновения стало содержание в лунном грунте изотопов атомов кислорода, составляющего 90 % объема горной породы планет и 50 % ее веса. Более 99,9 % кислорода Земли - это так называемый О-16, каждый атом которого содержит восемь протонов и восемь нейтронов. Но есть также небольшие количества более тяжелых изотопов кислорода: O-17 с одним лишним нейтроном, и О-18 - с двумя. В Солнечной системе уникальное соотношение изотопов кислорода - своеобразные "отпечатки пальцев" - есть у каждой планеты.

В 2014 году команда немецких ученых сообщила, что лунное соотношение изотопов кислорода отличается от земного. Однако новое исследование этого не подтвердило.

"Мы не видим никакой разницы между изотопами кислорода Земли и Луны; они неразличимы"
Эдвард Янг (Edward Young), ведущий автор работы, профессор геохимии и космохимии UCLA.

Для проведения самых точных измерений научно-исследовательская группа Юнга использовала современную технологию и методы, проверив их новым масс-спектрометром Калифорнийского университета.

Пол Уоррен (Paul Warren), Эдвард Янг и Иссаку Коль (Issaku Kohl) с образцом породы Луны Фото: Christelle Snow/UCLA

Если бы Земля и Тейя столкнулись при боковом ударе, то большая часть Луны состояла бы в основном из скальной породы Тейи, и Земля и Луна имели бы разные изотопы кислорода. А лобовое столкновение привело бы к похожему химическому составу планеты и ее спутника.

"Тейя была полностью смешана с Землей и Луной и равномерно распределена между ними".
Эдвард Янг

Это объясняет, почему мы не видим в лунной породе сочетания изотопов кислорода, отличного от земного. Тейя, погибшая при столкновении, составляет сейчас большую часть Земли и Луны. Она, вероятно, стала бы планетой, если бы не произошла катастрофа, считает руководитель исследования. Янг и некоторые другие ученые полагают, что протопланета была примерно размером с Землю, другие же представляют ее величиной с Марс.

Вода на Земле в ранний период

Удалило ли воду столкновение с Тейей, которую, возможно, содержала ранняя Земля? После столкновения - вероятно, спустя десятки млн лет - Земля испытывала удары мелких астероидов, часть из которых могла быть богата водой. Столкновения растущих тел происходили тогда очень часто, хотя Марсу удалось избежать больших катастроф, пояснил Янг.

Источник: UCLA

Звездные скопления могут рождать второе поколение звезд

Звездные скопления могут получать достаточное количество газа из своих галактик, чтобы образовать новое поколение собственных звезд. Это открытие может показать эволюцию строительных блоков галактик.

Шаровыми скоплениями являются очень плотные, сферические объекты, содержащие миллионы звезд, вращающихся вокруг галактик. Этим кластерам до 13 млрд лет, что делает их одними из старейших структур во Вселенной.

"Звездные скопления являются строительными блоками галактик - почти все звезды образовались в звездных скоплениях".
Чэньюань Ли (Chengyuan Li), ведущий автор исследования, астроном Пекинского университета.

Считается, что звезды шаровых скоплений родились одновременно из общего газового облака. На этом формирование звезд в кластерах закончилось.

"В звездном скоплении первое звездное поколение обычно содержит очень крупные звезды, и эти сверхмассивные звезды выпускают в окружающее их пространство высокоэнергетические фотоны - то есть, рентгеновские фотоны. Кластер изначально полон газа, но после излучения первой партией массивных звезд своих энергетических фотонов большая часть газа получит ускорение и сбежит из него. Приблизительно через 3-10 млн лет скопление окажется без газа, следовательно, начнется подавление процесса формирования звезд".
Чэньюань Ли

Однако десять лет назад астрономы обнаружили в старых шаровых скоплениях, которым больше 10 млрд лет, более молодые звезды. Сейчас Ли и его коллеги заявили об убедительных доказательствах, что причиной этого является послеследовавшие процессы "звездообразования".

Исследователи проанализировали данные трех шаровых скоплений, расположенных в двух карликовых галактиках, вращающихся вокруг Млечного Пути, полученных с Хаббла. От Земли два из них, NGC 1783 и NGC 1696, расположены приблизительно в 160000 световых лет (Больше Магелланово Облако), а третье, NGC 411, - в 190000 световых лет (Малое Магелланово Облако). NGC 1783 имеет около 180000, NGC +1696 - 50000, а NGC 411 - 32 000 солнечных масс.

Шаровое скопление NGC 1783, снятое Хабблом Фотография: ESA/Hubble & NASA

Астрономы обнаружили, что этим шаровым скоплениям звезд примерно 1,5 млрд лет. В них есть группы звезд, которые на несколько сотен млн лет моложе других. Эти молодые звезды составляют около 0,2-2 % массы этих кластеров.

В частности, скопление NGC 1783, которому около 1,4 млрд лет, имеет группы звезд в возрасте 450 млн и 890 млн лет; NGC 1696, которому около 1,5 млрд лет, содержит 500000000-летние звезды, а в 1,4 млрд-летнем кластере NGC 411 некоторым звездам 320 млн лет.

Одним из объяснений этой разницы возраста является то, что эти звезды только выглядят относительно молодыми, но фактически являются "синими отставшими". Такие звезды выглядят моложе из-за вливания дополнительного топлива, которое они получают после перекачивания газа своих соседей или полного поглощения других звезд. Однако цвета и расположение этих молодых звезд не соответствуют тем, которые исследователи, исходя из предыдущих работ, ожидали от "синих отставших".

Вместо этого Ли и его коллеги вычислили, что кластеры могли собирать или аккумулировалить достаточно случайного газа и пыли, чтобы вызвать новые волны звездообразования, так как орбиты этих шаровых скоплений проходят через газообразные диски их галактик .

"Традиционно ученые не ожидали, что молодой звездный кластер может сформировать дополнительные звезды после своего первоначального формирования. Наше открытие показывает, что эволюция звездного скопления намного сложнее, чем мы полагали, - должно быть частое взаимодействие между звездными скоплениями и их окружением".
Чэньюань Ли

Будущие исследования будут направлены на другие шаровые скопления в Магеллановых Облаках и Млечном Пути, что позволит расширить выводы исследователей.

Источник: Nature