Из-за интенсивного излучения квазаров рождается меньше звезд

Полученные учеными данные могли бы объяснить, почему существенно замедлилось образование звезд.

Исследование, проводившееся под руководством ученых Университета Джона Хопкинса, нашло новые убедительные доказательства, которые могли бы помочь раскрыть тайну, долгое время не дающую покоя астрофизикам: почему около 11 миллиардов лет назад замедлились темпы формирования звезд во Вселенной?

Астрономы полагают, что это происходит сейчас в 30 раз медленнее. Главным виновником они считают процесс ответной реакции квазаров внутри галактик, где рождаются звезды. Статья исследователей представляет доказательства того, что интенсивное излучение и галактические ветры, испускаемые квазарами - самыми яркими объектами во Вселенной, нагревают облака пыли и газа, замедляя их охлаждение, уплотнение и, соответственно, рождение звезд.

"Я бы заявил, что это первое убедительное эмпирическое свидетельство наличия ответной реакции квазара, когда возраст Вселенной составлял лишь четверть нынешнего, когда космическое звездообразование было самым энергичным".
Тобиас Мэридж (Tobias Marriage), ассистент профессора (Университет Джона Хопкинса, факультет физики и астрономии Генри А. Роуланда)

Хотя результаты не являются окончательными, убедительные доказательства вызвали волнения среди ученых.

"Это напоминает находку вблизи тела дымящегося пистолета с отпечатками пальцев, когда нет пули, соответствующей оружию".
Тобиас Мэридж

Исследователи изучили информацию о 17468 галактиках. Они обнаружили радиоизотопный индикатор энергии, известный как эффект Сюняева-Зельдовича, названный так в честь двух российских физиков, предсказавших его почти 50 лет назад. Этот эффект появляется, когда высокоэнергетические электроны нарушают космический микроволновый фон или реликтовое излучение.

Нагретый галактический ветер в туманной части изображения исходит из яркого квазара на краю черной дыры, рассеивает пыль и газ, из которых при остывании начинают формироваться звезды Фото: Johns Hopkins University

Девин Крайтон (Devin Crichton), докторант Университета Джона Хопкинса, ведущий автор работы, пояснил, что были проанализированы тепловые энергетические уровни. Необходимо было определить, поднимаются ли они выше прогнозируемых, что могло бы остановить звездообразование. Для придания исследованию статистического веса было изучено большое количество галактик.

Для измерения температуры, которая показала бы эффект Сюняева-Зельдовича, ученые использовали информацию, собранную двумя наземными телескопами и одним приемником, установленным на космической обсерватории. Использование нескольких инструментов различной силы в поисках этого явления является относительно новым способом, уточнил Мэридж.

"Это довольно дикий вид термометра".
Тобиас Мэридж

Надя Закамска (Nadia Zakamska), доцент Университета Джона Хопкинса (кафедра физики и астрономии), один из соавторов сообщения, говорит, что доказательства этого явления из непосредственных наблюдений получены только в последние несколько лет. Эффект Сюняева-Зельдовича - это новый подход к теме, который лучше объясняет воздействие галактического ветра на окружающую галактику.

"В отличие от всех других методов, которые исследуют небольшие сгустки внутри ветра, эффект Сюняева-Зельдовича чувствителен к массе ветра, чрезвычайно горячей плазме, которая наполняет объем ветра, и которую совершенно невозможно обнаружить с помощью любой другой техники".
Надя Закамска

Источник: hub.jhu.edu

Первое открытие бинарного компаньона сверхновых типа Ia

Команда астрономов, куда входят Роберт Киршнер (Robert Kirshner) и Питер Чаллис (Peter Challis) - Гарвардский университет, обнаружила яркую вспышку света от спутника сверхновой. Впервые астрономы стали свидетелями влияния взорвавшейся звезды на своего соседа. Это является лучшим свидетельством вида двойной звездной системы, куда входит сверхновая типа Iа.

Исследование показывает условия гибели некоторых звезд - белых карликов - и обеспечивает более глубокое понимание их использования в качестве инструментов для изучения эволюции Космоса. Эти типы звездных взрывов способствовали открытию темной энергии, ускоряющей расширение Вселенной - одной из главных проблем современной науки.

Тема возникновения сверхновых типа Ia уже давно вызывает дискуссии среди астрономов.

"Мы считаем, сверхновые типа Ia возникают от взрыва белых карликов с бинарным компаньоном. Теории уже лет 50 или около того, но до сего времени не было никаких конкретных доказательств компаньона звезды".
Ховье Марион (Howie Marion), Университет штата Техас, Остин, ведущий автор исследования

Астрономы боролись с конкурирующими идеями, обсуждали, был ли спутник нормальной звездой или другим белым карликом.

"Это первый случай, когда нормальный тип Ia связан с бинарной звездой-компаньоном".
Член команды, профессор астрономии Дж. Крэйг Уилер (J. Craig Wheeler) Университет штата Техас, Остин

Теория бинарной звезды-прародительницы для сверхновых типа Ia предполагает, что для взрыва белого карлика к нему должна быть добавлена масса, которую тот вытягивает из звезды-компаньона. Когда приток массы достигает точки, при которой карлик становится горячим, плотным, в его недрах загораются углерод и кислород, что начинает термоядерную реакцию. Она вызывает взрыв карлика - рождение сверхновой типа Ia.

Долгое время ведущей теорией была гипотеза, что спутником ялялась старая звезда - красный гигант, который распух и потерял связь с карликом. Но недавние наблюдения практически исключили это представление, так как в таких системах не был обнаружен ни один красный гигант. Новая работа представляет доказательства, что в центре звезды, поставляющей массу, горит водород, то есть эта звезда-компаньон все еще находится в самом расцвете сил.

"Если белый карлик взрывается рядом с обычной звездой, вы должны увидеть импульс синего света, что является результатом нагревания этого спутника. Это то, что предсказывали теоретики и то, что видели мы".
Роберт П. Киршнер

50 млн световых лет отделяет эту находящуюся в созвездии Девы сверхновую 2012cg от Земли. Она обнаружена 17 мая 2012 года. Команда Мариона начала изучение системы на следующий день, используя телескопы Harvard-Smithsonian CfA.

"Важно получить очень ранние наблюдения, потому что взаимодействие с компаньоном происходит вскоре после взрыва".
Ховье Марион

Команда ученых из десятка университетов США, а также учреждений Чили, Венгрии, Дании и Японии продолжала несколько недель наблюдать за сверхновой, используя множество телескопов. Исследователи нашли в характеристиках света сверхновой доказательства, что его мог вызвать бинарный компаньон В частности, они обнаружили избыток синего света, исходящего от взрыва. Это совпадает с общепринятыми моделями, созданными астрономом Дэном Казеном (Dan Kasen) - Калифорнийский университет, Беркли - то, что астрономы ожидали увидеть при взрыве звезды в бинарной системе.

Сине-белая точка в середине изображения сверхновой 2012cg замечена в 2012 году. 50 млн световых лет отделяет эту сверхновую от Земли. Это расстояние столь велико, что спиральная галактика NGC 4424, где находится эта пара, видна лишь фиолетовым мазком
Фото: Питер Чаллис/Harvard-Smithsonian CfA

Сверхновая взрывается рядом с звездой-компаньоном и воздействует на нее. Сторона спутника, обращенная к сверхновой, становится горячей, яркой и испускает большое количество синего света. Совокупность моделей и наблюдений показывают, что масса бинарной звезды-компаньона составляет минимум шесть солнечных.

"Это интерпретация, которая согласуется с данными".
Член команды Джеффри Силверман (Jeffrey Silverman), Университет штата Техас, Остин

Он подчеркнул, что это не является конкретным доказательством точного размера спутника, какое можно получить из снимка двойной звездной системы. Замечено лишь несколько других сверхновых типа Ia, однако, они не показали избыток синего света. Необходимо изучить сотни таких явлений, как это, считает Уилер.

Работа опубликована в The Astrophysical Journal.

Источник: cfa.harvard.edu

Астрофизики обнаружили две сверхновых в момент взрыва

Международная команда астрофизиков, возглавляемая Питером Гарнавичем (Peter Garnavich), профессором астрофизики (Университет Нотр-Дам), зафиксировала взрыв двух сверхновых.

С помощью космического телескопа Kepler команда вела три года наблюдения за 50 триллионами звезд. Астрофизики изучали, как сверхзвуковые ударные волны достигали звездной поверхности после взрывов, произошедших глубоко в ядре. Впервые ударная вспышка (Schock Breakout) от взрывающегося сверхгиганта была обнаружена на видимых длинах волн.

Звезды, превышающие Солнце по массе в 10-20 раз, перед взрывом в сверхновые часто раздуваются до сверхгигантов. Они настолько велики, что внутри такой звезды легко поместится орбита Земли. Когда в центре этих крупных космических объектов заканчивается топливо, их ядро ​​коллапсирует до нейтронной звезды, отправляя сверхзвуковую ударную волну, чтобы взорвать всю звезду.

Фото: НАТО

Когда ударная волна достигает поверхности звезды, появляется яркая вспышка света, предсказывающая "Schock Breakout".

Вспышка длится около часа, поэтому нужно быть очень удачливым или непрерывно смотреть на миллионы звезд, чтобы ее заметить, пояснил Гарнавич.

В 2011 году два из этих массивных красных сверхгигантов взорвались "на глазах" у Кеплера. Первый, KSN 2011a, почти в 300 раз превышает Солнце (от нас всего в 700000000 световых лет). Второй, KSN 2011d, больше Солнца приблизительно в 500 раз. От него нас отделяет 1,2 млрд световых лет.

Сверхновые, известные как тип II, начинаются, когда внутренняя печь звезды исчерпывает ядерное топливо, вызывая ​​разрушение его ядра.

Понимание физики этих взрывов позволяет ученым лучше разобраться, как химически сложные семена и сама жизнь были рассеяны в пространстве и времени в галактике Млечный Путь.

Источник: arxiv.org

Ученые предполагают, что инопланетяне могут следить за нами

Наблюдают ли за нами инопланетяне? Вполне возможно, считают двое ученых из Германии и Канады. Они предполагают, что внеземные цивилизации уже обнаружили Землю. Причем, тем же методом, который используют земляне для поиска космической жизни.

Во Вселенной возможна разумная жизнь, а обитатели иных планет уже давно за Землей наблюдают, считают двое исследователей, Рене Хеллер (René Heller), Институт Макса Планка, Геттинген, и Ральф Э. Пудритц (Ralph E. Pudritz), Университет Макмастера, Канада. Они объясняют в совместной статье, как внеземной разум мог обнаружить нашу планету.

Наблюдающие инопланетяне уже давно смотрят на Землю Фото: DPA

Поиск радио- или телесигналов

Далекие планеты можно было обнаружить по нерегулярности освещенности звезд, вокруг которых они вращаются. Планета, проходящая линию прямой видимости звезды с Земли, должна минимально затемнять свет своего солнца. Поэтому далекие звезды, имеющие планетарные системы, "мерцают". Они считаются особенно перспективными кандидатами при поиске обитаемых планет.

Уже более шести лет космическим телескопом Kepler отслеживаются такие мерцающие звезды. Инопланетяне могли использовать тот же метод и искать во Вселенной другие живые существа. Возможно, они даже видели нашу планету и посылали нам сообщение в форме телевизионных или радиосигналов, которые мы по сей день безуспешно прослушиваем.

В узкой полосе в нашей звездной окрестности внеземные цивилизации могут наблюдать транзит Земли по Солнцу
Фото: Аксель Кветц (MPIA)/Аксель Меллингер, Central Michigan University

Мы не можем спрятаться от внеземных наблюдателей

Но это может измениться, считают Пудритц и Хеллер. Надо только вести поиск внеземного разума в нужных местах. Оба исследователя, пожалуй, знают, где:

"Суть нашей стратегии в том, что область поиска ограничивается очень малой частью неба. Таким образом мы могли узнать еще в течение одной человеческой жизни, есть ли инопланетные астрономы, которые могут нас видеть и пытаются с нами связаться. Мы не сможем спрятаться от наблюдателей, которые находятся в солнечной зоне транзита Земли".
Рене Хеллер

Кроме того, исследователи представили список 82 ранее известных звезд, которые с этой целью необходимо рассмотреть. Однако вблизи Солнца может быть примерно 100000 звезд, обитатели которых могли бы обнаружить нашу цивилизацию на основе вышеуказанного метода.

Источник: liebertpub.com

Красные вспышки из черной дыры V404 Лебедя

Очень яркие ультракороткие красные вспышки стали загадкой для астрономов.

Эта черная дыра испытала прошлым летом не только одно из самых сильных извержений за последние десятилетия. Из созвездия Лебедя, где она находится, исходили в это время яркие, словно тысячи солнц, загадочные красные вспышки, длившиеся всего несколько долей секунды. Причина их возникновения пока не ясна. Исследователи предполагают, однако, что они исходят из основания джетов этой черной дыры.

Почти 8000 световых лет отделяют от нас черную дыру V404 Cygni. Этот объект с массой, соответствующей приблизительно 12 солнечным, обычно довольно незаметный. Вокруг него вращается сравнительно небольшая умирающая звезда. Но летом 2015 эта система внезапно стала активной. Астрономы наблюдали сильные высокоэнергетические всплески излучения одновременно в разных волновых диапазонах. С черной дырой такое происходит крайне редко.

Красные вспышки (вставка) Фото: Университет Саутгемптона/Solent News

По сообщению научно-исследовательской группы Саутгемптонского университета, возглавляемой Пошаком Ганди (Poshak Gandhi), черная дыра испускала на пике этих извержений ранее неизвестные красные вспышки. Их обнаружили на снимках мультиспектральной сверхскоростной камеры, установленной на телескопе Гершеля, который находится в Ла-Пальме на Канарских островах.

Каждая из этих красных вспышек высвобождала в доли секунды энергию тысячи Солнц, а некоторые были даже короче 1/40-й секунды. На фотографиях высокоскоростные камеры телескопа зафиксированы вспышки одновременно в трех световых диапазонах. Но астрономы обнаружили, что при этом излучается не белый, а красный свет.

Черная дыра V404 Cygni откачивает материю у своей маленького умирающего спутника - звезды-компаньона Фото: © ESO/ L. Calçada

Неизвестно, как возникают красные вспышки и какие процессы там протекают

"Высокая скорость этих вспышек показывает нам, что область, где создается этот свет, должна быть очень компактной. По цвету, скорости и энергии этих вспышек мы делаем вывод, что этот свет должен исходить из основания джетов этой черной дыры".
Пошак Ганди

Однако наблюдения показывают, что извержения особенно скапливались, когда черная дыра всасывала материи больше, чем могла поглотить.

"Эти вспышки были сильнее всего на пике обжорства".
Пошак Ганди

Поэтому исследователи предполагают, что перенасыщение веществом, откаченным у звезды-компаньона, играет важную роль. Это может вызвать взрывную реакцию черной дыры, при которой возникают джеты, а с ними и вспышки.

Об их общем происхождении свидетельствует тот факт, что V404 Лебедя всегда испускала вспышки, когда из нее исходил пучок высокоэнергетических частиц.

"Длительность этих эпизодов вспышек, возможно, связана с появлением и прекращением джетов".
Пошак Ганди

Но точно неизвестно, как возникают вспышки и джеты.

Источник: mnras.oxfordjournals.org

Темные спутники вызывают вспышки звездообразования

Для объяснения вспышек звездообразования, зафиксированных в карликовых галактиках, астрономы используют компьютерные симуляции на основе теоретических моделей.

Риверсайд, штат Калифорния. - Одно из главных предположений сегодняшней модели возникновения структур во Вселенной, известной как модель Лямбда-CDM, говорит о том, что галактики окружены очень протяженными и массивными ореолами - гало темной материи, а вокруг тех находятся многие тысячи мелких субгало темной материи.

Вокруг Млечного Пути и других крупных галактик такие субореолы темной материи обладают достаточным количеством газа и пыли, поэтому там могут формироваться небольшие галактики. Мы можем вести наблюдения за некоторыми из этих галактик-спутников, вращающихся миллиарды лет вокруг своего хозяина, пока не происходит слияние с их центральной галактикой. Поступление большого количества газа и звезд способствует бурному процессу звездообразования в галактике, а гравитационное взаимодействие может изменять форму галактики-хозяйки.

Меньшие ореолы образуют карликовые галактики, вокруг которых вращаются еще более маленькие субгало темной материи. Они недостаточно велики для возникновения газа или звезд и поэтому невидимы в телескопы. Однако теоретические модели и компьютерные симуляции обнаруживают такие темные спутники. Чтобы доказать их существование, необходимо непосредственное наблюдение взаимодействия спутниковых галактик с галактикой-хозяйкой.

Карликовая галактика с характерной вспышкой звездообразования Фото: UC Riverside

Доцент алифорнийского университета Лаура Сэйлз (Laura Sales) при участии Тьикске Старкетбург (Tjitske Starkenburg) и Амины Хелми (Amina Helmi), сотрудниц Астрономического института Каптейн в Нидерландах, проанализировала данные компьютерного моделирования. Симуляции проводились на основе теоретических моделей взаимодействия карликовой галактики и ее темного спутника.

Исследователи обнаружили, что при очень близком подходе темного спутника к карликовой галактике его гравитация вызывает в хозяйке сжатие газа и значительные вспышки звездообразования. Они могут продолжаться на протяжении нескольких миллиардов лет. Эти сроки зависят от массы, орбиты и концентрации темного спутника.

Этот сценарий предсказывает, что многие карликовые галактики, которые можно наблюдать, должны обладать более высокой скоростью создания звезд, чем ожидалось, или превращаться в области звездообразования, обнаруженные телескопами.

Кроме того, подобно слиянию между более массивных галактик, взаимодействие между карликовой галактикой и темным спутником вызывает в ней морфологические изменения, которые могут полностью изменить ее структуру (чаще всего с дискообразной до сферической/эллиптической системы. Этот механизм также предлагает объяснение происхождения изолированных сфероидальных карликовых галактик - задачи, не поддававшейся решению в течение нескольких десятилетий.

Полученные результаты были изложены в статье, вышедшей в Astronomy & Astrophysics.

Источник: ucrtoday.ucr.edu

Крупинки в метеоритах могут быть остатками звездных взрывов

Тех, кто ищет "новости про метеорит", должно заинтересовать, что входящие в них крупинки, возможно, долетели до нас от звездных взрывов, произошедших миллиарды лет назад.

Микроскопические частицы пыли, найденные в метеоритном веществе на Земле, вероятно, сформировались во время звездных взрывов, которые произошли задолго до образования Солнца.

Являются ли некоторые частицы космической пыли, известные как "досолнечные крупинки" (pre-solar grains), остатками классических взрывов новых звезд (nova), стало предметом длительного эксперимента в области ядерной физики в Национальной лаборатории Циклотрона Сверхпроводимости (NSCL) Университета штата Мичиган.

Результатом его стали интересные субатомные данные происхождения этих пылинок. Выводы опубликованы в Physical Review Letters. Ведущим автором работы является Майкл Беннетт (Michael Bennett), докторант Университета штата Мичиган.

Исследователи изучают, возможно ли образование этих частиц в процессе классической вспышки новой (nova) - термоядерного взрыва поверхности небольшой звезды, которая является частью двойной системы, где друг вокруг друга вращаются две звезды.

Фото Университета штата Мичиган

Такой взрыв вытолкнул бы газ и пыль (звездную материю) в межзвездное пространство галактики. Часть этого вещества могла использоваться при создании Солнечной системы.

"Существует процесс переработки, продолжающийся здесь. Когда звезды умирают, они извергают в форме газа и пыли материю, которая затем перерабатывается в будущие поколения звезд и планет".
Кристофер Вреде (Christopher Wrede), доцент кафедры физики Университета штата Мичиган, представлявший эксперимент

Вреде и его команда провели в NSCL эксперимент, в котором они создавали и изучали экзотические радиоактивные ядра, оказывающие наибольшее влияние на появление изотопов кремния при вспышках новых.

Оказывается, крупинки, входящие в состав космической пыли, содержат необычно много изотопа кремния-30, который состоит из 14 протонов и 16 нейтронов, который довольно редок на Земле (наиболее распространенным является кремний 28).

Известно, что этот изотоп появляется во время вспышек классических новых, но у исследователей было недостаточно данных скорости ядерных реакций при взрыве, чтобы вычислить, сколько создается кремния-30, что вносило сомнения в происхождение пылинок. Найденный путь ядерной реакции и компьютерные модели взрыва будут использоваться для идентификации частиц.

"Именно эти крупинки являются потенциальными посланниками классических взрывов новых, которые позволяют нам изучать эти события нетрадиционным способом. Обычно вы могли бы направить свой телескоп на новую звезду и посмотреть на свет. Но если вы можете фактически держать кусок звезды в руке и детально изучить его, это открывает совершенно новый взгляд на эти типы звездных взрывов".
Кристофер Вреде

Источник: Университет штата Мичиган