Вспышка звезды и экзопланеты

По мере увеличения числа открытых экзопланет, растет количество измерений их внешних атмосфер с помощью спектроскопии. Новое исследование, однако, показывает, что эти измерения могут быть подвержены влиянию со стороны центральных звезд этих планет.

Спектры экзопланет, полученные при их транзите по солнцам, могут рассказать о химическом составе атмосфер этих планет. Такие детальные спектроскопические измерения будутвыполнять еще чаще в следующем поколении миссий, например, при полетах космического телескопа Джеймса Уебба (JWST) или обсерватории PLATO.

Но обязательно ли спектр, который измеряют за короткий промежуток транзита планеты, представляет ее постоянный спектр? Команда ученых, возглавляемая Оливией Венот (Olivia Venot) - Университет Левена, Бельгия, утверждает, что нет. На спектр оказывает влияние центральная звезда планеты.

Художественное изображение экзопланеты, подвергшейся мощному воздействию вспышки своей звезды. Новое исследование предполагает, что последствия вспышки могут влиять на результаты измерений атмосферы экзопланет Фото: NASA

Команда предполагает, что вспышки звезды воздействуют на атмосферу планеты (особенно у активных M-карликов, которые обычно имеют планетарные системы). Это может изменить химический состав атмосферы и, следовательно, спектр экзопланеты, который мы измеряем.

Моделирование атмосферы

Исследователи решили проверить влияние звездных вспышек на атмосферу экзопланет с помощью моделирования атмосфер двух гипотетических планет, вращающихся вокруг звезды AD Leo - активного M-карлика и находящихся от Земли на двух разных расстояниях (приблизительно в 16 световых годах). Затем команда изучила, что произошло в атмосфере, и спектры, которые можно наблюдать после звездной вспышки, типичной для AD Leo.

Состав атмосферы планеты до воздействия вспышки (пунктирные линии), во время устойчивого состояния после воздействия вспышки (пунктирные линии), во время устойчивого состояния после второго удара вспышки (сплошные линии) Фото: Венот и др.

Авторы обнаружили, что на состав атмосферы планеты существенно влияет вспышка звезды. Внезапное увеличение входящего потока фотонов изменило химический состав некоторых молекул, таких как водород и аммиак. Это привело к изменениям в спектре, который можно будет наблюдать во время транзита планеты.

Постоянное воздействие

В дополнение к демонстрации того, что состав атмосферы планеты изменяется во время и сразу же после воздействия вспышки, Венот и ее соавторы показали, что химические изменения не временные: после вспышки атмосфера планеты не полностью возвращается в исходное состояние, а приобретает новый стабильный состав, который может значительно отличаться от бывшего до вспышки.

У планеты, которая неоднократно испытывала удары звездных вспышек, состав атмосферы никогда не бывает в устойчивом состоянии. Он постоянно изменяется под воздействием своей звезды.

Исследователи показали, что вариации планетных спектров из-за звездных вспышек будет легко обнаружить с помощью будущих миссий, таких как JWST. Поэтому астрономам нужно быть осторожнее в своих выводах об атмосферах планет по измерениям их спектров.

Источник: iopscience.iop.org

Странные метамофозы галактики

Хаббл запечатлел в созвездии Девы странное изменение галактики.

В созвездии Девы очень много галактик. Значительная часть их находится в массивном кластере. Более 1300 галактик, ссвязанных гравитацией, образуют скопление с тем же названием, что и созвездие, - скопление Девы. Одну галактику этого космического сообщества, снятую Широкоугольной камерой 3, уснановленной на телескопе Хаббл (НАСА/ЕКА), можно видеть на этом изображении.

От Земли галактика NGC 4388 удалена на 60000000 световых лет. Находится она в очень массивном галактическом скоплении Девы, поэтому испытывает некоторые довольно нежелательные явления и приобрела из-за происходящей с ней трансформации несколько странный облик.

Галактика NGC 4388, снятая телескопом Хаббл

Внешние области галактики гладкие и безликие, а ее центр - классическая особенность любой эллиптической галактики - демонстрирует заметные пылевые полосы. Они ограничены двумя симметричными спиральными рукавами, вытекающими из пылающего ядра - одна из явных особенностей спиральной галактики. Внутри рукавов видны пятнышки ярко-синего цвета, отмечающие расположение молодых звезд. Это свидетельствует о всплесках звездообразования, недавно происходивших в галактике NGC 4388.

Невзирая на противоречивые сообщения, NGC 4388 классифицирована как спиральная галактика. Своим необычным сочетанием признаков она обязана, как полагают исследователи, взаимодействию с рядом соседних галактик в скоплении Девы. Гравитационные взаимодействия от скользящих ударов при лобовых столкновениях, приливные воздействия, слияния и галактический каннибализм — все это может оказывать разрушительное влияние и быть губительным для галактик.

Некоторые из таких объектов могут быть достаточно удачливыми и отделываются просто деформированными спиральными рукавами или новой волной звездообразования, а у других полностью и бесповоротно изменяются структура и содержание.

Источник содержания и фото: nasa.gov

Галактика из ранней Вселенной

Приблизительно одиннадцать млрд лет назад эта галактика пережила короткий всплеск очень бурного звездообразования, практически не изменив с тех пор своего облика. Об этом свидетельствуют спектральные исследования ее тяжелых элементов.

Исследовательская группа, возглавляемая Маришкой Крик (Mariska Kriek) - Университет Калифорнии, Беркли, использовала для изучения далекой галактики COSMOS-1149 десятиметровый телескоп Кек на Мауна-Кеа и архивные данные Хаббла. Эта эллиптическая галактика имеет красное смещение г = 2.1 и выглядит так же, как одиннадцать млрд лет назад. По тем временам возраст Вселенной составлял 20% сегодняшнего. Исследователи определили на основе спектроскопических измерений , что количественное соотношение магния к железу очень высокое. Поэтому COSMOS-11494 сильно обогащен магнием. Это самое большое значение, которое было ранее найдено в массивной галактике: содержание магния приблизительно вдвое выше, чем в аналогичных галактиках нашего ближайшего космического пространства. Масса COSMOS-11494 составляет 320 млрд солнечных, что примерно соответствует массе Млечного Пути.

Об эллиптических галактиках известно, что возникновение большинства их звезд происходило в ближайшее время после Большого взрыва. Сейчас в них почти отсутствуют газ и пыль -основа новых звезд. Но тяжелые элементы галактики COSMOS-11494 присутствовали в ее составе не с момента образования, а попали туда с массивных звезд, которых уже больше не существует. В этой галактике картина распределения тяжелых элементов доказывает, что этими звездами были в основном сверхновые типа II. Они появляются, когда массивные звезды, прожив несколько миллионов лет, становятся красными гигантами, поскольку запасы водорода в их ядрах заканчиваются.

Галактика NGC 4696, снятая телескопом Hubble: на нее могла бы походить COSMOS-1149 Фото: © НАСА, ЕКА, Энди Фабиан

Затем там идет реакция ядерного синтеза, рождаются тяжелые элементы, высвобождается огромная энергия. Звезды начинают очень интенсивно светиться. В их недрах наконец возникают ядра ​​из железа - что-то вроде пепла от сжигания - и ядерные реакции затихают, так как энергия нужна, чтобы возникли более тяжелые элементы. Однако эти растущие ядра железа не спосбны выдерживать огромные температуры и давление, когда их масса начинает превышать пороговое значение. Потом они внезапно коллабируют в нейтронные звезды, а если первоначальные звезды были очень массивными, - в черные дыры. При распаде ядер железа рождаются огромные ударные волны, проходящие сквозь внешние слои звезд и разрывают их. Это высвобождает тяжелые элементы, созревшие внутри них, и облаками от взрыва сверхновых распространяет по галактике.

Образцы элементов COSMOS 11494 позволяют предположить, что эта галактика существует сравнительно недолго (100 - 500 млн лет). В ней одновременно возникло гигантское количество звезд, включая многие массивные. В это время за год 600 - 3000 солнечных масс превращалось в звезды. Их скорость образования в COSMOS-11494 составляет за год максимум 0,6 солнечных масс. В Млечном Пути звезды формируются в год со интенсивностью 2-3 солнечные массы . Галактика COSMOS-11494 состоит сейчас большей частью из звезд, имеющих массы меньше одной солнечной. Такие звезды очень прочны. Пооскольку эллиптические галактики светятся обычно в диапазоне спектра от желтого до красного и со временем, почти не изменяются, их называют "красные и мертвые" (red and dead).

Источник: nature.com

Каталогизировано 100 пыльных глобул Крабовидной туманности

Ученые каталогизировали почти 100 пыльных глобул в Крабовидной туманности.

Шведские исследователи недавно изучили присутствие пыли в Крабовидной туманности с целью определения местонахождения и характеристик многочисленных глобул (тёмных газопылевых туманностей) этого известного остатка сверхновой. В результате были внесены в каталоги 92 пыльные глобулы и выяснены свои свойства. Статья с описанием исследования была опубликована 26 октября на arxiv.org.

От нас до Крабовидной туманности, находящейся в созвездии Тельца, приблизительно 6500 световых лет. Это пылесодержащий остаток, образовавшийся после взрыва сверхновой, который можно было наблюдать на Земле в 1054 году. Присутствие пыли в этой туманности впервые было обнаружено 1977 году. Исследования, проведенные в последние десятилетия, показали, что пыль распространена по всей туманности и сильно сконцентрирована на оптических волокнах (филаментах).

Изучение пыли, выбрасываемой из сверхновых, поможет выяснить ее роль в наполнении межзвездной среды пылевыми частицами. А поскольку происхождение пыли в остатках сверхновой все еще плохо изучено, детальные исследования пыльных глобул могли бы помочь лучше понять процесс ее образования.

Слева: Отдельные глобулы отмечены кружками на этом оптическом HST-изображении(сине-белый), соединены с (красным) изображением Космической обсерватории Хершеля (HSO ) Фото: HST, HSO, ESA, NASA Справа: Ориентация объектов на фоне HST-снимка Фото: HST, ESA, NASA

Недавно группа ученых, возглавляемая Тиией Гренман (Tiia Grenman) из Технического университета Лулео в Швеции, проанализировала широкополосные изображения Крабовидной туманности, сделанные космическим телескопом Хаббл (HST) в 1994-2014 гг. Они искали пыльные глобулы, такие, как те, которые окружают молодые звездные скопления.

"Мы были удивлены, обнаружив в Крабовидной туманности подобные пылевые сгустки, и задались вопросом об их общих чертах и различном происхождении. Довольно быстро мы выяснили по HST-изображениям, что объекты перемещались с высокой скоростью в соответствии с общим расширением туманности Краба".
Гёста Гам (Gösta Gahm), Стокгольмская обсерватория в Швеции, один из соавторов статьи

Анализируя множество HST-изображений, команде удалось найти 92 пыльные глобулы и получить огромное количество данных об их свойствах, включая их размеры, массы, действительное перемещение и распределение.

Согласно этому документу, средние радиусы этих глобул составляеют 400-2000 а.е. и около 40% из них слегка вытянуты с отношением большой и малой осей свыше 1,5. Их массы варьируются от одной до 58 миллионных частей массы Солнца. Исследователи обнаружили, что глобулы распределены по всей туманности, но их меньше в регионе, окружающем центральный пульсар. Они также отметили, что, наряду с общим расширением остатка, все глобулы движутся от центра к краям туманности.

В своем заключении ученые пытаются объяснить происхождение пыли в сверхновых. Самая вероятная гипотеза: пыль образуется во внутреннем извержении, холодных остатках взорванного звездного ядра, а рост глобул в остатке происходит на более поздних этапах.

"Холодная пыль в остатках сверхновых - горячая тема. Еще неизвестно, как сообщество сверхновых прореагирует на наши результаты".
Гёста Гам

Команда надеется, что дальнейшие наблюдения Крабовидной туманности, особенно будущим Космическим телескопом Джеймса Уэбба (НАСА) обеспечат новые важные данные, включая ключи к разгадке, является пыль теплой или холодной.

"Хотелось бы надеяться, объекты могут быть определены в инфракрасной области спектра с появлением Космического телескопа Джеймса Вебба".
Гёста Гам

Источник: arxiv.org

Столпы разрушения - цветные изображения Туманности Киля

Шпили и столбы на новых изображениях Туманности Киля являются обширными газопылевыми облаками в центре звездного формирования, до которого от нас приблизительно 7500 световых лет. Столбы в туманности изучались командой Анны Маклеод (Anna McLeod), аспирантки ESO. Исследователи использовали инструмент MUSE, стоящий на Very Large Telescope.

MUSE создает тысячи изображений туманности и каждое на своей световой длине волны, что позволяет астрономам определить химические и физические характеристики материала различных точек туманности.

Изображения подобных структур, такие как знаменитые Столпы Творения, находящиеся в туманности Орла, а также структуры в NGC 3603, объединены с представленными здесь. Наблюдения велись, в общей сложности, за десятью столбами. При этом отмечена четкая связь между излучением, испускаемым соседними крупными звездами , и особенностями самих столбов.

Это изображение сделано инструментом MUSE VLT-телескопа ESO. На нем показан регион R44 туманности Киля. Массивные звезды в области звездообразования медленно разрушают столбы, из которых они родились Фото: ESO / A. Маклеод

Проявлением одного из первых последствий рождения массивной звезды стало разрушение ею родитетельского облака. Идея, что массивные звезды будут иметь значительное влияние на свое окружение, не нова: как известно, такие звезды испускают огромное количество сильного ионизирующего излучения с энергией, достаточной, чтобы лишить атомы их орбитальных электронов. Однако очень трудно получить доказательства наблюдений за взаимодействием таких звезд с их окружением.

Команда проанализировала влияние этого энергетического излучения на столбы - процесс, известный как фотоиспарение, когда газ ионизируется, а затем рассеивается. Наблюдая результаты фотоиспарения - включая потерю массы столбов - исследователи смогли вычислить виновных. Была четкая взаимосвязь количества ионизирующего излучения, испускаемого близлежащими звездами, и распыления массы столбов.

Может показаться космической катастрофой, когда массивные звезды уничтожают своих собственных родителей. Однако сложности механизмов обратной связи между звездами и столбами изучены плохо. Эти столбы могут выглядеть плотными, но газопылевые облака, из которых состоят туманности, на самом деле очень разряженные. Возможно, излучение и звездные ветры, исходящие от массивных звезд, помогают создавать внутри столбов более плотные пятна, которые затем могут формировать звезды.

Источник: eso.org

Редкая возможность найти планеты системы Альфа Центавра

В 2028 году стоит немного больше, чем обычно, присмотреться к нашей соседней звездной системе Альфа Центавра. Это позволит выяснить, есть ли у одной из звезд этого дуэта планеты.

Звезда Проксима Центавра, находящаяся от нас на самом близком расстоянии, может, как недавно выяснилось, иметь планету земного типа. Однако пока остается открытым вопрос с планетами у чуть более удаленной двойной звездной пары Альфа Центавра. По расчетам группы фрацузского Национальнго центра научных исследований во главе с Пьером Кервеллой (Pierre Kervella) - в нее входят ученые Франции и Чили - в 2028 году должна появиться уникальная возможность точных наблюдений за этим звездным дуэтом.

Если вести наблюдение с Земли, именно тогда Альфа Центавра А будет проходить перед звездой, находящейся позади нее. Масса Альфа Центавра А будет при этом сильно искажать свет, исходящий от прячущегося за ней удаленного объекта, что даст возможность получить его увеличенное изображение. Как правило, такие гравитационные линзы служат для изучения далеких небесных тел. Но не в случае с Альфа Центавра А. Здесь гравитационная линза может помочь в поисках планетарной системы у звезды, движущейся на переднем плане.

Лучший снимок Хаббла - система Альфа Центавра A и B Фото: © ESA / NASA

По расчетам ученых, оба небесных тела могут расположиться так удачно, что звезда S5 - находящийся на заднем плане красный гигант или супергигант - создаст вокруг Альфа Центавра A так называемое кольцо Эйнштейна и осветит сзади все окрестности этой звезды. Если там окажутся планеты или другие объекты, они ослабят свет и тем самым выдадут себя.

Чтобы достичь прогнозируемого результата, исследователи частично заново определили движение двойной системы и просчитали ее будущее прохождение перед галактическим фоном на многие десятилетия вперед. Кервелла и его коллеги полагают, что до 2050 года не будет лучшей возможности для наблюдения за планетами системы Альфы Центавра, чем в 2028 году.

Источник: spektrum.de

Чем Титан похож на Землю

На Титане, спутнике Сатурна, найдены крутые каньоны, заполненные жидкостью. Этим он напоминает нашу родную планенету.

Хотя Титан, являющийся самой большой луной Сатурна, окружен плотной туманной атмосферой, астрономы из Корнельского университета показали, что его рельеф имеет глубокие каньоны, отличающиеся крутыми склонами. Они заполнены жидкими углеводородами.

До этого Кассини (миссия НАСА) сделал изображения каналов, впадающих в крупное северное море Ligeia Маре. Новые наблюдения, сделанные с использованием режима высотомерного радара Кассини, исследовали топографию поверхности Титана. Неожиданные результаты показали каньоны, глубина которых составляет сотни футов, с изображением зеркальных отражений от канала - первые прямые доказательства того, что они в настоящее время заполнены жидкостью.

Самый крупный спутник Сатурна Титан по геологическому строению чем-то напоминает Землю с ее глубокими, крутыми каньонами Фото: Cassini / NASA / JPL

По словам Алекса Хейса (Alex Hayes), доцента кафедры астрономии, наша Земля, в отличие от Титана, теплая и каменистая. По ней текут реки воды. Спутник Сатурна холодный и ледяной. Его реки наполнены метаном.

"И все же замечательно находить такие сходные черты в обоих мирах. Каньоны Титана, обнаруженные на севере, еще более удивительны, так как у нас нет никакого представления, как они образовались. Их небольшая ширина и глубина предполагают быструю эрозию, а уровень соседнего моря поднимается и опускается. Это вызывает множество вопросов".
Алекс Хейс

Наблюдения Кассини открыли эти каналы - узкие каньоны в речной сети, носящей название Vid Flumina - около половины мили в ширину с каньонами от 800 до 1900 футов глубиной и крутыми склонами.

Истспутник сатурна, очник: onlinelibrary.wiley.com