Найдена самая древняя спиральная галактика

Самая древняя спиральная галактика, обнаруженная на сегодняшний день, приоткрыла свои секреты команде астрономов Технологического университета Суинберна и Австралийского национального университета (ANU).

Галактика, известная как A1689B11, уже существовала 11 млрд лет назад, когда после Большого взрыва  прошло всего 2,6 млрд лет и возраст Вселенной соответствовал лишь одной пятой своего нынешнего. Таким образом, это самая древняя спиральная галактика из до сих пор обнаруженных.

Чтобы проверить винтажную и спиральную природу этой галактики, исследователи использовали мощную технику, которая сочетает гравитационное линзирование с ультрасовременным прибором - ближним инфракрасным интегральным полевым спектрографом (NIFS), установленном на телескопе «Близнецы» на Гавайях. NIFS - первый в Австралии инструмент Gemini, который был спроектирован и построен покойным Питером МакГрегором (Peter McGregor) в ANU.

Спиральная галактика A1689B11 прячется за массивным галактическим скоплением, работающим как линза. Благодаря этому получены два ее увеличенных изображения в разных положениях на небе Фото: James Josephides

Гравитационная линза - самый большой природный телескоп, созданный массивным кластером, состоящим из тысяч галактик и темной материи. Скопление изгибает и увеличивает свет галактик позади него аналогично обычной линзе, только масштаб ее намного больше.

«Этот метод позволяет нам изучать древние галактики с высоким разрешением с беспрецедентными деталями. Мы можем заглянуть во времени за 11 миллиардов лет назад, непосредственно наблюдая за формированием первых примитивных спиральных рукавов галактики».
Д-р Тиантиан Юань (Tiantian Yuan) астроном Университета Суинберна, глава исследовательской группы

«Изучение древних спиралей, таких как A1689B11, является ключом к раскрытию тайны того, как и когда появляется последовательность Хаббла. В ранней Вселенной спиральные галактики были необычайно редкими, и это открытие распахивает дверь для исследования того, как галактики переходят из хаотических, турбулентных дисков в спокойные тонкие, подобные диску нашего Млечного Пути».
Д-р Ренюэ Цен (Renyue Cen) из Принстонского университета, соавтор работы

Исследование показывает некоторые удивительные особенности A1689B11.

«Эта галактика в 20 раз быстрее формирует звезды, чем сегодняшние - столь же быстро, как и другие молодые галактики подобных масс в ранней Вселенной. Впрочем, в отличие от иных галактик той же эпохи, A1689B11 имеет очень холодный и тонкий диск, вращающийся спокойно с удивительно маленькой турбулентностью. Этот тип спиральной галактики никогда прежде не был замечен в эту эпоху ранней Вселенной».
Д-р Тиантиан Юань

Источник: phys.org

В данных Кеплера 20 перспективных экзопланет

Большая международная команда исследователей, работающих с данными, отправленными с космического телескопа Kepler, отыскала доказательства 20 ранее неизвестных перспективных экзопланет. В своей статье, загруженной на сервер препринта arXiv , команда описывает их и выделяет наиболее подходящие для категории с умеренными условиями.

Исследователи сообщают, что они использовали инструмент Robovetter для просмотра данных наблюдений Кеплера за планетами. Этот прибор сужает число экзопланет до реальных кандидатов на миры, где присутствует жизнь. Было обнаружено, что многие из обнаруженных 20 объектов имели длинные орбиты.

Фото: НАСА

В частности, KOI-7923.01 с очень близкими к земным размерами и 395-суточным периодом обращения вокруг звезды. Команда полагает, что она немного прохладнее Земли из-за большей удаленности от своего светила, которое тоже холоднее Солнца. Исследование предполагает, что эта планета может быть покрыта тундрой и для поддержания жизни там не слишком холодно.

К сожалению, найденные планеты пока не получили полного подтверждения, так как у Кеплера возникли проблемы после съемок части неба, в которой предполагается их существование. Несмотря на отсутствие данных, команда почти уверена, что это пригодные для жизни экзопланеты. Однако космический телескоп смог наблюдать за ними всего дважды, что для подтверждения результатов недостаточно - необходимы наземные наблюдения.

Доказательства были получены на основе данных фотометрии, отправлявшихся космическим телескопом в течение четырех лет. 20 представляющих интерес планет были частью каталога из 8 054 «Объектов Кеплера». Их число было уменьшено до 4 034 экзопланет с периодом обращения вокруг их светил, равным 0,25-632 суток. Считается, что на 20 отобранных объектах может поддерживаться жизнь и поэтому им уделят в течение следующих нескольких лет наибольшее внимание.

Источник: phys.org

Столкновения звезд и двойных звездных систем

Что происходит в экстремальных средах шаровых скоплений, когда встречаются звезда и двойная система? У ученых есть новые идеи, объясняющие, как эти объекты могут деформироваться, изменять свои пути, делать спирали друг вокруг друга и сливаться.

Объекты, пребывающие в плотных средах, таких как шаровые звездные скопления, испытывают более разнообразные воздействия, чем те, что находятся в околосолнечной среде. В этих экстремальных условиях столкновения являются нормой. Это может привести к множеству интересных взаимодействий между встречающимися друг с другом звездами и звездными системами.

Встреча одной звезды с двойной звездной системой

Исследования таких взаимодействий часто рассматривают все три тела как точечные источники, исследуя следующие результаты:

1. Все три объекта не связаны взаимодействием, в результате чего они существуют отдельно друг от друга.
2. Столкновение, после которого бинарная звездная система выживает, но ее орбита изменяется третьей звездой.
3. Возникает обмен, при котором одиночная звезда меняется местом с одной из двойных звезд, выталкивая ее из системы.

Что происходит, когда звезды взаимодействуют в плотных средах, таких как глобулярные кластеры? Фото HST/NASA/ESA]

Сложности расширенных объектов

Но что происходит, если рассматривать тела не как точечные источники, а как расширенные объекты с реальными радиусами (как это происходит в действительности)? Тогда появляются дополнительные сложности:

• столкновения, когда радиусы звезд перекрываются;
• общие релятивистские эффекты, когда звезды проходят очень близко друг от друга;
• приливные колебания, когда силы тяготения во время тесного прохода притягивают звезды, а затем отпускают.

В недавно опубликованном исследовании, возглавляемом Йоханом Сэмсингом (Johan Samsing) из Принстонского университета, авторы показывают, как эти сложности меняют поведение бинарно-одиночных взаимодействий в центрах плотных звездных скоплений.

Изменения под воздействием приливов

Путем моделирования исследователи показали, что под влиянием приливов из-за хаотической эволюции тройного взаимодействия возникает новый результат: приливное воздействие.

Приливные воздействия возникают, когда тесный проход создает приливные колебания в звезде, отнимая энергию с орбиты бинарной системы. При правильных условиях потеря энергии приведет к влиянию звезд, что в конечном итоге вызовет слияние. Этот новый канал для слияний, подобно слияниям, связанным с потерей энергии в гравитационных волнах, может происходить еще чаще, чем столкновения в некоторых системах.

Авторы исследования демонстрируют, что приливные воздействия чаще встречаются для далеко отстоящих дуг от друга двойных объектов и объектов малого радиуса. Например, при эксцентрических слияниях белых карликов и нейтронных звезд приливные воздействия могут доминировать.

Авторы отмечают, что эта интересная популяция эксцентрических компактных двойных систем, вероятно, приводит к уникальным признакам электромагнитных и гравитационных волн. Это предполагает, что дальнейшие исследования таких систем важны для лучшего понимания того, чего можно ожидать, наблюдая, как звезды сталкиваются друг с другом в тесных звездных кластерах.

Источник: aasnova.org

Тесные пары сверхмассивных черных дыр

При столкновении радиогалактик  формируются тесно связанные пары сверхмассивных черных дыр.

Исследование, выполненное с помощью нескольких радиотелескопов, подтверждает, что сверхмассивные черные дыры, найденные в центрах галактик, могут при слиянии галактик образовывать гравитационно связанные пары.

Статья, вышедшая 18 сентября в «Nature Astronomy», проливает свет на класс черных дыр, превышающих массу Солнца в 1000000 раз. Видимо, после слияния двух галактик образуются тесно связанные бинарные системы сверхмассивных черных дыр.

«Двойная черная дыра, которую мы обнаружили, имеет наименьшее разделение из всех до сих пор обнаруженных посредством прямой визуализации».
Дэвид Мерритт, Рочестерский технологический институт, профессор физики, соавтор статьи

Сверхмассивные черные дыры, найденные в NGC 7674 (от Земли эту спиральную галактику отделяют приблизительно 400000000 световых лет), разделены расстоянием менее одного светового года.

Светящаяся спиральная галактика NGC 7674 с мощным активным ядром Фото: НАСА, ЕКА, Команда наследия Хаббла

Исследование проводилось Прети Харбом из Национального центра радиоастрофизики (Университет Пуны, Индия) в соавторстве с его коллегой по Университету Пуны Дхарамом Виром Лалом и Дэвидом Мерриттом из РИТ.

«Объединенная масса этих двух черных дыр примерно в 40000000 раз превышает массу Солнца, а орбитальный период двойной системы составляет около 100000 лет».
Дэвид Мерритт

Класс меньших черных дыр образуется, когда массивные звезды взрываются как сверхновые. Столкновение черных дыр, которые сопоставимы по массе со звездами, привело в 2015 году к знаменательному открытию гравитационных волн. Черные дыры, превышавшие по массе Солнце примерно в 29 и 36 раз, столкнулись в 1,3 миллиардах световых лет от нас.

«Сверхмассивный бинарный генератор создает гравитационные волны с гораздо меньшей частотой, чем характерная частота бинарных частиц звездной массы, и его сигнал не обнаруживается LIGO».
Дэвид Мерритт

Чтобы имитировать высокочувствительный детектор, исследователи использовали метод совместной работы радиотелескопов всего мира и достигли разрешения, примерно в 10 миллионов раз превышающего угловое разрешение человеческого глаза.

В центре NGC 7674 были обнаружены два компактных источника радиоизлучения со свойствами массивных черных дыр, аккумулирующими газ, что подразумевает наличие двух черных дыр.

Галактика, в которой размещается бинарная сверхмассивная черная дыра, излучает радиоволны. Это подтверждает теорию, предсказывающую присутствие компактного бинарного объекта в радиогалактиках, имеющих форму «Z».

«Считается, что эта структура является результатом совместного эффекта слияния галактик, за которыми следует формирование массивного бинарного объекта».
Дэвид Мерритт

Источник: phys.org

Звездная система, изменившаяся за десятилетия

Астрономы, изучающие уникальную бинарную звездную систему AR Scorpii, обнаружили, что за последнее десятилетие изменилась светимость системы. Новые доказательства подтверждают существующую теорию излучения энергии этой необычной звездой. AR Scorpii состоит из быстро вращающегося намагниченного белого карлика, таинственно взаимодействующего со своей звездой-спутником. Недавно было обнаружено, что светимость системы по шкале минут и часов выросла более чем вдвое. Однако изменения заметны и в масштабах десятилетий.

Исследователи из Университета Нотр-Дам проанализировали данные этой системы, собранные миссией K2  Кеплера в 2014 году, до того как звезда прославилась своей уникальностью. В поисках долгосрочных изменений кривой блеска данные AR Scorpii сравнили с архивными изображениями обследований неба, сделанными до 2004 года. Кривая блеска бинарной системы уникальна своим всплеском излучения каждые две минуты, а также большой вариацией яркости в течение примерно 3,5-часового орбитального периода двух звезд.

«Одна из моделей этой системы предсказывает долгосрочные изменения во взаимодействии двух звезд. Был неизвестен временной масштаб этих изменений - от 20 до 200 лет. Просмотрев на K2 и архивные данные, мы сумели показать, что, наряду с почасовыми изменениями, в системе существуют вариации, происходящие в течение десятилетий».
Питер Гарнавич, профессор и заведующий кафедрой физики астрофизики и космологии в Нотр-Дам

AR Scorpii состоит из быстро вращающегося намагниченного белого карлика, таинственно взаимодействующего со своей звездой-спутником Фото: М. Гарлик / Университет Уорвика, ЕКА / Хаббл

Белый карлик - очень плотный остаток звезды типа Солнца. Когда в ней иссякает энергия, гравитация сжимает ядро ​​примерно до размера Земли, но с массой, превышающей земную в 300 000 раз. Кусочек белого карлика размером с чайную ложку весит около 15 тонн. Сжатие звезды также может усиливать ее напряженность магнитного поля и скорость вращения.

Уникальная система прославилась в 2016 году, когда исследователи в Англии обнаружили, что AR Scorpii, считающийся одиночной звездой, оказался быстро меняющейся бинарной системой. Она примечательна тем, что скорость вращения белого карлика вокруг своей оси невероятно высока и вызывает вспышки светимости каждые две минуты. Их амплитуда изменяется в течение 3,5-часового орбитального периода, что не свойственно ни одной другой двойной карликовой системе.

«Мы обнаружили, что 12 лет назад максимальная светимость AR Scorpii появилась чуть позже на его орбите, чем сейчас. Это не раскрыло тайну, однако, стало еще одним кусочком пазла, которым является AR Scorpii».
Колин Литтлфилд, научный сотрудник

Команда в Нотр-Даме наблюдает за системой с помощью телескопа Сары Л. Кризманиха в Иорданском научном зале университета и планирует опубликовать эти результаты в предстоящей статье.

Источник: phys.org

Сюрприз в Туманности Ориона

Это удивившее астрономов изображение показывает туманность Ориона и ее звездные скопления во всей красе. Используя данные наблюдений, исследователи определили характеристики звезд и выяснили, что там присутствуют объекты трех возрастных групп - три поколения звезд.

Снимок сделан OmegaCAM, оптической широкоугольной камерой на Survey Telescope VLT. Фото показывает туманность Ориона и ее скопления молодых звезд. Расстояние 1,350 световых лет, отделяющее туманность от Земли, делает ее одной из ближайших звездных колыбелей. Но эта фотография больше, чем просто красивая картинка. Команда, возглавляемая Джакомо Беккари, астрономом ESO, точно определила по данными изображения туманности Ориона светимость и разные цвета звезд скопления.

К своему удивлению, астрономы обнаружили на снимке три различных группы объектов.

Три поколения звезд под одной крышей Фото: © ESO/G. Beccari

«Когда мы впервые посмотрели данные, наступил один из тех удивительных моментов, которые астрономам доводится пережить, возможно, раз или два раза в жизни. Благодаря невероятному качеству снимков OmegaCAM, нет сомнений в том, что в центральных областях Ориона мы имеем дело с тремя различными звездными популяциями».
Джакомо Беккари

Это открытие очень важно, поскольку оно означает, что не все объекты кластера родились одновременно. За 3000000 лет в туманности Ориона сформировались друг за другом три поколения звезд.

«Это в корне изменило бы наши представления о том, как в скоплениях образуются звезды».
Моника Петр-Готценс, коллега Джакомо Беккари

Исследование подтверждает, что в туманности Ориона звездообразование идет в рывками и гораздо быстрее, чем считалось ранее.

Другие результаты наблюдений, такие как измерение скорости вращения звезд и анализ их спектров, также указывают на разный возраст объектов.

«Даже если мы не можем официально опровергнуть возможность того, что это двойная звезда, кажется более вероятным, что мы имеем дело с тремя поколениями звезд».
Джакомо Беккари

Источник: scinexx.de

Звезда-гигант имеет планету с массой Юпитера

Международная команда астрономов обнаружила в результате высокоточных измерений радиальной скорости экзопланету с массой Юпитера у гигантской звезды HD 208897. Это открытие было подробно описано работе, опубликованной 6 августа на arXiv.

HD 208897 - гигантская звезда спектрального типа K0 в 210 световых годах от Земли - примерно в пять раз больше Солнца и имеет массу, равную приблизительно 1,25 солнечных. Ее параметры показывают, что эта богатая металлом звезда находится в ранней фазе перехода в красный гигант.

HD 208897 был одной из целей обширной кампании наблюдений, проводившейся с 2007 по 2017 год, основной задачей которой является поиск субэлементарных спутников и планет вокруг 50 эволюционирующих звезд G- и K-типа.

Группа исследователей этой программы, возглавляемая Месутом Йилмазом (Mesut Yilmaz) из Университета Анкары в Турции, обнаружила, что 13 объектов, включая HD 208897, показывают значительные вариации радиальной скорости.

Исследователи получили 73 спектра HD 208897 с использованием спектрометра Coude Echelle Spectros (CES), установленного на 1,5-метровом российско-турецком телескопе (RTT150) в Национальной обсерватории TÜBİTAK (TUG) в Анталье, Турция. Они провели последующие спектроскопические наблюдения этой звезды с помощью 1,88-метрового телескопа и высокоэффективной волоконно-волокнистой системы высокого уровня (HIDES) (HIDES-F) в астрофизической обсерватории Окаямы (ОАО) в Японии. Кроме того, команда изучала фото звезды в Обсерватории Крейкена университета Анкары (AUKR) для проверки фотометрической изменчивости или обнаружения любых транзитных явлений.

Долгосрочная наблюдательная кампания позволила астрономам найти периодический сигнал, предполагающий наличие у HD 208897 невидимого спутника с низкой массой. Исследователи выяснили, что недавно найденная планета обращается за 353 дня вокруг своей звезды на расстоянии приблизительно в 1,05 а. е. и имеет почти круговую орбиту.

По мнению авторов статьи, их исследование показывает, что при долгосрочных наблюдениях можно обнаружить такие планеты с массой Юпитера даже вокруг гигантских звезд. Астрономы также подчеркивают важность такого поиска экзопланет для нашего понимания сценариев их формирования.

Источник: phys.org