Звезда-зомби взрывалась и оживала несколько раз

Звезда взорвалась, выжила, а более 50 лет спустя снова взорвалась. Это астрономический эквивалент злодея фильма ужасов - звезда, не пожелавшая оставаться мертвой.

Международная команда астрономов, в том числе Ник Конидарис и Бенджамин Шаппеи из Института Карнеги, обнаружила звезду, которая за 50 лет многократно взрывалась. Статья, вышедшая в Nature, полностью опровергает наши представления о конце жизни звезды. В анализе явления сыграл важную роль инструмент Конидариса.

В сентябре 2014 года команда астрономов из группы Palomar Transient Factory обнаружила в небе новый взрыв сверхновой iPTF14hls. Чтобы понять скорость и химический состав материала, выброшенного во время взрыва, проанализировала испускаемый им свет. Этот анализ показал, что это был взрыв сверхновой звезды II-P типа. Все в открытии казалось нормальным, пока несколько месяцев спустя, сверхновая снова не начала становиться ярче.

Представление художника о взрыве сверхновой Фото: Европейская южная обсерватория/M. Kornmesser

Сверхновые типа II-P обычно остаются яркими в течение примерно 100 дней. Но у iPTF14hls этот период продлился более 600 суток! К тому же архивные данные показали, что в этом месте был взрыв в 1954 году.

На снимке, полученном Palomar Observatory Sky Survey, обнаружен возможный взрыв в 1954 году в месте расположения iPTF14hls (слева), не замеченный на более позднем изображении, снятом в 1993 году (справа). Известно, что сверхновые взрываются только один раз, сияют в течение нескольких месяцев, а затем исчезают, но у iPTF14hls было по меньшей мере два взрыва через 60 лет друг от друга Фото: POSS/DSS/LCO/S. Wilkinson

Оказалось, что эта звезда-зомби взорвалась более полувека назад, выжила и снова взорвалась в 2014 году.

«Эта сверхновая противоречит всему, что мы думали, что знали о том, как они работают. Это самая большая загадка, с которой я столкнулся почти за десятилетие исследований звездных взрывов»».
Иэр Аркэви (Iair Arcavi), ведущий авториз Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и Обсерватории Лас-Камбр

Инструмент SED Machine, созданный Конидарисом, помог проанализировать излучаемый iPTF14hls свет, который затемнялся и делался ярче не менее пяти раз в течение трех лет. этот прибор способен быстро классифицировать сверхновые и другие недолговечные астрономические явления.

Объект iPTF14hls становился то ярким, то снова тусклым по меньшей мере пять раз в течение двух лет. Такого поведения астрономы никогда не наблюдалось в предыдущих сверхновых: они обычно остаются яркими примерно на протяжении 100 дней, а затем исчезают. Фото:  LCO/S. Wilkinson

Звездные взрывы много рассказывают астрономам о происхождении большей части вещества, из которого состоит наша Вселенная. Взрыв сверхновой, возможно, даже спровоцировал образование Солнечной системы. Астрономы предполагают, что первоначально звезда должна была быть как минимум в 50 раз более массивной, чем солнце, возможно даже иметь до 130 солнечных масс, потому что только такие гиганты среди звезд могли бы пережить первую сверхновую.

Возможно, iPTF14hls является первым известным представителем типа сверхновой, который до сих пор был постулирован лишь теоретически. В этих сверхновых звездах, представляющих собой «пульсационную пару нестабильности» (Pulsational Pair Instability), ядро ​​массивных звезд становится настолько горячим, что энергия внутри него превращается в антиматерию и материю. Это вызывает взрыв, который отбрасывает наружные оболочки звезды, но оставляет сердцевину неповрежденной. Только после нескольких повторений происходит свертывание ядра и создается черная дыра.

«Эти взрывы до сих пор были типичными для ранней вселенной - сегодня они не должны происходить. Это похоже сегодня на находку живого динозавра».
Энди Хауэлл

Кроме того, некоторые из особенностей этой сверхновой не укладываются в теорию такого типа сверхновой: например продолжающееся присутствие водорода или огромная энергия взрыва.

До сих пор ясно только одно: Supernova iPTF14hls не вписывается ни в одну из общих моделей и может представлять собой совершенно новый тип звездного взрыва. Астрономы могут только гадать, какие механизмы стоят за этим загадочным событием.

Источники: phys.org, scinexx.de

Результаты столкновений галактических скоплений

Гигантское столкновение нескольких скоплений галактик создало поразительную панораму. Каждый из этих кластеров содержит сотни галактик. Столкновения вызвали ударные волны, которые породили небесный фейерверк яркого радиоизлучения, показанного на снимке красным и оранжевым. В центре изображения виден фиолетовый цвет - им окрашено сильно нагретое рентгеновское излучение.

От Земли до области скоплений, получившей название Abell 2744, свет летит приблизительно 4 млрд лет. Радиофрагмент изображения получен во время новых наблюдений, сделанных в Национальном научном фонде Карла Г. Янского радиотелескопом Very Large Array (VLA) и согласуется с более ранними данными из рентгеновской обсерватории NASA Chandra.

Комбинированное изображение области Abell 2744, с объединенными радио, рентгеновскими и оптическими (видимыми) данными. Фото: Pearce et al.; Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF; Chandra, Subaru; ESO

Оба снимка накладываются на изображение на длинах волн с видимым светом, выполненное по данным телескопов Subaru и Very Large Telescope (VLT). Новые наблюдения VLA показали не найденные ранее области, где удары ускоряли субатомные частицы, вызывая радиоизлучение.

Астрономы изучают комбинированное изображение, пытаясь расшифровать последовательность столкновений галактических кластеров. В настоящее время, по их словам, данные указывают на столкновение подкластеров с севера на юг и с Востока на Запад. Возможно, существует и третье. Поэтому астрономы продолжают анализировать свои данные, чтобы выявить более подробные сведения о сложной истории столкновений и их последствиях.

Источник: public.nrao.edu

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