Найдена экзопланета с дейтериевым синтезом

Астрономы Эксетерского университета обнаружили экзопланету, внутри которой, как у коричневого карлика, похоже, происходит синтез дейтерия.

Известно, что коричневые карлики являются нарушителями границ между небесными телами. Они чересчур большие и теплые для планет, но имеют слишком низкую массу, чтобы в результате слияния водорода стать настоящими звездами. По определению, граница между планетами и коричневыми карликами идет примерно на уровне 13 масс Юпитера, выше которого возможен синтез дейтерия в недрах.

Но именно в этом переходном диапазоне их часто трудно различить: астрономы уже обнаружили несколько таких пограничных объектов, которые демонстрируют характеристики обоих. В связи с этим возникает вопрос, являются ли коричневые карлики просто переросшими планетами, которые также формируются подобным образом, или же все-таки являются «неудавшимися» звездами.

Необычная система

Ответ на этот вопрос теперь может дать необычная звездная система, которую изучала команда Саши Хинкли. В его центре находится звезда HD206893, находящаяся от нас приблизительно в 130 световых годах. Она примерно на треть больше Солнца. Вокруг нее вращается HD206893B, коричневый карлик, который был открыт еще в 2017 г., имеет массу около 28 масс Юпитера. Его период обращения около 26 лет, а орбита проходит в 9,6 а.е. от звезды.

Теперь Хинкли и его команда обнаружили с помощью Very Large Telescope еще одно небесное тело в этой системе. Согласно полученным данным, это крупная экзопланета, имеющая массу, равную около 12-13 массам Юпитера. HD206893c вращается вокруг центральной звезды приблизительно в 3,5 а.е., то есть гораздо ближе к ней, чем коричневый карлик.

«Это одна из первых планетных систем, получивших непосредственное изображение, включающая как экзопланету, так и коричневый карлик».
Саша Хинкли

Планетарный газовый гигант с дейтериевым синтезом?

Недавно открытая экзопланета имеет массу, находящуюся точно в диапазоне, который считается нижним пределом для дейтериевого синтеза. Более тщательный анализ с использованием спектрографа HARPS на VLT, в частности, также показал, что планета HD206893c светит необычно ярко для своего размера и расстояния от звезды. Ее светимость почти такая же высокая, как у коричневого карлика, который в два раза тяжелее.

По мнению астрономов, наиболее вероятная причина в том, что экзопланета имеет внутренний источник энергии. Внутри этого большого и горячего газового гиганта уже может происходить синтез дейтерия. Следовательно, планета не только по массе почти соответствует коричневому карлику. Ее внутренняя часть тоже имеет звездные характеристики. Несмотря на разную массу и природу, оба спутника звезды HD206893 очень похожи.

«Оба они, вероятно, образовались из одного протопланетного диска. Поэтому такие гибриды являются идеальными системами для изучения различных возможных путей формирования».
Саша Хинкли

Астрономы считают, что эта экзопланета дает ценное представление о физике и возможном формировании таких пограничных переходов между звездой и планетой.

Источник информации и фото: scinexx.de

Найдены первые признаки меганейтронной звезды

При столкновении нейтронных звезд может образоваться эфемерный гигант - меганейтронная звезда.

Астрономы, возможно, впервые нашли доказательства существования меганейтронной звезды — эфемерной промежуточной стадии в столкновениях нейтронных звезд. Эти гиганты, ранее предполагаемые только в теории, коллапсируют в черную дыру всего за несколько миллисекунд.

Теперь контрольные колебания гамма-всплесков дают первый намек на их существование. Это открывает новые возможности для выяснения того, что происходит в этих слияниях, сообщает команда в Nature.

Когда сталкивается пара нейтронных звезд, от них исходят гравитационные волны, а также гамма-лучи, высвобождающие гигантское количество энергии. Этот всплеск гамма-излучения, хотя и длится менее двух секунд, может дать энергии столько, сколько излучают все звезды в галактике вместе взятые.

«Мы знаем, что короткие вспышки гамма-излучения возникают, при столкновении нейтронных звезд и мы знаем также, что в конечном итоге все это схлапывается в черную дыру».
Коулман Миллер, Мэрилендский университет

Мега нейтронная звезда как промежуточная стадия

Пока неясно, как образуется черная дыра. Однако модели позволяют предположить, что сливающиеся нейтронные звезды не становятся черными дырами напрямую, а сначала образуют недолговечную меганейтронную звезду. После слияния она существует всего от 10 до 300 миллисекунд до превращения в черную дыру.

Согласно теории, такие короткоживущие меганейтронные звезды почти в два раза больше своих обычных «сородичей», а их масса на добрых 20 % превышает максимальный предел для нейтронных звезд. Они вообще могут существовать только потому, что чрезвычайно быстро вращаются, делая в минуту почти 78 000 оборотов. Возникающие при этом центробежные силы задерживают неизбежный гравитационный коллапс этих космических гигантов.

Поиск тонких колебаний

Проблема, однако, в том, что астрономы до сих пор не смогли доказать, действительно ли столкновения нейтронных звезд рождают временную меганейтронную звезду. Несколько столкновений, обнаруженных благодаря гравитационным волнам и всплескам, были слишком далеко, чтобы предоставить прямые доказательства этого.

Хотя меганейтронная звезда должна выдавать себя в гравитационных волнах резким скачком частоты и особыми колебаниями, современные детекторы недостаточно мощны, чтобы это зафиксировать. Поэтому команда Коулмана Миллера и Сесилии Чиленти искала сопоставимый сигнал в гамма-лучах, так как при слиянии нейтронных звезд его должны оставлять конверсионные процессы в виде квазипериодических колебаний в этих высокоэнергетических коротких импульсах излучения.

Обнаружено два потенциальных сигнала

Астрономы искали среди данных, зарегистрированных тремя гамма-обсерваториями, сведения о семистах коротких гамма-всплесках. При этом они обнаружили в 1991 и 1993 гг. два сигнала, которые демонстрировали контрольные колебания. Эти всплески, названные GRB 910711 и GRB 931101B, были обнаружены Комптоновским гамма-телескопом, который был выведен из эксплуатации в 2000 году.

«Неудивительно, что оба сигнала поступили от прибора BATSE этого телескопа, поскольку он имел более крупный детектор, чем другие более поздние обсерватории. Это улучшило обнаружение модуляций».
Коулман Миллер

Более подробный анализ показал, что оба всплеска излучения имели схожую структуру с пиками интенсивности около 1000 и 2600 Гц. Кривые блеска также показывают квазипериодические колебания, которые соответствуют короткоживущей меганейтронной звезде. К сожалению, данные не были достаточно точными, чтобы можно было больше узнать о размере, массе и времени жизни объекта.

Первый шаг к новым сведениям

Тем не менее, другие астрономы также видят в этих результатах многообещающий первый шаг:

«Даже если Чиленти и ее коллеги пока не могут сделать никаких твердых заявлений о состоянии материи в этих столкновениях, их результаты впечатляют. Потому что они могли бы расширить наши знания о физике самых экстремальных регионов нашей Вселенной».
Астроном Пол Ласки

Кроме того, к 2030-м гг. детекторы гравитационных волн могут стать достаточно чувствительными, чтобы обнаруживать тонкие колебания меганейтронных звезд и в вибрациях пространства-времени от столкновений нейтронных звезд. Однако до тех пор гамма-всплески остаются единственным способом их обнаружить.

Источник информации и фото: scinexx.de

Обнаружены самые горячие звезды во Вселенной

Восемь звезд, которые заметила команда астрономов, удивляют своей температурой поверхности, достигающей 180 000 °C, и яркостью, которая затмевает наше Солнце.

На них преобладают температуры, выходящие за пределы воображения: свыше 100 000 °C. Согласно нынешнему уровню знаний, это одни из самых горячих звезд во Вселенной. На поверхности Солнца сравнительно прохладно: максимум около 5 800 °C.

Команда Саймона Джеффри из североирландской обсерватории Арма при участии астрономов Тюбингенского университета открыла далекие звезды благодаря Южноафриканскому большому телескопу (Salt), расположенном примерно в 400 км к северо-востоку от Кейптауна. Это самый большой одиночный телескоп в Южном полушарии.

Были проанализированы белые карлики и их предшественники, субкарлики:

"Белые карлики примерно такого же размера, что и Земля, но массивнее в миллион раз. Их прямые предшественники, горячие субкарлики, все еще несколько больше. Они сжимаются и становятся белыми карликами в течение нескольких тысяч лет".
Клаус Вернер, астрофизик из Тюбингена

Белые карлики - это самые плотные из звезд, состоящих из обычной материи. Их поверхность, как и у субкарликов, может иметь высокую температуру. Данные исследовательской группы показали еще более экстремальный пик:

"Из восьми сверхгорячих звезд, которые мы открыли, белый карлик был самым горячим, температура его поверхности доходила ло 180 тыс. °C".
Клаус Вернер

По его словам, каждая из звезд светит более чем в сто раз ярче Солнца. Однако от нас все они находятся на расстоянии от полутора до 22 тыс. световых лет, тогда как до Солнца всего чуть больше восьми световых мин.

Это означает, что с Земли горячие, яркие карлики невооруженным глазом не видны. Несмотря на расстояние, для астрономов это открытие важно.

"Все эти звезды находятся на очень продвинутой стадии жизненного цикла, приближаясь к смерти как белые карлики. Результаты могли бы пролить новый свет и на возникновение нашей галактики".
Клаус Вернер

Источник информации и фото: derstandard.at

Планета TOI-700e может быть пригодной для жизни

Астрономы обнаружили у TOI-700 вторую планету, возможно, пригодную для жизни. От нас ее отделяет приблизительно 100 световых лет. Экзопланета почти такой же величины, как Земля, и вращается на краю обитаемой зоны красного карлика. Это делает его одной из немногих звезд с несколькими пригодными для жизни мирами. Два земных двойника TOI-700 предоставляют наилучшие возможности для более точных наблюдений, например, телескопом Джеймса Уэбба.

К настоящему времени астрономы открыли тысячи внесолнечных планет, в том числе множество каменистых земноподобных экзопланет ближайших звезд, таких как Проксима Центавра и TRAPPIST-1. Практически рядом с нами космический телескоп TESS отыскал в 2020 г. почти идеального двойника Земли - TOI-700d, находящегося в середине обитаемой зоны своей центральной звезды, красного карлика, удаленного от нас на сотню световых лет. Размером эта экзопланета примерно с Землю, поэтому на ее поверхности может быть мягкий климат и жидкая вода, в отличие от двух других планет этой системы.

Транзитный сигнал четвертой планеты

Теперь выясняется, что земной близнец TOI-700d — не единственная, вероянно, пригодная для жизни планета этой системы, для более точной характеристики которой Эмили Гилберт - специалист Лаборатории реактивного движения НАСА - и ее коллеги оценили более свежие данные телескопа TESS. На кривой блеска красного карлика они обнаружили еще один, значительно более слабый сигнал в дополнение к трем периодическим эффектам затенения, вызванным уже известными планетами.

Иллюстрация планеты TOI-700e и кривой блеска, зарегистрированной TESS во время транзита

Более тщательный анализ выявил, что это был транзитный сигнал другой, ранее не замеченной планеты, названной TOI-700e. Она вращается между земным близнецом TOI-700d и своим внутренним, более крупным соседом TOI-700c.

"Если бы звезда была чуть ближе или планета чуть больше, мы, возможно, нашли бы TOI-700e в первый год работы TESS. Но сигнал был настолько слабым, что нам понадобился еще один год транзитных наблюдений".
Эмили Гилберт

Землеподобные и потенциально пригодные для жизни

Недавно обнаруженная экзопланета на 95 % больше Земли. Это делает ее вероятной скалистой планетой земного типа. Кроме того, ее оборот вокруг звезды длится немного меньше 28 дней. Следовательно, планета, вращающаяся в обитаемой зоне, получает от своей красной карликовой звезды солнечное излучение, в 1,27 раза превышающее земное, что делает ее несколько теплее Земли. Однако умеренный климат с жидкой водой на TOI-700e все же возможен.

Орбиты четырех планет вокруг TOI-700 относительно обитаемой зоны.

"Излучение на TOI-700e находится между земным и венерианским".
Эмили Гилберт

Кандидат для дальнейших исследований

Система TOI-700 теперь включает не менее двух планет земного типа с потенциально благоприятными для жизни условиями. Дополнительные наблюдения Хаббла также не выявили никаких признаков сильных радиационных всплесков от красного карлика. Поскольку от таких звездных вспышки исходит жесткое рентгеновское излучение, они считаются плохой предпосылкойдля создания условий, благоприятных для жизни.

"Все это делает систему TOI-700 кандидатом, вызывающим неослабевающий интерес для дальнейших наблюдений".
Эмили Гилберт

В этом году телескоп TESS более детально рассмотрит звезду и четыре ее планеты. Кроме того, уже запланированы дальнейшие наблюдения с помощью телескопов, расположенных на Земле.

Источник информации и фото: scinexx.de

Обнаружен прожорливый дуэт черных дыр

Астрономы обнаружили пару хищных сверхмассивных черных дыр, которые совместно пожирают материю в центральной области двух сливающихся галактик.

В основном астрономы изучали до сих пор только самые ранние стадии слияния галактик. Но теперь международная группа обратила внимание на позднюю фазу. Ученых заинтересовал UGC4211 - идеальный объект для исследований данной категории, поскольку представляет собой образование на последних стадиях слияния двух галактик и находится сравнительно близко к Земле, всего в 500 миллионах световых лет.

Команда изучала сливающуюся галактику с помощью нескольких астрономических инструментов в разных диапазонах длин волн: были использованы телескопы Chandra и Hubble, а также Very Large Telescope. Но основные данные были получены с помощью комплекса радиотелескопов ALMA.

ALMA уникален тем, что может проникать взглядом сквозь большие газопылевые скопления и достигать очень высокого пространственного разрешения, чтобы увидеть объекты, расположенные очень близко друг к другу.
Ведущий автор работы Майкл Косс из Eureka Scientific

Например, взгляд на центральную область UGC4211 показал, что центральные черные дыры двух сливающихся галактик расположены буквально рядом. По астрономическим представлениям, их разделяет совсем немного: 750 световых лет. Заметить эту хищную пару черных дыр можно по излучению, возникающему во время их совместной трапезы: они поглощают материю, попавшую в процессе слияния в зону их гравитации.

Этот дуэт состоит из самых близких друг к другу сверхмассивных черных дыр, когда-либо наблюдавшихся в разных волновых диапазонах. По словам астрономов, успешное использование ALMA может проложить путь для дальнейших исследований этого захватывающего явления, поскольку бинарные системы черных дыр могут быть гораздо более распространены, чем считалось ранее.

В частности, результаты исследования могут повлиять на наше понимание предстоящего слияния Млечного Пути и ближайшей к нам галактики Андромеды, столкновение которых находится на очень ранней стадии и до него еще примерно 4,5 миллиарда лет.

Источник информации и фото: wissenschaft.de

Как превратили в звуки световое эхо V404 Лебедя

Космическая симфония: исследователи НАСА преобразовали в звук рентгеновское эхо черной дыры. Всплески излучения материи, поглощенной гигантом гравитации V404 Лебедя, становятся слышны нам в виде хлопков, потрескивания или мягких звуков фортепиано. Хотя от Земли эта система находится в 7 800 световых годах, такое "озвучивание" делает черную дыру настолько близкой, что, кажется, до нее можно дотронуться.

На самом деле, в космосе тихо, поскольку вакуум не пропускает звуки. Даже драматические звездные взрывы для наблюдателей просто беззвучны. Но исследователи НАСА, экспериментирующие с так называемым "озвучиванием данных", переводят в звуки улавливаемые телескопами частоты излучения. До этого лишь Крабовидная туманность получила свое собственное оркестровое звучание.

Черная дыра трещит и хлопает

Теперь и V404 Лебедяi из одноименной системы, удаленной от нас на 7 800 световых лет, получила свой собственный ритм. Использованное для этого рентгеновское излучение поймано телескопами Chandra и Swift, вращающимися на околоземной орбите. Звуки, издаваемые ими, варьируются от хлопка и треска до мягких нот арфы и фортепиано.

В сопровождающем видеоролике входящее рентгеновское излучение визуально представлено в виде сморщенных колец. Причем данные Swift показаны красным цветом, а Chandra - синим. В третьей части видеоролика — изображения фоновых звезд, полученные в рамках программы Digitised Sky Survey. Каждая видимая звезда вызывает при озвучивании музыкальную ноту, причем ее громкость и высота зависят от яркости данной звезды. Соедините эти впечатления с полученными с рентгеновских телескопов "Свифт" и "Чандра" - как в последней части видео - и у вас получится настоящий концерт.

Откуда появляется рентгеновское излучение?

Но как могут возникнуть звуки, если черные дыры не испускают ни рентгеновских лучей, ни каких-либо других световых волн? Сама V404 Лебедя, возможно, и не создает рентгеновского излучения, но это по силам аккреционному диску из быстро вращающейся плазмы. Туда вещество поступает от звезды-компаньона, газ которой постоянно высасывает черная дыра.

В таких вращающихся дисках черных дыр всегда происходят интенсивные всплески излучения, которые высвобождают высокоэнергетическое рентгеновское излучение. На своем пути от V404 Лебедя к Земле рентгеновские лучи сталкиваются с газопылевыми облаками, от которых они рассеиваются под разными углами. "Чандра" и "Свифт" запечатлели эти "световые отголоски" и тем самым заложили основу для представленной нам космической симфонии.

Источник:  scinexx.de

Астрономы не нашли сигналов темной материи

Обсерватория LHAASO не обнаружила гамма-сигнала в центре Млечного Пути.

Согласно теории, в зонах, где плотность темной материи высока, например центр Млечного Пути, должен при распаде ее частиц выделяться избыток высокоэнергетического излучения. Это означает: либо они не распадаются, либо темная материя все-таки состоит из других, гораздо более легких частиц.

Природа темной материи - одна из великих неразгаданных тайн астрономии. Действительно, его гравитационное воздействие формирует Млечный Путь и почти все другие галактики. Но из каких частиц состоит эта невидимая форма материи, неизвестно. До сих пор даже не выяснено, могут ли быть частицы темной материи легкими, как стерильные нейтрино, гипотетические аксионы и "темные фотоны", или же они массивны, как WIMPs, долгое время считавшиеся фаворитами.

Где скрываются частицы темной материи?

Но все попытки обнаружить специальными детекторами частицы темной материи пока не увенчались успехом. Более того, некоторые предполагаемые аномалии в данных оказались ошибками измерения или фоновыми эффектами, как в случае с широко обсуждаемым сигналом в детекторе XENON1T. Поэтому до сих пор все эти измерения позволяли лишь определить, где частицы темной материи больше не могут скрываться - в конце концов, это тоже помогает еще больше сузить их природу.

Детекторы обсерватории LHAASO в Китае, специализирующиеся на изучении высокоэнергетических ливней космических частиц, не обнаружили избытка гамма-излучения от распадающейся темной материи Фото: © LHAASO Collaboration

Теперь дальнейшую локализацию частиц темной материи должна обеспечить обсерватория LHAASO в Китае. Массив антенн и телескопов площадью около 1 км² на юго-западе Китая специально разработан для измерения ливней частиц, образующихся в земной атмосфере при попадании в нее космических лучей. Эти каскады вторичных частиц возникают, когда гамма-лучи, энергичные фотоны и другие космические частицы ударяются об атомы газа в атмосфере.

Поиск гамма-лучей из сердца Млечного Пути

Именно поэтому обсерватория LHAASO подходит для обнаружения темной материи. Согласно существующей теории, ее частицы могут испускать высокоэнергетические гамма-лучи при распаде или столкновении друг с другом, аннигилируя и высвобождая энергию. В этом случае выделять измеримый избыток высокоэнергетического гамма-излучения должны были бы места, такие как центр Млечного Пути, где плотность темной материи особенно высока.

"Поэтому чрезвычайно энергетическое излучение предоставляет уникальную возможность для поиска ее тяжелых частиц с массой свыше 100 тераэлектронвольт".
Чжэнь Цао из Института физики высоких энергий, Пекин

Ученые использовали детекторы LHAASO для поиска вторичных частиц таких гамма-лучей в диапазоне энергий от 100 гигаэлектронвольт до одного петаэлектронвольт. Для этого они проанализировали данные за 570 дней для области неба в галактическом центре и четырех удаленных от него зон, которые были выбраны для сравнения.

Излишек не обнаружен

Но астрономы ничего не нашли: центр Млечного Пути содержал не больше частиц энергетических гамма-лучей, чем области, выбранные для сравнения.

"Соответственно, мы не можем найти существенных доказательств наличия сигнала темной материи".
Чжэнь Цао

Это еще больше сужает диапазон масс и энергий для ее тяжелых частиц - примерно в пять-десять раз точнее, чем предыдущие поиски.

Это означает, однако, что гипотетических тяжеловесов нет среди частиц темной материи. Следовательно, либо она состоит из гораздо более легких частиц, таких как аксионы или темные фотоны. Либо ее тяжелые частицы все-таки существуют, но у них чрезвычайно долгий срок жизни - многие миллиарды лет. В результате, после Большого взрыва распалось или погасло так мало темной материи, что ее частицы не оставили значительного радиационного следа.

Однако неясно, какое из возможных объяснений является верным. Поэтому природа темной материи и ее частиц пока остается неразгаданной тайной нашего космоса.

Источник: scinexx.de