Обнаружена алмазная звезда - белый карлик

Найден загадочный объект - белый карлик, оказавшийся настоящей космической драгоценностью.

Астрономы обнаружили подлинное чудо - самую холодную и тусклую звезду среди известных объектов Вселенной. Ученые считают, что большая часть этого белого карлика, температура которого не выше 3000 °C, может состоять из алмаза. Удаленный на 900 световых лет, он слишком прохладен, тяжел и плотен для звезды такого класса: имея размер Земли, это сокровище по массе равно Солнцу. Давление и тепло вызвало в нем кристаллизацию углерода и превратило звезду в алмаз.

Однажды и наше Солнце превратится в такую тусклую звезду: белый карлик - это очень плотное звездное ядро, которое после исчезновения внешних оболочек постепенно становится прохладнее и темнее. Поскольку основное горючее ядерного синтеза, водород, давно израсходовано, а гелий соединился в большие атомы, то такие белые карлики - это звезды, состоящие преимущественно из углерода и кислорода в очень сжатом виде.

Загадка невидимого спутника

Необычный белый карлик проявлял себя только влиянием на своего компаньона, быстро вращающуюся нейтронную звезду - пульсар PSR J2222-0137th, ротация которого давно показывала, что поблизости должна находиться вторая звезда. Однако оставалось неясным, что это был за объект, так как в телескоп ничего не было видно. По крошечным изменениям во вращении пульсара астрономы предполагали, что это должна быть либо еще одна нейтронная звезда, либо очень маленький и необычно холодный белый карлик.

Так может выглядеть белый карлик, состоящий из алмаза, рядом со своим спутником, пульсаром PSR J2222-0137th Фото: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

Чтобы это выяснить, Дэвиду Каплану (David Kaplan) и его коллегам по Университету Висконсин-Милуоки пришлось вести наблюдения пульсара и его невидимого компаньона на протяжении двух лет. Работа проходила с помощью нескольких крупных радиотелескопов, в том числе Green Bank Telescope и Very Long Baseline Array.

Данные новых наблюдений показывают, что спутник имеет приблизительную массу Солнца, но гораздо меньше (величиной с Землю) и темнее, чем наше светило. По расчетам астрономов, это белый карлик, который слабее Солнца более, чем в сто раз. Его температура составляет всего лишь около 2.700 °C, что в 5000 раз меньше температуры нашей центральной звезды и является рекордом холода даже для белого карлика. Поэтому вычисленное исследователями небесное тело - самый холодный и тусклый из всех объектов это вида.

Высокая плотность белого карлика свидетельствует о том, что он, скорее всего, состоит в основном из кристаллического углерода, похожего на алмаз. Такие небесные тела астрономы обнаруживали во Вселенной и раньше. Так супер-земля "55 Cancri e", до которой нам лететь где-то 41 световой год,  вероятно, тоже частично состоит из алмаза, пишет scinexx.de.

"Планета X" имеет более крупного компаньона?

Иллюстрация: НАСА

Астрономы обнаружили свидетельство присутствия двух неизвестных больших планет внешней Солнечной системы.

Мадрид (Испания) - Сильно эксцентрические (эллиптические) орбиты карликовых планет, таких как Седна и "2012 VP113", некоторые астрономы считают свидетельством существования значительно большего небесного тела - "Планеты X" внешней Солнечной системы. Новые расчеты испанских астрономов идут еще на шаг дальше и видят в недавно полученных данных доказательство существования двух неизвестных больших планет.

Только в прошедшем марте астрономы из группы Скотта Шеппарда (Институт наук Карнеги) обнаружили во внешней области Солнечной системы две новые карликовые планеты, орбиты которых могут также указывать на присутствие там других ​​неизвестных больших планет.

Испанские астрономы Карлос (Carlos) и Рауль де ла Фуэнте Маркос (Raul de la Fuente Marcos) из Мадридского университета представили на "ArXiv.org" новые расчеты образцов направления орбит карликовых планет, проходящих за орбитой планетоида Плутон, считавшегося раньше девятой планетой. Это предполагает существование не одной, а двух больших планетарных объектов внешней Солнечной системы.

Ученые обосновывают свой вывод тем, что орбиты небольших групп этих карликовых планет очень похожи. Однако их тела недостаточно велики, чтобы в силу гравитации притягиваться друг к другу. Поэтому исследователи предполагают, что эти объекты находятся под воздействием более крупной планеты, что создает "орбитальный резонанс" - ситуацию, когда периоды обращения небесных объектов имеют соотношения небольших натуральных чисел. Примеры таких орбитальных резонансов создают Плутон и многочисленные мелкие тела, находящиеся в поясе Койпера, так называемые Плутино, которые с Нептуном состоят в резонансе 3:2, следовательно, за время трех обращений Нептуна вокруг Солнца обходят его дважды.

Символическое изображение "Планеты X" Иллюстрация: НАСА

Исследованные мелкие объекты должны иметь аналогичное соотношение с гораздо большей, но значительно более отдаленной и поэтому еще не обнаруженной планетой. Ее масса должна быть где-то между массами Марса и Сатурна. От Солнца такая планета может находиться приблизительно в 200 раз дальше, чем наша (в 200 а.е.). Некоторые из более мелких объектов имеют чрезвычайно вытянутые орбиты, уносящие их далеко от Солнца. Однако, по мнению авторов исследования, для большой планеты необычно вращаться вокруг Солнца так близко к другим объектам. Это возможно, если она динамически связана еще с одной.

Оба исследователя делают вывод, что "Планета X" состоит в орбитальном резонансе с намного большим объектом, чем она сама. Вторая вращается вокруг Солнца примерно в 250 а.е., как и было предсказано в предыдущих работах.

Однако открытие как малых, так и больших тел - не простая задача. Более мелкие объекты имеют крайне вытянутые эллиптические орбиты. Следовательно, их можно заметить только в момент приближения к Солнцу. Большие планеты имеют, вероятно, круговую орбиту и движутся очень медленно. Кроме того, они очень тусклые, поэтому прежними телескопами их обнаружить было трудно. "Совсем не удивительно, что их еще не нашли", - цитирует исследователей "New Scientist".

Астрономы ищут признаки существования "Планеты X"

Внешняя область Солнечной системы

Вашингтон (США) - Солнечная система выглядит уже не так, как прежде: наряду с открытием астероида с кольцевой системой как у Сатурна, астрономы США обнаружили две новые карликовые планеты внешней Солнечной системы. К тому же, их орбиты могут указывать на существование еще ​​одной неизвестной большой планеты.

Астроном Института наук Карнеги Скотт С. Шеппард (Scott S. Sheppard), первооткрыватель обеих карликовых планет, предрекал, что в Солнечной системе будут найдены и другие аналогичные небесные тела. Команда Шеппарда надеется обнаружить здесь признаки вызывающей споры так называемой "Планеты X".

Шеппард указывал ранее, что возле карликовых планет с каталожными номерами "2012 VP113" и "2013 FY27" может находиться ещё одна, с идентификатором "2013 FZ27". В апреле астроном сказал, что его команда заметила очередную возможную карликовую планету: “Мы сразу обнаружили несколько объектов, за которыми сейчас следим и их изучаем. Эти объекты либо очень яркие и поэтому крупные, либо очень сильно удалены. Но пока мы эти объекты при следующих наблюдениях ещё раз не исследуем, я не смогу о них много сказать. Одно точно - тут есть несколько других, по-видимому, карликовых планет".

Вид Солнечной системы с поверхности карликовой планеты Седна
Рисунок Адольфа Шаллера/NASA/ESA

"Отдаленные объекты - пояснил далее Шеппард, - являются основной причиной наших поисков, чтобы таким образом проверить теорию существования неизвестной пока супер-земли внешней Солнечной системы. Мы должны найти здесь объекты, которые действительно находятся очень далеко, за краем пояса Койпера, на расстоянии приблизительно 50 астрономических единиц (одна а.е. = расстоянию: Солнце-Земля)".

Объекты Солнечной системы до открытия "2012 VP113". Вверху слева - внутренняя, а справа - внешняя части Солнечной системы; внизу справа - орбита планеты Седна, слева - внутренняя часть Облака Оорта Фото: НАСА

"Даже если эти объекты столь слабо освещены или малы, они могли бы - как ни сильно они удалены - представлять для нас большой интерес. Очень сильно удаленные объекты имеют, скорее всего, орбиты - как те же Седна или "2012 VP113" - которые отделены от путей больших планет. Эти далекие орбиты могли бы показать возможные признаки далекой супер-земли, так как та не испытывает (в Солнечной системе) влияния крупных планет".

Следующие наблюдения были запланированы на май этого года, пишет grewi. Мы с интересом ждём сообщений об их результатах, а в следующей статье читайте сообщение на эту тему из Мадрида.

Многие массивные звезды - это двойные системы

За самыми тяжелыми звездами обычно скрываются двойные системы. Астрономы из Германии обнаружили, что подобные пары встречаются гораздо чаще, чем считалось ранее - в частности, у массивных звезд наличие близнецов может быть даже нормой.

Известно, что вокруг сверхмассивных звезд часто вращаются их компаньоны. Вместе они образуют бинарную систему, которую, однако, даже самые современные телескопы определяют с трудом. Расстояние между звездами двойной системы, по сравнению с путем до Земли, настолько малы, что их невозможно отобразить отдельно друг от друга.

Исследование немецких ученых

Астрономы из команды Рурского университета Бохума (RUB), возглавляемой Рольфом Чини (Rolf Chini) вели наблюдения в обсерватории, находящейся в чилийской пустыне Атакама. Они детально исследовали 800 массивных звезд - каждую в течение нескольких дней или даже недель.

Масса Эта Киля, самой яркой звезды в туманности Киля, примерно в 100-120 раз превышает массу Солнца Фото: © RUBIN

Эффект Доплера выдает двойные звезды

Они обнаружили, что на самом деле более 90 процентов наблюдаемых звезд - двойные объекты. Это открытие стало возможным лишь с помощью "трюка", так как считается, что обсерватория RUB безнадежно уступает некоторым другим современным телескопам, например, расположенному всего в 20 километрах "Very Large Telescope", принадлежащему Европейской южной обсерватории. Однако астрономам пришел на помощь эффект Доплера: если звезда удаляется от наблюдателя, то её световой спектр сдвигается к красной зоне. Если же звезда приближается, спектр смещается в сторону синего цвета. У пересекающих друг друга орбит звезд Чини и его коллеги заметили такие характерные сдвиги, которые колебались с регулярными интервалами - явное доказательство двойных звезд.

Статистический анализ свидетельствует, что вероятность двойной системы возрастает с увеличением массы: чем тяжелее звезда, тем более возможен у неё компаньон. Особенно неожиданными являются соотношения масс партнеров. Далеко не всегда маленькая звезда обращается вокруг большей. Часто обе примерно одинакового размера и тяжести.

Схематическое изображение эффекта Доплера Фото: © RUBIN

Новая модель формирования двойных звезд

Однако это опровергает общепринятую модель, объясняющую, как возникают двойные звезды, согласно которой считается, что большая звезда захватывает меньшую. Ей противоречит большое количество двойных систем со звездами одинаковых размеров. "Почему звезда в 50 солнечных масс должна притянуть звезду с теми же 50 солнечными массами? - спрашивает Чини и продолжает, - было бы гораздо легче захватить звезду с одной солнечной массой. Процесс звездообразования, конечно, дает объяснение этому явлению".

Поэтому астрономы предлагают новую модель образования таких систем: гигантские газовые и пылевые облака, из которых рождаются массивные звезды, в ходе этого процесса разделяются. Из каждой половины возникает звезда, оба партнера (примерно одинаковой массы) вращаются друг вокруг друга, как близнецы. Этот тип рождения бинарных звездных систем также может быть рассчитан и подтверждён на модели. Многие теории, например возникновения отдельных массивных звезд, до сих пор имеют пробелы, пишет scinexx.de.

Планетезимали Земли возникли за 100 000-300 000 лет

Изображение: NASA/JPL

Наша Земля и другие каменистые планеты Солнечной системы возникли в результате столкновений и слияний мелких обломков, которые называются планетезималями. Новый анализ железных метеоритов определил сроки их образования: по-видимому, эти небесные тела сформировались за несколько сотен тысяч лет.

В поясе астероидов, протянувшемся между планетами Марс и Юпитер, находятся остатки формирования планет, сохранившиеся со времен их образования. Астрономы называют эти "планетарные строительные блоки” планетезималями, что означает "бесконечно малая часть планеты".

Исследование немецких ученых

Д-р Томас Круийер (Thomas Kruijer), д-р Марио Фишер-Гёдде (Mario Fischer-Gödde) и проф., д-р Торстен Кляйне (Thorsten Kleine) совместно со своими коллегами из Института планетологии Университета Мюнстера, а также Университета штата Мэриленд (США) сообщили в научном журнале "Science", что некоторые из этих планетезималей появились через несколько сотен тысяч лет, после того как возникла Солнечная система. Этим открытием впервые был намного точнее ограничен временной промежуток их образования.

Установление возраста железных метеоритов

Железные метеориты являются фрагментами металлических ядер планетезималей. Предыдущие определения возраста были неточными, потому что эти обломки на пути из пояса астероидов к Земле подвергались влиянию космических лучей. Взаимодействие с таким излучением создает эффекты, подобные сигналам, которые используются для определения возраста.

Исследователям впервые удалось вычислить степень облучения и с высокой точностью определить возраст железных метеоритов. Эти результаты представляют интерес для ученых, так как дают информацию о планетезималях и ранней истории Земли.

Столкновение планетезималей при образовании планеты

Результаты показывают, что так называемые родительские тела железных метеоритов сформировались через 100-300 тысяч лет после образования Солнечной системы. Однако зарождение их ядер длилось до двух миллионов лет. Эту большую разницу исследователи объяснили высокими температурами, необходимыми для формирования ядра.

Формирование ядра родительских тел железных метеоритов

После образования родительские тела железных метеоритов были первоначально "холодными" и медленно нагревались при распаде радиоактивных нуклидов, пока наконец не расплавились. Лишь потом тяжелый металл опускался в центр объекта.

Удивительным результатом новых исследований стало открытие, что формирование ядра происходило внутри родительских тел железных метеоритов в разное время, хотя сами тела возникли в одно время. Это наблюдение исследователи объясняют различным содержанием серы в железных метеоритах. Сера снижает температуру плавления железа, поэтому тела с высоким содержанием серы расплавились раньше, чем с низким.

Выводы планетологов о формировании Земли

Исследования показывают, что первые планетезимали, следовательно, и строительные блоки нашей планеты, возникли очень быстро. Формирование Земли из них длилось еще очень долго и завершилось после возникновения Солнечной системы приблизительно через 100 миллионов лет.

Источник: astronews.com.

Карликовые галактики скрывают свои тайны

Нитевидная космическая сеть темной материи Фото: Моделирование Проекта Милениум

Наш Млечный Путь и галактика Андромеды окружены множеством систем карликовых галактик, ставших загадкой для астрономов, так как их расположение в Пространстве противоречит общепринятой космологической модели. Недавнее исследование предлагает новую гипотезу рождения этих галактик-спутников.

Космологи ссылаются при объяснении многих динамических явлений на существование так называемой темной материи. "Тем не менее, еще непосредственно не доказано, что это загадочное вещество, вообще, существует", - поясняет Герхард Хенслер (Gerhard Hensler), астрофизик из Университета Вены. И не только он убежден в том, что такое доказательство ее существования не устранило бы все расхождения и противоречия между полученными данными и теоретическими предположениями.

Противоречия теории возникновения карликовых галактик

Одним из примеров таких несоответствий являются карликовые галактики. Принятая сегодня большинством астрофизиков стандартная модель, названная "Лямбдой CDM", предполагает, что обладающие малой массой галактики-спутники, которые окружают такие крупные, как Млечный Путь и галактика Андромеды, должны обладать определенными свойствами.

Тысячи светящихся звездных систем, входящих в CDM, должны хаотично вращаться вокруг родительских галактик. Но эти галактики-спутники сосредоточены в огромных дисках и движутся, как и планеты, вращающиеся вокруг Солнца, в одном направлении. По мнению Марселя Павловского (Marcel Pawlowski) из университета Case Western Reserve в Кливленде, это открытие является неожиданным и представляет собой реальную проблему.

Карликовые галактики вращаются в громадных плоских дисках

Вокруг Млечного Пути спутниковые галактики расположены в почти полярном тонком диске "Disk of Satellites" (сокращённо - DoS) и образуют звездные скопления и потоки, которые авторы называют "Огромной Полярной Структурой" (Vast Polar Structur). Половина всех спутников Андромеды находится в "Великой Плоскости Андромеды" (Great Plane of Andromeda).

Три различных международных команды авторов пришли к заключению, что такое плоское распределение спутников совместимо со стандартной моделью, а отдельные потоки (Streams) порождает темная материя Вселенной. Они попадают в гравитационные поглотители галактик - вплоть до галактических скоплений. Следовательно, они состоят из газа и гипотетически должны порождать карликовые галактики. В настоящее время предполагается, что все дисковые галактики, такие как наш Млечный Путь, произошли именно так.

Столкновение карликовых галактик Фото: космического телескопа Хаббл

Новая гипотеза возникновения карликовых галактик

Павловский и его команда из шести различных стран проводили исследование другого процесса, образующегося также в ходе сценария CDM. «Когда мы сравнили свои наблюдения с моделированием, использующим данные этих других работ, то обнаружили фундаментальное несоответствие", - поясняет Павловский. Модели, созданные при космологическом симулировании на компьютере, вокруг тысячи объектов, похожих на нашу Галактику, показали авторам только один случай из тысячи, соответствующий наблюдаемому расположению спутников вокруг Млечного Пути.

"Вероятность обнаружить похожие явления в двух соседних галактиках, Млечном Пути и Андромеде, даже меньше, чем 1:100000," - подчеркнул Хенслер. Поэтому исследователи считают выводы своих коллег в предыдущих исследованиях ошибочными и предлагают другую гипотезу развития спутниковых систем: столкновение двух крупных галактик в ранней Вселенной.

"Из 'сегодняшних' столкновений и слияний галактик мы знаем, что возникают большие приливные хвосты, из которых вырываются газ и звезды, причем газ может собираться в мелкие галактики и вызывать образование новых звезд. Эти приливные карликовые галактики вынуждены двигаться в совместной орбитальной плоскости, но скрывают много тайн", - отметил Хенслер.

В связи с этим исследование карликовых галактик может иметь значительные последствия для нашей физической картины Вселенной. По словам Хенслера, возможно сосуществование двух типов карликовых галактик, которые мы пока не можем наблюдать: одного с CDM, а другого - без, является "серьезным конфликтом".

Сколько лет нашей старушке Земле?

Планета Земля и Луна

Нанси (Франция) - На "Goldschmidt Geochemistry Conference" - геохимической конференции в калифорнийском Сакраменто французские ученые представили результаты нового исследования, указывающие, что столкновение между молодой Землей и другой планетой размером примерно с Марс (Тейя) должно было произойти где-то спустя 40 млн. лет после рождения Солнечной системы. Открытие означает, что к возрасту нашей Земли нужно добавить еще приблизительно 60 млн. лет.

Как сообщила группа ученых университета Лотарингии, возгавляемая Гийомом Ависом (Guillaume Avice) и Бернардом Марти (Bernard Marty), ими был обнаружен изотопный сигнал, свидетельствующий, что предыдущие оценки возраста Земли и Луны являются ошибочными.

Точная датировка событий ранней Земли затруднена, так как вряд ли можно найти классические геологические данные этого периода. "Поэтому для оценки этих событий геологи должны полагаться на другие методы". Одним из таких методов является измерение изменений в пропорциях различных газов (изотопов), которые все еще ​​присутствуют на планете со времен ранней Земли. Авис и Марти исследовали газ ксенон, найденный в южноафриканском и австралийском кварце. Его возраст был определен, соответственно, как 3,4 и 2,7 млрд. лет. Кварцевые газы позволили исследователям сравнить их с сегодняшним изотопным содержанием ксенона. В результате этого сравнения ученые вывели новую датировку момента столкновения ранней Земли с Теей.

До сих пор исследователи полагали, что после рождения Солнечной системы должно было пройти примерно 100 млн. лет до возникновения атмосферы молодой Земли. А так как эта атмосфера не выдержала столкновения Земли с Тейей, то новые расчеты переносят данное событие примерно на 60 млн. лет вперед. Значит, наша планета младше Солнечной системы где-то на 40 млн. лет.

По мнению исследователей, нам, вероятно, никогда не удастся назвать точное время возникновения Земли. Однако проведенное исследование показывает, что ее возраст приблизительно на 60 млн. лет больше, чем предполагали раньше. Сначала разница может казаться незначительной, но это важно, так как она представляет границу возникновения планет Солнечной системы и, прежде всего, как и когда сильные столкновения сформировали нашу планетную систему, сообщает eurekalert.org.