Селевые потоки и вода на Марсе были много тысяч лет назад

Регулярно повторяющиеся оттепели вызывали сели - движение грязи и гальки на Красной планете.

Сухим и пыльным представляется нам сегодня Марс, но исследование кратера Исток показало, что с его стен периодически устремлялись вниз селевые потоки, когда появлялась жидкая вода на Марсе, смешанная с частицами горной породы и пыли.

Самое поразительное в том, что это должно было происходить достаточно часто".
Эрнст Хаубер (Ernst Hauber), планетолог Немецкого центра авиации и космических полетов, участник исследования в университете Утрехта.

Международная команда исследователей, возглавляемая Тьялингом де Хаасом (Tjalling de Haas), Университет Утрехта, изучила, сколько и с какими интервалами должно было спуститься селевых потоков, чтобы в кратере возникли обнаруженные отложения. Самые последние из них с участием жидкой воды на Марсе произошли, по оценкам ученых, в последние сотни тысяч лет.

"Для нас, планетологов, это как будто вчера".
Эрнст Хаубер

Сель в кратере Исток на Марсе Фото: NASA/JPL/Университет Аризоны

Планетологи, изучавшие кратеры Марса, выбрали для своих исследований молодой - ему лишь около миллиона лет - в средних южных широтах планеты и проанализировали следы селевого потока песка и гальки на его внутренней стенке.

С момента образования кратера оползни в нем происходили с такой же частотой, как и в крайне засушливых районах на Земле.

"Для таких больших селевых потоков необходимо минимум 1,5-5 см талой воды. Это означает, что пласты снега в кратере должны были быть толщиной несколько дециметров".
Тьялинг де Хаас

Таяние снега и вызвало затем образование жидкой воды на Марсе и селевые оползни.

"Это могло происходить лишь в том случае, если ось вращения Красной планеты имела наклон к Солнцу больше 30 °, а лед в полярных регионах сместился в сторону экватора. Марс тогда был наполовину покрыт снегом, который частично таял на тех стенах кратера, которые обращены к экватору и, следовательно, к Солнцу. Ситуация, которая возможна только примерно каждые 120000 лет".
Эрнст Хаубер

Например, постоянный наклон оси вращения Земли к Солнцу составляет около 23 °, что вызывает на нашей планете смену сезонов. А наклон оси Марса колеблется в последние 10 млн. лет между 15 ° и 35 ° градусами, способствуя тем самым серьезным изменениям климата. Но сейчас там ничего не тает, и так может продолжаться несколько сотен тысяч лет, пока там снова не появится жидкая вода на Марсе.

Источник: nature.com

Через 26 лет в Млечном Пути пробудился монстр - черная дыра

С 1989 года все было спокойно вокруг V404 Cygni в созвездии Лебедя. Но теперь астрономы вновь наблюдают там сильную активность. Черная дыра в Млечном Пути опять "приступила к завтраку".

Астрономы не замечали возле черной дыры V404 Cygni в созвездии Лебедя ничего особенного с 1989 года. Тогда был зарегистрирован очень яркий гамма-всплеск и сильное рентгеновское излучение, за которыми последовала долгая тишина. Но теперь, по сообщению Европейского космического агентства (ЕКА), система, видимо, возвращается к жизни. Об этом свидетельствуют и данные Burst Alert Telescope, установленного на спутнике НАСА Swift.

Участок неба, где находится черная дыра двойной системы V404 Лебедя Фото: ЕКА

Удаленная от нас примерно на 8000 световых лет V404 Cygni - это двухкомпонентная система, в которой вокруг друг друга вращаются черная дыра и звезда. 15 июня телескоп сделал запись, что внезапно активность в дуэте компаньонов снова возросла.

После этого в направлении созвездия Лебедя было нацелено несколько других телескопов. Они зарегистрировали сильные гамма-выбросы и рентгеновские вспышки, которых из этой системы не было в течение 26 лет.

Черная дыра V404 Лебедя Рисунок художника: © ESA/ATG Medialab

В системах, состоящих из двух компонентов, таких как V404 Cygni, материя вытекает из звезды и накапливается в диске вокруг черной дыры. Там она усиленно нагревается и начинает светиться в различных волновых диапазонах – наряду с видимым светом также в ультрафиолетовом и рентгеновском излучении.

Этот график показывает изменение рентгеновской светимости черной дыры в двойной системе V404 Лебедя, зафиксированный прибором IBIS/ISGRI "Единой гамма-обсерватории" ЕКА

Эта система была определена астрономами как двойная лишь через несколько лет после вспышек в 1989 году, когда ослабело яркое излучение, которое затмевало звезду, участвующую в дуэте с черной дырой в галактике Млечный Путь. Масса этого проснувшегося монстра, пожирающего свой спутник, приблизительно в двенадцать раз превышает солнечную.

""Система ведет себя в настоящее время абсолютно необычно. Очень яркие вспышки повторяются с интервалом менее часа. Это редко можно увидеть в других двойных системах. Во время этих событий V404 Cygni станет самым ярким небесным объектом в рентгеновском диапазоне - В 50 раз ярче Крабовидной туманности, которая обычно занимает это ведущее место".
Эрик Куулкерс (Erik Kuulkers), исследователь ЕКА.

Источник: esa.int

Мерцающий свет активных ядер галактик

Активные ядра галактик сияют не постоянно, но их светимость меняется крайне медленно.

Супермассивные черные дыры с огромной силой выкачивают газ из окружающей среды. Если такой газ вращается вокруг черной дыры, то от трения нагревается, начинает светиться и возникает один из самых ярких объектов во Вселенной: так называемое активное галактическое ядро (active galactic nucleus - AGN). Они часто сияют ярче, чем сотни миллиардов звезд их галактики.

Почему свет активных ядер галактик мерцает

В центре нашего Млечного Пути тоже есть такая черная дыра. По данным ряда исследований, несколько миллионов лет назад она могла светиться как AGN. Исследователи из Швейцарского федерального технологического института Цюриха (ETH Zurich), возглавляемые Кевином Шавински (Kevin Schawinski), показали в новом исследовании, что эти ядра не светятся постоянно, а мерцают, как лампы. Астрономы, основываясь на наблюдениях, впервые сообщили что AGN "включаются и выключается" каждые несколько сотен тысяч лет.

"Hanny's Voorwerp" (внизу) - астрономический объект, выключившийся около 200000 лет назад. Вверху спиральная галактика IC 2497 Фото: NASA/ESA/W. Kee/Galaxy

AGN излучают свет по всему электромагнитному спектру: от рентгеновских лучей до радиоволн. Телескопы ловят рентгеновское излучение и регистрируют видимый свет, но лишь с некоторой задержкой, так как он исходит не из активного ядра галактики, а из присутствующего там межзвездного газа, атомы которого начинают сиять под действием излучения AGN. Задержка происходит из-за времени, необходимого свету, чтобы добраться до края галактики и зажечь "газовую лампу". До этого сами ядра как бы "выключены" - по крайней мере, видимый свет - и испускают рентгеновские лучи.

Исследователи обнаружили, что примерно 5% наблюдаемых активных галактических ядер были в выключенном состоянии и их видели только рентгеновские телескопы. Эти 5% составляют одну двадцатую от всего срока фазы мерцания AGN и равны, по данным предыдущих теоретических работ, 10000 лет - времени, которое требуется свету, чтобы пересечь типичную галактику. Из этого следует, что полная фаза AGN длится в среднем в 20 раз дольше, то есть 200 тысяч лет.

"Этот результат важен для того, чтобы лучше понять, как активное галактическое ядро влияет на окружающую его галактику"
Кевин Шавински

Астрофизики и до этого знали, что активные галактические ядра могут накапливать газ даже свыше нескольких миллиардов лет, но было неизвестно, могли ли они за это время собрать достаточно газа для свечения. Теперь выяснилось, что жизнь галактик состоит из многих сотен и даже тысяч циклов смены темноты и света.

"Мы знаем, что свечение активного ядра галактики похоже на мерцание энергосберегающей лампы, которая каждые 20 миллисекунд переключается между ‹вкл.› und ‹выкл.›"
Кевин Шавински

По сравнению с сотнями миллионов лет активности галактического ядра, 200000 лет - просто короткое время.

"Двести тысяч лет следует понимать как порядковую величину, и это среднестатистическое значение".
Кевин Шавински

То есть, у одной галактики фаза AGN может длиться немного дольше, чем у другой. Но у всех этот срок должен составлять несколько сотен тысяч лет. Это ограничение может помочь понять, как активные галактические ядра вмешиваются в развитие своей родной галактики. Например, излучение из AGN нагревает распадающиеся газовые облака, в которых возникают звезды. Накаливание затянуло бы коллапс газовых облаков и могло помешать образованию звезд или совсем его остановить. Однако для этого активное галактическое ядро должно было бы светиться достаточно долго.

"Определив длительность фазы AGN, мы становимся на шаг ближе к ответу на этот вопрос".
Кевин Шавински

Источник: mnras.oxfordjournals.org

У планеты вырос огромный газовый хвост, как у кометы

Обнаружена экзопланета, которая тянет за собой огромное облако водорода.

Астрономы впервые нашли экзопланету, за которой движется огромное облако газообразного водорода. Виновником этого стало жесткое излучение ближайшей звезды, вырывающей атомы из газовой оболочки планеты Gliese 436b. Это открытие подтверждает теорию, что даже некоторые скалистые планеты когда-то были укрыты плотной газовой оболочкой, сообщают исследователи в журнале "Nature".

Она выглядит как комета, но это экзопланета Gliese 436b Иллюстрация: © Ehrenreich, Bourrier/Университет Женевы, Gracia Berná/Университет Берна

Экзопланета Gliese 436b из класса "теплых нептунов" (иногда у них встречается название "горячий нептун"). Она примерно таких же размеров, как и ее тезка в Солнечной системе, но вместо ледяного холода там преобладают температуры около 800 К. Причина проста: планета движется по орбите, которая подходит очень близко к ее звезде. Во время своего 2,64-дневнего обращения вокруг своего солнца - красного карлика - экзопланета даже задевает его оболочку.

Тысячу тонн газа в секунду пожирает солнце - красный карлик

Исследователи, возглавляемые Давидом Эренрайхом (David Ehrenreich) из обсерватории Женевского университета, установили, что это не обходится без последствий. Когда они точнее проанализировали с помощью космического телескопа "Хаббл" ультра-фиолетовый световой спектр звезды и экзопланеты, то поразились: планета тянет за собой огромное облако из атомов водорода. А проходя перед  красным карликом - своей центральной звездой, Gliese 436b накрывает хвостом 56% видимой звездной поверхности.

Этот хвост вызван высокоэнергетическим рентгеновским излучением красного карлика, которое наталкивается на газовую оболочку планеты и увлекает с собой атомы водорода.

"Каждую секунду из-за этого теряется примерно 1000 т водорода из атмосферы GJ 436b".
Питер Уитли (Peter Wheatley), Университет Уорвика

Исследователи провели компьютерное моделирование, которое объясняет наблюдения "Хаббла":

Видео: © Ehrenreich, Bourrier/ Университет Женевы, Gracia Berná/ Университет Берна

Потеря массы "горячего нептуна" раньше была еще больше

Тем не менее, эта сумма соответствует только к потере около 0,1 процента от массы планеты на один миллиард лет - не много. Астрономы предполагают, что раньше в 100 раз более интенсивное излучение (тогда красный карлик был горячее) оторвало у планеты гораздо больше газа. Поэтому Gliese 436b могла потерять 10 % своей массы.

Это открытие помогает объяснить, как развивались такие скалистые планеты вблизи своих звезд. По преобладающей теории, у них в первые годы были плотные газовые оболочки, а сами экзопланеты представляли собой что-то вроде горячего юпитера. Но из-за солнечного ветра своих хищных звезд, они лишились своих оболочек.

Сравнение экзопланет с Землей и Нептуном

Газовый хвост Gliese 436b впервые позволяет вычислить, сколько газа теряют планеты, вращающиеся вокруг своего светила по тесной орбите. "Gliese 436b находится на грани значительной потери массы. Похожие на Нептун планеты, вращающиеся еще ближе к своему солнцу, из-за большей потери атмосферы развивались бы, вероятно, намного более драматично," - полагают исследователи.

Источник: nature.com

В галактиках ранней Вселенной было мало космической пыли

Новые наблюдения с помощью телескопа ALMA показали низкий уровень пыли в девяти ранних галактиках, что должно вызвать пересмотр некоторых астрономических расчетов.

Во Вселенной, как и в привычных нам условиях, со временем накапливается пыль. Источниками пыли в Космосе являются либо ветры старых раздутых звезд, либо взрывы массивных звезд по типу сверхновой. Астрономы ожидали, что появление пыли в галактиках Вселенной потребует времени порядка миллиарда лет или более.

Эти четыре галактики (вставки из данных ALMA), обнаружены в ранней Вселенной, когда ей было только около миллиарда лет. Они имеют сходные размеры, массы и скорости звездообразования. Но, по сравнению с более поздними галактиками, в них намного меньше космической пыли.

Фото: ALMA /P. Capak/B. Saxton/ NASA/ESA Hubble

Но в марте Дэраком Уотсоном (Darach Watson) - Университет Копенгагена, Дания - и его коллегами сообщалось, что галактика A1689-zD1 была удивительно пыльной. Нужно учесть, что мы видим ее всего спустя 700 млн. лет после Большого взрыва (красное смещение 7.5). Результат дополнил предыдущую работу, в которой на основе данных телескопа ALMA предполагалось, что ранние галактики могли создавать столько же пыли - в соответствии с их массами - как сегодняшние.

Комплекс телескопов ALMA

Питер Кэпэк (Peter Capak) - Калифорнийский технологический институт - и его коллеги использовали сейчас в своей работе телескоп ALMA с другими оптическими и инфракрасными данными. Команда рассмотрела девять галактик, которые нам видны приблизительно через миллиард лет после Большого взрыва (красные смещения 5-6). Астрономы обнаружили выбросы пыли только в четырех из них, но во всех девяти галактиках была найдена форма ионизированного углерода [CII].

Как объясняют авторы в Nature от 25 июня и в пресс-релизе NRAO, присутствие всего этого ионизированного углерода предполагает низкий уровень пыли. Углерод обычно соединяется с другими элементами, образуя молекулы. Поэтому он не может долгое время пребывать в одиночестве. Но в соединении с несколькими тяжелыми элементами и при минимальном количестве пыли для защиты атомов углерода от ионизирующего воздействия ультрафиолетового излучения молодых звезд в этих галактиках [CII] стал довольно концентрированным.

При этом подразумевается, что в данных галактиках столько же пыли, как в карликовой галактике Малое Магелланово Облако. Это неудивительно, говорит Вероник Буэт (Veronique Buat) - Лаборатория астрофизики Марселя, Франция. Что касается их тяжелых элементов, то карликовые галактики, как правило, менее “развиты” а, следовательно, больше похожи на объекты ранней Вселенной.

Астрономы обычно предполагают особое соотношение между ультрафиолетовой и инфракрасной эмиссиями галактики, указывающее, сколько в ней пыли (инфракрасное излучение исходит от нагретой звездами пыли). Новый результат подтверждает, что это соотношение справедливо для галактик ранней Вселенной, в которых меньше пыли. Исходя из этой взаимосвязи, астрономы вычислили скорость рождения звезд, но она может оказаться слишком большой для отдельных ранних галактик.

Скопление галактик Abell 1689 и галактика A1689-ZD1
Фото: NASA, ESA и др.

Интересно, что две галактики из рассмотренных командой имеют столько же космической пыли, как и одинокая галактика A1689-ZD1, существовавшая за 300 миллионов лет до них. То, что считается «умеренным» количеством пыли через миллиард лет после Большого Взрыва, является "интересным" всего через 700 миллионов лет после возникновения Вселенной, говорит Буэт. Возможно, накопление пыли происходило медленно, но некоторые галактики поторопились и быстро стали пыльными.

Источник: nature.com

Почему звезды "синие крючки" такие горячие

Фото: Marco Galliani, INAF

Астрономы раскрыли тайну малых, но необычайно горячих (в 10 раз превосходят Солнце) синих звезд, найденных в середине плотных звездных скоплений.

Международная команда обнаружила звезды, названные "синими крючками" (blue hook stars), которые отбрасывают на поздних этапах жизни свои прохладные наружные слои, а очень быстрое вращение делает их более яркими, чем обычно.

"Мы разгадали старую загадку. Эти звезды обладают лишь половиной солнечной массы, но мы не могли объяснить, как они стали такими яркими. (...) Поскольку звезда сформировалась миллиарды лет назад из газового диска в переполненном центре звездного скопления, то другая звезда или звезды могли столкнуться с диском и разрушить его".
Доктор Антонино Милоун (Milone) из Научной школы астрономии и астрофизики (RSAA) Австралийского национального университета астрономии и астрофизики (ANU).

Переполненное скопление Омега Центавра
Фото: Hubble Space telescope, NASA

Исследование, опубликованное в Nature, дает новое представление о звездообразовании в переполненных центрах скоплений ранней Вселенной. Звездные скопления, в которых одновременно рождается много звезд, встречаются крайне редко.

Команда изучала шаровое скопление Омега Центавра, единственный кластер, видимый невооруженным глазом. Он содержит приблизительно 10 млн. звезд, находящихся очень близко друг от друга.

Шаровое скопление Омега Центавра
Фото: ESO/INAF-VST/OmegaCAM

Модель показала звездообразование в скоплениях, однако, не все звезды формируется сразу, поясняет соавтор работы, д-р Аарон Доттер (Aaron Dotter), тоже из Научной школы астрономии и астрофизики ANU.

"Эти синие звезды должны были сформироваться во втором поколении звезд".
Д-р Аарон Доттер

Обычно большой диск ионизированного газа вокруг формирующейся звезды заканчивает вращение магнитным эффектом. У предшественников звезд - "синих крючков", однако, раннее разрушение диска позволяет звездам вращаться, так как для формирования звезды газ собирается вместе. Поскольку высокий темп вращения частично уравновешивает внутреннюю гравитацию, звезда медленнее потребляет свое водородное топливо и развивается по-разному на протяжении всей своей жизни.

Художественное изображение: протозвездный диск разрушается в результате столкновения
Фото: Marco Galliani, INAF

Фаза "синих крючков" наступает в ее жизни через 10 млрд. лет или позже, когда звезда поглощает почти весь свой водород и начинает жечь более горячее топливо - гелий. Различные процессы эволюции оставляют ей лишь тяжелое ядро, которое горит ярче, чем обычные звезды, сжигающие гелий.

Источник: anu.edu.au

Нефотосинтетические пигменты покажут жизнь на экзопланетах

Чтобы найти жизнь во Вселенной, нужно представлять себе, как она может выглядеть. На других планетах могут быть организмы, не участвующие в фотосинтезе - как и некоторые на Земле. Как могут выглядеть населенные планеты с расстояния многих световых лет?

Докторант Вашингтонского университета (UW) Эдди Швитермэн (Eddie Schwieterman) и астроном Виктория Мидоус (Victoria Meadows) из междисциплинарной "Виртуальной планетарной лаборатории" (UW) опубликовали исследование о том, как такие нефотосинтетические биосигнатуры могли появиться у экзопланет. Сообщение об этом опубликованном в майском номер Astrobiology.

Для исследования биосигнатур организмов с нефотосинтетическими пигментами - им нужен свет не для выработки энергии - было использовано компьютерное моделирование. В результате выяснилось, что спектральная мощность сигнала таких организмов, покрывающих большую поверхность далекой планеты, может быть достаточной, чтобы его в будущем зафиксировали телескопы. Это исследование может дать новые возможности для поиска экзопланет пригодных для жизни за пределами Земли.

Лагуна Колорада - мелкое соленое озеро в Боливии - одно из мест на Земле, цвета которого обусловлены нефотосинтетическими пигментами Фото: Noemí Galera/Flickr

Уже были известны данные о признаках растительности Земли - "красном крае" (red edge) спектра как возможной биосигнатуре экзопланет. Организмы, создающие кислород - например, деревья - дают увеличение светимости при переходе от видимого диапазона длин волн к инфракрасному. Вот почему на инфракрасной фотографии листва выглядит ярко и это часто используется для отображения растительного покрова Земли на фото со спутников.

Eddie Schwieterman

Швитермэн и его соавтор, Чарльз Кокелл (Charles Cockel) из британского Центра Астробиологии, решили измерить коэффициент отражения земных организмов с различными видами пигментов. В их число были включены и не участвующие в фотосинтезе. Исследователи собирались выяснить, в чем отличие биосигнатур нефотосинтетических и фотосинтетических организмов, а также неживой природы: горной породы и минералов.

Пигменты, которые поглощают свет, полезны для земных организмов не только производством энергии. Некоторые из них защищают от излучения Солнца, или их антиоксиданты помогают организмам выжить экстремальных условиях, таких как сильная концентрация солей, высокая температура или кислотность. Есть даже фотосинтезирующие пигменты, которые вообще не производят кислород.

Свои результаты Швитермэн и Мидоус подключили к Виртуальным лабораторным планетарным спектральным моделям - в них входят эффекты атмосферы и облаков - для имитации гипотетических планет, с поверхностями, в различной степени покрытыми такими организмами.

Экзопланеты находятся слишком далеко, чтобы увидеть их во всех подробностях; даже телескопы ближайшего будущего покажут свет от таких удаленных объектов размером не больше одного пикселя. Поэтому сильный сигнал от нефотосинтезирующих пигментов будет замечен как "средняя величина диска", или средняя планетарная светимость в электромагнитном спектре.

"Эта более широкая перспектива может позволить нам понять то, что мы, возможно, пропустили, или предложить дополнительное доказательство в сочетании с газовой биосигнатурой, например, кислорода, что планета населена".
Эдди Швитермэн

У планетарной лаборатории есть растущая база данных спектров и пигментов нефотосинтетических организмов, большинство которых доступны общественности. К ней были добавлены и данные из этого проекта. Швитермэн отметил, что нужно занести в каталог многие спектральные признаки земной жизни, а также определить, какая часть планетарной поверхности могла быть покрыта пигментированными организмами любого типа.

"Мы должны думать и о том, какие виды адаптации, которых нет на Земле, могут существовать в других мирах, и каково взаимодействие возможных внеземных организмов с их световой средой".
Эдди Швитермэн

Источник: online.liebertpub.com