Впервые доказано наличие диска у молодой массивной звезды

Наглядное доказательство существования стабильного газопылевого диска вокруг AFGL 4176 проливает свет на возникновение массивных звезд.

Гейдельберг - Астрономы раскрыли одну из тайн звездообразования: впервые исследовательской группе удалось обнаружить стабильный газопылевой диск вокруг молодой звезды большой массы, сообщил в четверг MPIA - Институт Астрономии Макса Планка.

Это открытие может показать роль таких дисков в процессах, которые способствуют росту массивных звезд, заявили исследователи в "Astrophysical Journal Letters".

Чему равна масса звезд

Массы звезд, как пишет MPIA, могут составлять от 10 % солнечной до превышающей ее в сто и более раз. У молодых звезд с малой массой уже были обнаружены диски из газа и пыли, которые направляют дополнительную материю на поверхность возникающих звезд. Что касается массивных звезд, то пока были только косвенные доказательства существования у них таких дисков.

Изображение диска из газа и пыли массивной молодой звезды AFGL 4176 Фото: K. G. Johnston/ESO

Международная команда астрономов, к которой принадлежат также исследователи MPIA, впервые нашла четкие доказательства присутствия газопылевого диска вокруг молодой и очень массивной звезды с каталожным номером AFGL 4176, входящей в южное созвездие Центавра и находящейся от Земли примерно в 14 тысячах световых лет.

Открытие сделано благодаря телескопу ALMA

Внутренние регионы молодых массивных звезд скрыты за оболочкой из газа и пыли. Использовав обсерваторию ALMA, которая позволяет наблюдать за звездами в миллиметровом и субмиллиметровом волновых диапазонах, астрономы смогли заглянуть внутрь оболочки и обнаружили там дискообразную вращающуюся структуру. Чтобы подтвердить это наблюдение, ученые создали более 10000 моделей дисков с различными характеристиками. Имитации изображений и спектров этих "космических" подозреваемых были сопоставлены с данными наблюдений.

Взгляд на звездную эволюцию

Самое большое совпадение было со стабильным ("кеплеровским") диском, для которого важную роль играет влияние гравитации центральной звезды и самой материи диска. Радиус диска приблизительно в 2000 раз превышает среднее расстояние Земля-Солнце при общей массе диска, равной двенадцати массам нашего светила. Масса самой звезды составляет примерно 25 солнечных.

По словам ученых, это открытие доказывает, что, по крайней мере, некоторые самые массивные звезды могут возникать так же, как их менее массивные сородичи: с помощью материи, которая направляется стабильным газопылевым диском на растущую молодую звезду.

Источник: arxiv.org

Астрономы определили, что Вселенная постепенно умирает

Исследователи измерили энергетический выход более 200000 галактик, используя семь мощнейших телескопов в мире. В результате выяснилось, что лучшие времена Вселенной остались далеко в прошлом.

По известной формуле Альберта Эйнштейна E = mc² звезды как реакторы ядерного синтеза превращают массу в энергию излучения. Однако это производство энергии за последние два миллиарда лет значительно сократилось

Сколько энергии создает галактика?

Этот вопрос изучала международная команда исследователей. Они применили семь мощнейших телескопов, чтобы одновременно наблюдать более 200000 галактик на 21 различных длинах световых волн - от ультрафиолетовой (0,1 мкм) до далекой инфракрасной (500 мкм).

Свет звезд галактики Фото: PA

Астрономы, возглавляемые Саймоном Драйвером (Simon Driver) из Университета Западной Австралии, определили для ближайшей к нам галактики выброс энергии, равный 1,5 х 1035 (десяти в 35-й степени) Вт, что соответствует объему куба, с длиной ребра 3, 26 миллионов световых лет. Не удивляйтесь этой странной единице длины.

3.26 млн световых лет составляют мегапарсек, то есть один миллион парсеков. Парсек - это любимая единица длины астрономов для измерения расстояний во Вселенной, представляющий собой отрезок, величина которого соответствует среднему радиусу орбиты Земли, видимому под углом, равным одной угловой секунде.

Раньше производилось больше энергии

Исследователи проанализировали также свет от более далеких и, следовательно, старых галактик. Они установили, что раньше производилось больше энергии. В изучаемых областях Вселенной всего два млрд лет назад энергии создавалось вдвое больше.

Вселенной приблизительно 13,8 миллиарда лет. Сразу же после Большого Взрыва она молниеносно расширилась. После этого космического раздувания Вселенная миллиарды лет медленно, но неуклонно росла, однако, энергии производилось все меньше.

Фото: Википедия

Это можно объяснить постоянно уменьшающейся звездообразованием. Звезды имеют ограниченный срок жизни, причем наиболее интенсивно светящиеся гаснут раньше, чем звезды меньшей величины.

Как умрет Вселенная

Самая высокая рождаемость звезд Вселенной была приблизительно через три млрд лет после Большого Взрыва. Исследователи смогли показать, что в последние шесть млрд лет количество производимой звездами энергии неуклонно снижается.

Поэтому Вселенная уже пережила свои лучшие годы и постепенно умирает. Пути назад, считают ученые, не будет.

"В принципе, Вселенная уже удобно устроилась на диване, достала одеяло и собирается задремать навеки".
Саймон Драйвер

Как рождаются звезды

Крупнейший в мире космический телескоп в пустыне Атакама снял рождение звезды. Для создания записи использовалось 66 камер высокого разрешения

Источник:  welt.de

Движущиеся пятна на красном гиганте в созвездии Треугольник

На красном гиганте, звезде XX Trianguli - его каталожный номер hd 12545 - обнаружены большие темные пятна. В течение довольно длительного времени за их движением на этой переменной звезде следила команда исследователей Института астрофизики Лейбница (AIP), Потсдам.

Много веков назад на поверхности нашей центральной звезды астрономы обнаружили темные области. Такие же темные пятна, как на Солнце, есть и на других звездах. Исследователи изучали на протяжении шести лет звездные пятна на красном гиганте XX Trianguli в созвездии Треугольника. Для этого они применили два роботизированных 1.2-метровых прибора телескопа STELLA, установленного на Тенерифе - одном из Канарских островов.

Хотя XX Треугольника имеет приблизительно 20-кратный диаметр Солнца, он кажется нам на расстоянии 1500 световых лет лишь небольшой точкой. Поэтому его поверхность не может напрямую рассматриваться как диск. Чтобы выяснить ее свойства, ученым, возглавляемым Андреасом Кюнстлером, пришлось прибегнуть к косвенным математическим методам.

Пятна на XX Треугольника
Фото из видео: © А. Кюнстлер, А. Т. Кэрролл и К. Мейер (AIP)

Для наблюдений они использовали томографию Допплера, позволяющую представить звезду на основе спектральной информации в виде диска с деталями поверхности. На полученых изображениях XX Треугольника видны большие темные регионы. Эти звездные пятна гораздо больше и стабильнее, чем на Солнце.

Звездные пятна в движении на XX Trianguli

Движущиеся пятна на XX Треугольника © А. Кюнстлер, А. Т. Кэрролл и К. Мейер (AIP)

Эта уникальная серия снимков Допплера показывает звездные пятна на полюсах звезды ХХ Tri, а также несколько меньших пятен на ее экваторе. Во время шестилетних наблюдений замечено систематическое изменение их распределения и морфологии.

Чтобы узнать больше об эволюции звездных пятен на XX Треугольника, астрономы наблюдали звезду в период между июлем 2006 и апрелем 2012 года 667 раз и получили спектры с высоким расширением, отобразившими 86 оборотов гигантской звезды, обращающейся вокруг себя за 24 дня. На основе данных изображений был создан видеоклип, который иллюстрирует изменения звездных пятен за это время. В нем использованы три формы:

• "Real view" показывает звезду как вращающийся шар (в сравнении с Солнцем);
• поверхность в классической проекции Меркатора;
• "Pole-on view" - непосредственный взгляд на северный полюс звезды.

В видео показано, как меняются распределение звездных пятен и их размеры. Кроме того, видны изменения в морфологии: распад и слияние звездных пятен. Из этих данных можно получить информацию о магнитном поле на поверхности звезды-гиганта.

Источник: spektrum.de

Распространение жизни во Вселенной путем панспермии

Существующая гипотеза панспермии предполагает, что микроорганизмы путешествуют между звездами и планетами, выдерживают все трудности межзвездных передвижений и, наконец, поселяются на поверхности планет, начиная новые эволюционные процессы. Такие космические пришельцы могут попасть в случайные места благодаря астероидам, кометам, метеоритам либо преднамеренно распространяться некой разумной инопланетной цивилизацией. Но если панспермия действительно существует, как мы можем ее обнаружить?

Теория панспермии Абрахама Лёба

"Возможно, жизнь переносится скальными породами, вылетающими после удара астероидом из одной планеты и приземляющимися на другой. Это может произойти случайно, если обе планеты находятся в одной системе, или, с меньшей вероятностью, если в разных. Хотя этот процесс возможен, у нас нет никаких доказательств его существования".
Абрахам Лёб (Abraham Loeb), руководитель отделения астрономии, Гарвардский университет

Лёб является соавтором статьи, вышедшей в Astrophysical Journal Letters. Он предполагает, что внеземная жизнь, распространяющаяся путем панспермии, создает характерные признаки, которые мы могли бы определить. Его исследование показывает, что эта модель будет похожа на вспышки эпидемии. Лёб сравнивает распространение микроорганизмов инфекции с вкраплениями жизни. Он утверждает, что существует биологическое сходство между панспермией и распространением заболевания: у любых видов, которые развивают способности к панспермии, будут огромные преимущества в приспособляемости. Вирусы эволюционировали, вынужденные выживать в суровой среде без хозяина, чтобы впоследствии использовать энергию нескольких биологических объектов. Возможно, существует или разовьется класс организмов, способных выдерживать суровую среду межзвездного пространства, чтобы использовать энергию многократных звездных хозяев.

Теория панспермии и модель, созданная Лёбом и его коллегами, могут стать краеугольным камнем в поиске внеземной жизни для будущих поколений. Кроме того, Лёб считает, что в ближайшее время мы найдем следы инопланетных микроорганизмов.

"На мой взгляд, мы обнаружим, скорее всего, доказательства примитивной жизни в течение ближайшего десятилетия или двух. Эти первые отпечатки пальцев жизни, вероятно, будут идентифицированы в атмосферах экстра-солярных планет спектрографами следующего поколения телескопов".
Абрахам Лёб

Поиск внеземной жизни

Исследователи с нетерпением ждут таких будущих инструментов как космический телескоп TESS (НАСА), который пригодился бы при поиске признаков внеземной жизни. Он предназначен для обнаружения сотен экзопланет земного типа и будет запущен в августе 2017 года. Наземные и космические наблюдения, характеризующие атмосферы экзопланет, могут отыскать биосигнатуры, такие как кислород в сочетании с восстановительным газом. Но, по словам Лёба, вполне вероятно, что лишь немногие планеты земного типа будут находиться достаточно близко, чтобы получить в будущем новыми инструментами их биологические характеристики. В конечном счете наблюдения можно проверить более определенными спектральными подписями, такими как "красная граница" хлорофилла или даже промышленного загрязнения. Возможно, внеземной поиск на радио- или оптических длинах волн обнаружит сигналы, которые можно проверить разбивкой на группы.

"Разумная жизнь с более высокой вероятностью может распространяться преднамеренно. У нас также нет доказательств этого. Отсутствие доказательств распространения внеземных цивилизаций, несмотря на большое количество звезд в нашей галактике, известно как парадокс Ферми".
Абрахам Лёб

Знаменитый вопрос "Где все?" остается без ответа, хотя мы все больше разрабатываем инструментов, позволяющих подробные поиски инопланетных форм жизни. По словами Лёба, семена жизни, посланные преднамеренно развитой разумной цивилизацией, могут быть найдены первыми, если мы добьемся успеха в поиске внеземной жизни.

Источник: arxiv.org

Поиск звезд в центре Галактики с помощью радиотелескопов?

Астрономы считают, что в сердце Млечного Пути можно найти ранее незамеченные звезды с помощью радионаблюдений. Они должны передвигаться с чрезвычайно большой скоростью, что вблизи сверхмассивной черной дыры проблемой стать не должно. Этот метод можно будет проверить приблизительно через два года.

Если с Земли рассматривать центр Млечного Пути, то он почти не виден из-за плотных облаков пыли, которые практически поглощают все излучение в видимом световом диапазоне. Однако процессы, происходящие около находящейся там сверхмассивной черной дыры представляют значительный интерес.

Американские астрономы, работающие в Гарвард-Смитсоновском центре астрофизики, полагают, что найден способ, которым можно отыскать прячущиеся там звезды. Они собираются отслеживать радиоволны, исходящие от объектов, передвигающихся со сверхзвуковой скоростью.

"Существует масса того, что мы еще не знаем о галактическом центре и многое, что мы еще хотим узнать. Мы полагаем, что сможем находить этим методом звезды, которые до этого еще никто не видел".
Идан Гинзбург (Idan Ginsburg)

Центр Млечного Пути (ближняя инфракрасная съемка Very Large Telescop) Фото: ESO/С. Gillessen и др.

С этой целью исследователи предлагают наблюдать галактический центр с помощью радиотелескопов. В радиодиапазоне волны могут проходить через пыль практически беспрепятственно, но в этой световой области звезды не столь яркие, чтобы их обнаружить на таком расстоянии. Однако картина может измениться, если они передвигаются сквозь газ со сверхзвуковой скоростью.

Звездный ветер светила сталкивается с окружающим газом и образует ударную волну. При этом могут ускоряться электроны, радиоизлучение которых можно заметить. Специалисты называют это "синхротронным излучением".

"Мы ищем таким путем космический эквивалент звукового удара, который нам известен у самолетов".
Идан Гинзбург

Звезды должны передвигаться со скоростью нескольких тысяч км/сек, чтобы образовалась ударная волна. Это возможно в центре Галактики, поскольку там на звезды влияет мощное гравитационное притяжение сверхмассивной черной дыры. Там такие скорости вполне реальны, особенно если звезда подходит к точке орбиты, ближайшей к черной дыре.

Для проверки своего метода ученые предлагают опробовать его с помощью уже известной звезды S2, которая настолько ярко светится в инфракрасном излучении, что, несмотря на пыль, становится видимой в этом диапазоне. Она будет проходить через центр в период конца 2017 - начала 2018 гг. В это время можно будет искать радиоизлучение ударной волны этого объекта.

"S2 будет нашим решающим тестом. Если мы сможем узнать ее в радиодиапазоне, то этот метод можно было бы использовать и для отслеживания мелких и более тусклые звезд. Звезд, которые нельзя найти другим способом."
Ави Лоеб (Avi Loeb)

Источник: ras.org.uk

Стремительное звездообразование далеких галактик

Телескоп ALMA представляет быстрое образование новых звезд в отдаленных галактиках

Галактики, формировавшие звезды с экстремальными скоростями девять миллиардов лет назад, были более эффективными, чем в среднем сегодняшние галактики, полагают исследователи.

Считается, что звезды, энергия которых создается благодаря термоядерной реакции, синтезирующей гелий из водорода, находятся на "главной последовательности" - части Диаграммы Герцшпрунга — Рассела. При этом, чем больше масса галактики, тем выше ее эффективность формирования новых звезд. Однако время от времени галактика показывает взрыв недавно образованных звезд, которые сияют ярче остальных. Причиной таких фаз звездообразования, где холодный газ, находящийся в гигантских молекулярных облаках, становится топливом для поддержания высоких темпов, обычно является столкновение двух крупных галактик.

Пример слияния галактик Фото: НАСА, ЕКА, Наследие Хаббла

Астрономы задавались вопросом, были ли такие всплески звездообразования в ранней Вселенной результатом избыточного поступления газа или его более эффективного преобразования галактиками.

Новое исследование, опубликованное в Astrophysical Journal Letters 14 октября, возглавлял Джон Сильверман (John Silverman) - Кавли-институт физики и математики Вселенной. Его команда изучала содержание угарного газа (СО) в семи галактиках, где звездообразование происходило задолго до того, когда Вселенной было 4000000000 лет. Это стало возможно с появлением комплекса радиотелескопов ALMA, расположенного на горном плато в Чили. Чтобы обнаружить электромагнитные волны в миллиметровом диапазоне длин волн (основном для изучения молекулярного газа) и уровень чувствительности, который сегодня только начинает исследоваться астрономами, телескопы работают в тандеме.

Исследователи выяснили,что количество испускаемого газа CO уже уменьшилось, хотя галактика продолжала формировать звезды в высокой скоростью. Эти наблюдения процесса звездообразования галактик аналогичны зарегистрированным сегодня вблизи Земли, но количество убывания газа оказалось не столь быстрым, как ожидали. Это привело исследователей к заключению, что постоянный рост эффективности может зависеть от того, насколько выше скорость формирования звезд из "главной последовательности".

Фото: ALMA, Джон Силверман (Kavli IPMU)

Проведенное исследование опирается на множество мощных телескопов, доступных в обзоре COSMOS. Только обсерватории Spitzer и Herschel могли измерить точные темпы звездообразования, а телескоп Subaru подтвердить с помощью спектроскопии природу и расстояние до этих галактик.

"Эти наблюдения ясно показывают уникальную способность ALMA с легкостью измерять критический компонент высокого красного смещения галактик, что свидетельствует о замечательных результатах получаемых от ALMA".
Джон Сильверман

Источник: arxiv.org

Наша Вселенная - это "самое простое" из того, что нам известно

Наша Вселенная в действительности очень проста, это наши космологические теории делают ее неоправданно сложной, утверждает один из ведущих мировых физиков-теоретиков.

Это заключение может показаться нелогичным, ведь, чтобы полностью понять все сложности природы, нужно больше размышлять, изучать предметы более подробно и в более мелком масштабе, добавлять новые переменные в уравнения, и придумывать "новые" и "экзотические" разделы физики. В итоге нам удастся узнать, что представляет собой темная материя; мы поймем где прячутся эти гравитационные волны – если наши космологические модели Вселенной будут более совершенными и более... сложными.

Компьютерная модель формирования крупномасштабных структур во Вселенной показывает последовательное движение галактик, приводящее к наивысшей концентрации массы в центре Фото: ESO

Однако Нейл Турок (Neil Turok), директор Perimeter Institute of Theoretical Physics в Онтарио, Канада, полагает: это не так. Физик-теоретик отметил в интервью, данном Discovery News, что крупнейшие открытия, сделанные в последние десятилетия наукой, подтвердили структуру Вселенной по космологической и квантовой шкалам.

"На самой крупномасштабной шкале мы сопоставили космический микроволновый фон с осмысленной эволюцией Вселенной, как она изменяется, как она расширяется ... и эти открытия показали, что Вселенная удивительно проста. То есть, можно описать структуру Вселенной, геометрию, плотность материи ... можно, по существу, описать все с помощью только одного числа".
Нейл Турок

Самое удивительное в этом выводе, что описать геометрию Вселенной при помощи одного числа действительно проще, чем сделать описание в числах простейшего известного нам атома водорода, так как для геометрии атома водорода нужны три числа, которые являются результатом квантовых характеристик электрона, вращающегося вокруг протона.

"В основном, это нам говорит, что Вселенная однородна, однако она обладает небольшим уровнем флуктуаций (колебаний), описываемых этим числом. И это все. Наша Вселенная - простейшее из того, что мы знаем".
Нейл Турок

Нечто подобное произошло на противоположном конце шкалы, когда производились исследования поля Хиггса с использованием самой сложной машины из когда-либо созданных - Большого адронного коллайдера. В 2012 году, когда произошло историческое открытие частицы - бозона Хиггса, выяснилось, что это самый простой тип бозона, описываемый стандартной моделью физики.

Источник: space.com