Число обитаемых планет могут ограничить их душные атмосферы

Количество обитаемых планет может быть ограничено их душными атмосферами, полагают ученые

Новое исследование предполагает, что планет, где возможна жизнь, меньше, чем предсказывали, поскольку их атмосферы делают экзопланеты слишком горячими.

Поиск обитаемых планет ученые ведут в "зеленых зонах" вокруг их звезд - на расстоянии, необходимом для жидкого состояния воды. Традиционно этот поиск сосредоточился на поисках экзопланет, вращающихся вокруг звезд размером с Солнце.

Однако недавнее исследование занялось небольшими планетами, тесно вращающимися вокруг звезд класса М - красных карликов. Они намного меньше нашего светила, более тусклые и составляют около 75 % всех звезд Галактики. Недавние открытия предположили, что многие из их экзопланет, якобы пригодных для жизни, могут на миллиарды сократить предполагаемое число обитаемых планет.

В этом месяце TRAPPIST и Kepler - телескопы, ведущие охоту за планетами - объявили об открытии нескольких планет, имеющих примерно земные размеры и вращающихся вокруг красных карликов, причем некоторые - в обитаемых зонах.

Представление художника об экзопланетной системе Kepler-444
Фото: Tiago Camp/Peter Devine

Недавнее исследование Имперского колледжа Лондона совместно с Институтом перспективных исследований (Принстон) выявило, что на многих из этих планет может оказаться для жизни слишком жарко, хотя они вращаются вблизи более тусклых звезд меньших размеров. Ученые предполагают, что на ряде из них может присутствовать жизнь, но только на экзопланетах с массой меньше земной, например на таких, как Венера или Марс.

"Раньше предполагали, что планеты, имеющие массы, подобные Земле, пригодны для жизни потому, что они просто находятся в "обитаемой зоне". Но, если учитывать развитие этих планет за миллиарды лет, это предположение можно считать неверным".
Д-р Джеймс Оуэн (James Owen), ведущий автор работы, Институт перспективных исследований, Принстон

Ранее было известно, что многие такие планеты, имеющие атмосферу, где преобладают водород и гелий, рождаются с плотными оболочками, которые составляют примерно один процент всей планетарной массы. Для сравнения: атмосфера Земли составляет лишь одну миллионную массы планеты. Парниковый эффект такой толстой оболочки держал бы поверхность слишком горячей для жидкой воды, что делает планеты изначально непригодными для проживания.

Но считалось, что сильное излучение (рентгеновское и ультрафиолетовое) M-карлика заставило бы за долгое время испариться большую часть этой атмосферы, сделав из них потенциально обитаемые планеты - экзопланеты пригодные для жизни.

Недавно проведенный анализ показывает, что это неверно. Подробные компьютерные модели свидетельствуют, что эти массивные оболочки водорода и гелия не могут избежать гравитации планет, подобных Земле или больших ее по массе. Это означает, что многие такие экзопланеты, скорее всего, сохранят свои душные атмосферы.

Однако, по словам астрономов, не все потеряно. Большинство планет M-карликов, чьи массы соответствуют земной или превосходят ее, должны сохранить толстые атмосферы, а мелкие планеты, сравнимые с Марсом, могли потерять их из-за испарения.

Идущие наземные и космические поиски и предстоящие космические миссии должны дать более точный ответ на этот, а также на другие вопросы о возможной пригодности этих планет для жизни.

Источник: ras.org.uk

Обнаружена древняя космическая малютка

Настоящая счастливая находка: астрономы впервые обнаружили очень маленькую тусклую галактику, возникшую в самые первые дни Космоса - ей 13 миллиардов лет. Увидеть эту малышку, имеющую только один процент звездной массы Млечного Пути, помогло скопление галактик, выступавшее в роли гравитационной лупы и увеличивавшее далекий слабый свет.

Астрономы теперь могут заглядывать все глубже и глубже в прошлое нашей Вселенной. В начале 2016 года космический телескоп Хаббл выследил самую древнюю известную на тот момент галактик - ей оказалось 13,4 млрд лет. И только потому, что эта галактика необычайно ярко сияла. Теперь астрономам удалось достичь еще одного рекорда: группа ученых Университета Калифорнии, Дэвис, возглавляемая Марузой Брадац (Maruša Bradač), обнаружила, используя телескопы Кека на Гавайях, одну из наиболее тусклых галактик раннего этапа Вселенной. Далекий объект имеет красное смещение 6.846 и виден в Млечном Пути слабо мерцающей крошечной точкой.

Телескопы Кека на Гавайях считаются одними из мощнейших наземных оптических телескопов Фото: © Обсерватория Кека

Гравитационное линзирование удаленного объекта

Открыть ее помогла счастливая случайность: прямо перед этой далекой мини-галактикой находилось массивное галактическое скопление, действовавшее как гравитационная линза, увеличивало и усиливало слабый свет малютки. Так были сделаны три увеличенных изображения.

Снимок скопления галактик, ставшего гравитационной линзой, со спектрами усиленного света далекой галактики Фото: © Bradáč/HST/обсерватория Кека

"Если бы свет галактики не была усилен вокруг факторов одиннадцать, пять и два, мы не смогли бы их обнаружить".
Гуан-Хань Хуан (Kuang-Han Huang), ведущий автор, Университет Калифорнии.

Поскольку галактика содержит лишь около одного процента звездной массы Млечного Пути, то звезд в ней мало и свет слабый.

"Такое можно увидеть только благодаря эффекту линзирования. Это довольно обычная галактика - но на краю видимой нами Вселенной".
Гуан-Хань Хуан

Ранняя Вселенная: эпоха реонизации

По мнению исследователей, эта галактика возникла в решающий момент Вселенной - в конце эпохи реионизации (повторной ионизации водорода). На этом этапе интенсивное излучение молодых звезд превращало облака нейтрального водорода между звездами и галактиками в ионы, способствуя тем самым дальнейшему развитию.

"У нас были очень хорошие данные о том, когда эта эпоха реионизации закончилась - около 12,5 млрд лет назад. Но мы знаем мало подробностей о том, что произошло в эту эпоху".
Гуан-Хань Хуан

Недавно открытая галактика может дать об этом более глубокое представление, потому что она принадлежит к популяции галактик, вызвавших и прекративших реионизацию.

"Эта галактика является ключом к ответу на один из фундаментальных вопросов астрономии: что привело к тому, что газообразный водород в начале Вселенной около 13 млрд лет назад изменился с нейтрального до ионизированного? Так как это время, когда начали светить звезды, и материя становилась все сложнее".
Марк Кассис (Marc Kassis) из обсерватории Кека

Источник: iopscience.iop.org

Половина звезд шарового скопления M4 рано стареет

Используя последние достижения в области австралийской технологии телескопов, исследовательская группа Университета Монаша сделала неожиданное открытие, что большая группа звезд в шаровом звездном скоплении M4 умирает преждевременно. Это бросает вызов общепринятому представлению о звездной эволюции.

"Шаровые скопления - одни из старейших объектов Вселенной. Хотя у нас есть некоторые идеи для объяснения того, что происходит в них, каждый раз, когда мы внимательно смотрим, мы находим что-то неожиданное. Они завораживают и одновременно разочаровывают".
Джон Латтанзио (John Lattanzio), профессор Университета Монаша

Используя новый высокоэффективный спектрограф HERMES, установленный на телескопе AAT, исследователи обнаружили удивительные результаты. При изучении химического состава звезд в скоплении M4 они расшифровали их звездный свет и заметили, что около половины звезд пропускает фазу красного гиганта, становясь белыми карликами за миллионы лет до полагающегося срока.

M4 - одно из ближайших шаровых скоплений звезд - очень хорошо изучено

Хотя причина этого остается загадкой, химический анализ HERMES показал, что преждевременная смерть наступает только у звезд, бедных кислородом и богатых натрием. Удивительно, что лучшие модели этих звезд не предсказывают, что они умрут молодыми.

Эти выводы опираются на предыдущее исследование Университета Монаша, в котором сделано открытие, что многие звезды в шаровом скоплении NGC 6752 умирают преждевременно. Комментируя это открытие, д-р Саймон Кэмпбелл (Simon Campbell), Институт Астрофизики Макса Планка, сказал, что он был удивлен, обнаружив, что эти результаты распространяются на гораздо более "нормальные звезды".

"Хотя в нашем предыдущем исследовании был замечен феномен звезд, богатых натрием, не сумевших достичь пожилого возраста, было совершенно неожиданным, что это должно произойти в таком масштабе в этом "нормальном" звездном скоплении".
Д-р Саймон Кэмпбелл

До сих пор это исследование было невозможно провести в Австралии, но благодаря установке прибора HERMES исследователи могут теперь использовать телескоп AAT для анализа химического состава до 400 звезд.

Источник: monash.edu

Похожие на Солнце звезды вращаются как наше светило

Скопление M67

Астрономы установили, что звезды класса Солнца и сравнимого с ним возраста вращаются настолько же быстро вокруг собственной оси, как наша родная звезда. Это еще одно свидетельство, что сведения о нашем Солнце применимы к другим звездам - и наоборот.

Базовое представление, что звезды - это ничто иное как сильно удаленные солнца, астрономы подтвердили путем сложных измерений расстояний лишь в 19-ом веке. Благодаря этому и наблюдениям за нашим светилом - единственной звезде, которую мы можем подробно исследовать - стало возможным изучение процессов на других звездах.

И наоборот: сведения о звездах, подобных Солнцу, годятся для получения знаний о прошлом и будущем нашего светила. Период вращения Солнца, как и других звезд, дает важный ключ к лучшему пониманию магнитных явлений. Поэтому по величине наблюдаемых звездных пятен можно, например, сделать вывод, что магнитные поля звезд должны быть очень похожими на солнечные.

Открытое звездное скопление M67

В исследовании, представленном учеными Потсдамского астрофизического института (AIP) и американского Университета Джона Хопкинса, изучалось открытое звездное скопление M67, насчитывающее 4 млрд лет. Это - единственный известный кластер, возникший почти одновременно с нашим Солнцем, в котором есть звезды того же возраста. Относительная близость к нам позволяет достаточно подробное исследование этого довольно хорошо изученного открытого звездного скопления.

Ложно-цветное изображение открытого звездного скопления M67, полученное с 3 фильтров Джонсона B, V и G для синего, красного и зеленого каналов (снято WiFSIP/STELLA на Тенерифе) Фото: AIP

На звездах типа Солнца есть темные пятна, которые вызываются магнитными полями. Они относительно велики у более молодых звезд, а с возрастом звезды становятся меньше. Из-за вращения звезд эти пятна, по-видимому, передвигаются по их поверхности, вызывая колебания светимости. У звезд, подобных Солнцу, они сравнительно малы из-за преклонного возраста светил и составляют меньше 1 %.

Вращение Солнца и других звезд

Астрофизикам сейчас впервые удалось измерить эти очень небольшие периодические изменения на 20 похожих на Солнце звездах только благодаря превосходной чувствительности космического телескопа Кеплер. Он ищет колебания освещенности, вызыванные транзитом планет - их прохождением перед своей звездой

С помощью Кеплера установлено, что этим звездам для вращения вокруг собственной оси понадобилось примерно 26 суток - столько же времени занимает и вращение Солнца вокруг своей оси. Это открытие подтверждает предыдущее предположение о тесной связи процессов на Солнце и других звездах, которые имеют аналогичные свойства.

"Даже если мы уже прогнозировали эти сведения, суметь их наконец доказать измерениями - это большой шаг".
Сидни Барнс (Sydney Barnes), AIP

"С помощью наших измерений периодов вращения звезд, возраст которых близок к солнечному, мы точнее постигнем теперь историю развития нашего Солнца".
Йорг Вайнгриль (Jörg Weingrill), AIP

О своем исследовании астрономы сообщают в The Astrophysical Journal.

Источник: AIP

Обитаемые миры вокруг старых красных звезд

Во Вселенной существуют звезды разной фазы развития и разного возраста. Древнейшим из обнаруженных телескопом Kepler экзопланет приблизительно 11 млрд лет.

В своей работе, Рамзес М. Рамирес (Ramses M. Ramirez), научный сотрудник института Корнелла Карла Сагана и Лайза Калтенеггер (Lisa Kaltenegger), доцент астрономии и директор института Карла Сагана, смоделировали расположение обитаемых зон у стареющих звезд и определили, сколько времени планеты, пригодные для жизни, могут там оставаться. Их исследование об этом опубликовано в Astrophysical Journal 16 мая.

Планетарное разнообразие предполагает, что вокруг звезд могли сначала быть ледяные миры размером с Землю. Когда звезды состарились, вокруг них могли появиться экзопланеты, пригодные для жизни. Обычно астрономы изучают звезды среднего возраста, как Солнце, но, чтобы найти обитаемые миры, нужно изучить вокруг нас звезды всех возрастов.

Обитаемая зона Солнца Фото: Cornell University

"Обитаемая зона" является регионом вокруг звезды, где вода на поверхности ее планет - жидкость и признаки жизни можно удаленно обнаружить телескопами.

"Когда звезда стареет и становится более яркой, зона, пригодная для жизни, перемещается от нее дальше, давая планетарной системе, в основном, второе дыхание. В данное время объекты в этих внешних регионах нашей собственной Солнечной системы заморожены, а Европа и Энцелад - луны, вращающиеся вокруг Юпитера и Сатурна, - сейчас ледяные".
Рамзес М. Рамирес, ведущий автор исследования

Этот рисунок показывает, где может быть вокруг состарившегося Солнца зона, пригодная для жизни, через миллиарды лет Фото: Cornell University

В зависимости от первоначальной звездной массы (веса), планеты, а также их спутники пребывают в этой красной гигантской обитаемой зоне примерно до 9 млрд лет. Например, Земля находится в такой зоне Солнца уже приблизительно 4.5 млрд лет, но пройдет еще несколько миллиардов лет, и Солнце превратится в красный гигант, уничтожит Меркурий и Венеру, сделает Землю и Марс пылающими скалистыми планетами и нагреет в недавно возникшей гигантской красной обитаемой зоне отдаленные миры, такие как Юпитер, Сатурн и Нептун - и их спутники.

"Еще долго после того, как наше собственное желтое Солнце начнет расширяться, чтобы стать красным гигантом и превратить Землю в раскаленный пустырь, в Солнечной системе будут спокойные регионы, а также другие солнечные системы, где может процветать жизнь".
Лайза Калтенэггер.

"У звезд типа Солнца, но более старых, такие растаявшие планеты могли в гигантской красной зоне, пригодной для жизни, остаться разогретыми до полумиллиарда лет. Это не малое время".
Рамзес М. Рамирес

"В далеком будущем такие миры вокруг небольших красных солнц могли бы стать обитаемыми зонами на миллиарды лет, может быть, даже стать стартом жизни точно так же, как Земля. Этот шанс на жизнь в долгосрочной перспективе вселяет в меня большой оптимизм".
Лайза Калтенэггер.

Источник: news.cornell.edu

Туманность Ориона: быстрое звездообразование в филаментах

За относительно короткое время в Пространстве могут возникать целые звездные кластеры. Астрономы недавно предположили, что существует новый механизм сверхбыстрого образования звезд: на нити (филаменты) в равной мере влияют гравитация и магнитные поля. Дальнейшие исследования должны показать, является происходящее в Туманности Ориона исключением или правилом.

На многочисленных изображениях телескопов Туманность Ориона предстает в виде красноватого газового облака со сложным узором. Это один из известнейших астрономических объектов. Амелия Штутц (Amelia Stutz) и Эндрю Гулд (Andrew Gould) из Института астрономии Макса Планка убеждены, что эта туманность поможет понять, как большие молекулярные облака могут образовывать сразу целые звездные кластеры за несколько миллионов лет - что, по астрономическим масштабам, очень короткое время.

Штутц и Гулд изучили карты распределения массы в структуре, называемой "филаментом в форме интеграла" - в нее входит звездное скопление Туманность Ориона, а также исследования магнитных полей внутри и вокруг этой нити, похожей на знак интеграла.

Изображение области звездообразования Орион А: филамент в форме интеграла, два звездных скопления выше этой нити и облако L1641 на юге. Левое изображение показывает карту плотности с данными космического телескопа Herschel, правое - инфракрасное изображение космического телескопа WISE (Lang 2014). В середине - комбинация двух изображений
Фото: A. M. Stutz/MPIA

Эти данные указывают, что влияние магнитных полей и гравитации на филамент примерно одинаковое. Исследователи создали на основе этого сценарий, в котором нить - гибкая, колеблющаяся структура. Он существенно отличается от обычных моделей газовых облаков, сжимающихся под собственной силой тяжести. Важным подтверждением правильности нового образа является распределение протозвезд и молодых звезд внутри и вокруг нити.

Протозвезды еще только возникают: они собираются вместе, пока их основные регионы не достигли достаточно высокой плотности и температуры, чтобы там протекали ядерные реакции синтеза. Протозвезды пока достаточно легкие, и их втягивает в филамент, когда он колеблется. Молодые звезды гораздо более компактны, и нить их просто отпускает или катапультирует в окружающее пространство, как из рогатки.

Сценарий объясняет данные наблюдений, где протозвезды встречаются только вдоль плотной цепи нити, а молодые, в основном, за ее пределами. Новый механизм формирования целых звездных скоплений действует в коротких (по астрономическим представлениям) временных рамках.

Позиции звездных скоплений внутри и вокруг филамента позволяют предположить, что нить вытягивалась сначала значительно дальше на север, чем сегодня. За миллионы лет на севере образовалось много кластеров и со временем каждый из них рассеивал в Пространство окружающую его газопылевую смесь.

Поэтому мы видим сегодня внутри и вокруг нити три звездных скопления. Самое старое находится дальше всего от нынешней северной оконечности филамента, второе - ближе, и его еще обвивают остатки нити, а третье - Туманность Ориона - расположено прямо в "интеграле" и еще только растет. Взаимодействие магнитных полей и гравитации способствует определенным видам неустойчивостей, которые известны частично из физики плазмы и могут вызывать одно за другим быстрое образование звездных скоплений.

Однако то, что такие неустойчивости ведут к быстрому формированию звездных кластеров - пока лишь гипотеза, подчеркивают астрономы. Она основывается на данных наблюдений за филаментом, но еще не стала зрелой моделью, доказывающей новый способ звездообразования. Для этого теоретики должны создавать соответствующие симуляции, а астрономы проводить больше наблюдений - как самой нити, так и объектов, в которых могут происходить аналогичные процессы.

Только после этой предварительной работы станет ясно, является молекулярное облако Ориона А исключением, или правилом, при котором рождение звездных скоплений в хороводе филаментов - обычный способ, которым в нашем Космосе быстро формируются целые скопления новых звезд.

О своем исследовании ученые сообщают в журнале Astronomy & Astrophysics.

Источник: mpia.de

Хаббл шпионит за узорчатой спиральной снежинкой

Облик изумительной галактики NGC 6814 запечатлел космический телескоп Хаббл. Светящееся ядро и эффектные широкие рукава со сложным узором из темной пыли этой спиральной галактики отлично видны на изображении, представленном ESA/Hubble & NASA.

Спиральные и нерегулярные галактики встречаются во Вселенной очень часто. Это приблизительно 60 процентов всех известных галактик. Однако их распространенность не мешает быть каждой спиральной галактике единственной в своем роде. Среди них, как и среди снежинок, нет двух одинаковых.

Фото: Hubble & NASA; Джуди Шмидт

Об этом свидетельствует удивительный снимок телескопа Хаббл. На нем мы видим NGC 6814, чье яркое ядро и охватывающие его рукава с затейливым пылевым узором представили НАСА/ЕКА.

Красивое новое фото, полученное с сайта телескопа, показывает нам настоящую “резную снежинку”, в роли которой выступает NGC 6814.

У этой спиральной галактики чрезвычайно яркое, светящееся ядро. Астрономы считают подобный эффект верным признаком принадлежности объекта к классу сейфертовских галактик. Обладающие очень активными центрами, они могут испускать мощные всплески активных частиц. Сияющее сердце NGC 6814 - источник сильного переменного рентгеновского излучения. Поэтому у исследователей родилось предположение, что там скрывается черная дыра, с массой, превосходящей солнечную приблизительно в 18000000 раз.

NGC 6814 - чрезвычайно активная галактика, вдоль спиральных рукавов которой находятся многие области ионизованного газа. В этих огромных облаках недавно произошел взрыв звездообразования и родились искрящиеся синие звезды. Они разбросаны по всей галактике и прекрасно видны благодаря своему холодному сиянию.

Источник: nasa.gov