Газовые ореолы островов звезд ранней Вселенной

Астрономы открыли большие облака газообразного водорода вокруг галактик ранней Вселенной, которые могли стать спиральными галактиками, как Млечный Путь.

За последние десятилетия ученые проникли с помощью современных телескопов далеко в глубины Вселенной. Группе астрономов удалось наблюдать две галактики ранней Вселенной, возраст которых не превышал двух миллиардов лет. Ученых ждал удивительный результат: эти предки современных больших спиральных галактик были окружены большими гало плотного газообразного водорода, тянущимися в Пространство на расстояния, измеряемые сотнями тысяч световых лет.

Художественное изображение квазара за молодой галактикой Фото: © А. Ангелич (NRAO/AUI/NSF)

Квазар ранней Вселенной освещается предшественником будущей спиральной галактики, окруженным огромным облаком газообразного водорода.

Первоначально такие слабо светящиеся острова звезд ранней Вселенной были обнаружены лишь косвенно, с помощью квазаров - очень ярких, активных ядер галактик, которые можно наблюдать даже с экстремально больших расстояний. Если такой объект находится позади галактики, то газ поглощает характерные детали излучения квазара. При этом свет галактики, расположенной на переднем плане, обычно не виден, так как его затмевает квазар.

"Представьте себе крошечного светлячка возле сильного прожектора. Невзирая на это, астрономы должны рассмотреть такие молодые версии нашей родной галактики".
Марсель Нилман (Marcel Neeleman), Университет Калифорнии, Санта-Крус

Нилману и его коллегам удалось это сделать с помощью ALMA, самого крупного радиотелескопа Земли. Они сконцентрировали усилия на длине световой волны излучения ионизированного газообразного углерода и смогли выявить в галактиках плотные участки с высоким уровнем звездообразования. Ученые сделали удивительное открытие: эти районы в обоих случаях всегда находятся далеко от газообразного водорода, который наблюдается перед квазаром благодаря его абсорбции. Ученые рассчитали расстояния между двумя регионами, составившие 137000 и 59000 световых лет, хотя центральные области звездообразования имеют диаметр лишь около 20000 световых лет.

Запасы газа галактик, по-видимому, устремляются далеко в Пространство, возможно в расширенные диски или гигантские ореолы, состоящие большей частью из нейтрального водорода. Один из двух островов звезд может также вращаться, что влияет на окружающее их облако газа. Кроме того, обе структуры рождают довольно много новых звезд. В будущем эти галактики, вероятно, продолжат расти: по мнению астрономов, газ может вытекать из ореолов в центральные районы, обеспечивая их материалом для будущего формирования звезд.

"Эти галактики кажутся тяжелыми, пыльными системами с далеко распространяющимися слоями газа и интенсивным звездообразованием. Наблюдения дают нам хорошее представление, как галактики вроде Млечного Пути выглядели 13 млрд лет назад".
Дж. Ксавьер Прочаска (J. Xavier Prochaska), Университет Калифорнии

Источник: phys.org

Миссия K2 - первые данные системы TRAPPIST-1

С момента открытия сразу семи экзопланет величиной с Землю, которые могут оказаться планетами земного типа, система карликовой звезды TRAPPIST 1 считается перспективным объектом для поиска обитаемых миров с внеземной жизнью вплоть до внеземного разума. К тому же нас отделяет от нее всего 40 световых лет, что совсем немного, если подходить к этому с космическими мерками.

Космический телескоп "Кеплер", предоставил в рамках своей продолжающейся миссии "K2", первые данные экзопланет в системе красного карлика TRAPPIST-1.

K2 НАСА - вторая миссия для космического телескопа Kepler Фото: NASA

Эти 7 экзопланет, минимум три из которых (а возможно, даже все семь), находятся на таком благоприятном расстоянии от своего солнца, что благодаря умеренным температурам там может оказаться жидкая вода.

Открытие системы экзопланет вокруг TRAPPIST-1 было сделано лишь так называемым методом транзитов, то есть с помощью мельчайших колебаний яркости света звезды. Они возникают, когда экзопланета находится на зрительной оси - в прямой видимости с Земли - и проходит перед диском своего солнца в так называемом транзите и при этом суть-чуть ослабляет ее свет.

Художественное изображение транзита. Семь планет TRAPPIST-1 освещены светом их красной карликовой звезды Фото: NASA

Невзирая на многочисленные наглядные графики и рисунки, сделанные с того момента, когда были открыты 7 экзопланет, не было, однако, непосредственного отображения системы - а тем более ее планет.

Визуализация данных K2 о TRAPPIST-1 Фото: NASA

Несколько дней назад, НАСА опубликовало первые данные прямого наблюдения за системой экзопланет TRAPPIST-1 с помощью "Кеплера" в рамках его продленной миссии „K2“.

Анимация данных K2 к TRAPPIST 1 Фото: NASA

Данные были собраны после открытия первых трех планет этой звезды и отображают период наблюдения с 15.12.2016 по 04.03 2017, равный 74 дням. Снимок, мягко говоря, очень грубо пикселизированный - в конце концов, сам "Кеплер" не предназначен для получения непосредственных изображений планетарных систем. Однако транзит семи планет отчетливо заметен при изменении цвета пикселей. Видна, собственно говоря, тень планеты - первый шаг к прямому получению изображений экзопланет.

Источник: exoplanets.nasa.gov

Открыта новая луна в Солнечной системе

Американские астрономы обнаружили маленькую, до сих пор незамеченную луну, принадлежащую 2007 OR10, третьей по размерам карликовой планете из найденных в Солнечной системе . Открытие показывает, что, по-видимому, все крупные космические объекты за орбитой Нептуна имеют собственные спутники.

2007 OR10 считается астероидом или карликовой планетой, а также крупнейшим известным и еще неназванным космическим телом Солнечной системы - транснептуновым объектов (TNO), который классифицируется как как рассеянный дисковый объект (SDO) или резонансный объект пояса Койпера (RKBO).

Снимки Хаббла показывают спутник, вращающийся вокруг 2007 OR10 Фото: NASA, STScI, Уэсли Фрейзер, Габор Мартон и др.

Еще раньше, астрономы обнаружили, что объект 2007 OR10 вращается медленнее, чем было принято считать, и уже тогда предположили, что там есть спутник.

На восьми снимках космического телескопа "Хаббл" 2009-2010 гг. команда Джона Стансберри (John Stansberry) из Научного института исследований Космоса космическими телескопами, нашла эту луну. Астрономы недавно написали об этом в статье, опубликованной arXiv.org.

Вероятно, небольшие спутники вокруг внешних карликовых планет возникали в результате ударов больших глыб по основному телу. При этом на орбите вокруг такой планеты собирались и сжимались вращавшиеся с нею обломки. То, что у всех известных транснептуновых объектов есть луны, указывает астрономам на очень хаотичное движение и плотное сжатие в прошлом внешних регионов Солнечной системы.

"Сегодня почти невероятно, чтобы эти объекты сталкивались. Однако это значит опять же, что раньше там было намного насыщеннее. В этих регионах должно было когда-то быть в 10-100 раз больше объектов, чем сегодня".
Скотт Шеппард, Институт Карнеги по науке

Дальнейшие наблюдения должны выяснить, состоит ли найденная луна из камня или большей частью изо льда. По этой информации исследователи надеются разобраться в газовой химии существовавшего в прошлом протосолнечного диска, то есть родительского облака Солнца.

Источник: arxiv.org

Где скрывается железо от взрывов сверхновых?

Раньше астрофизики считали, что мелкие зерна железа образуются в облаках от взрывов сверхновых. Новые расчеты предполагают, что это неверно. Поэтому возникает вопрос, где прячется железо, образовавшееся при взрывах сверхновых.

Если поблизости от нас происходят мощные взрывы сверхновых с выделением большого количества железа, то при спектроскопии облака взрыва там его оказывается меньше, чем ожидалось. До настоящего времени считалось, что после охлаждения облака взрыва железо выпадает мелкими частицами и спектрально не определяется.

Эксперимент в условиях микрогравитации

Японская группа исследователелей, возглавляемая Юки Кимурой (Yuki Kimura) из Университета Хоккайдо в Саппоро, занялась решением этого вопроса с помощью экспериментов в условиях микрогравитации. Астрономы пришли к выводу: крайне маловероятно, что в облаках от взрывов сверхновых образуются зерна чистого железа.

Остаток сверхновой RCW 103 содержит медленный пульсар
Фото: © NASA/CXC/Университет Амстердама/N.Rea и др.

Предыдущие модели конденсации металлического железа из газовой фазы предполагали: если атомы железа соприкасаются в газовом облаке, то они практически навсегда прилипают друг к другу.

Ракета японского космического агентства JAXA

Этому противоречат результаты, которые получили исследователи с помощью эксперимента на борту ракеты высотного зондирования японского космического агентства JAXA. По их данным, это происходит только при каждом сто тысячном столкновении, поэтому образование более крупных соединений атомов железа в газовых облаках маловероятно.

Японская высотная зондирующая ракета типа S-520
Фото: © Yuki Kimura / JAXA

Однако известно, что при взрывах сверхновых типа Ia должно высвобождаться особенно большое количество железа. Такие сверхновые возникают в тесных двойных системах, где превратившаяся в белый карлик звезда вытягивает из своего компаньона все больше материи, пока наконец критическая масса не превысит солнечную приблизительно на 1,4. Тогда накачавшийся веществом соседа белый карлик не сможет больше выдерживать давление и температурные условия. В нем резко начинаются ядерные реакции синтеза, вся звезда взрывается, полностью превращаясь в излучение и горячий газ с высоким содержанием железа. Но где оно прячется?

Исследователи, возглавляемые Кимурой, полагают, что железо оседает на уже существующие пылинки из силикатов и углерода и таким путем исчезает из газовой фазы. Дальнейшие эксперименты должны прояснить, как ведет себя это железо в газовой фазе остатков сверхновых и какие из этого вытекают последствия для образования будущих звезд и планет.

Источник: spektrum.de

Ученые объяснили африканские «круги фей»?

«Британским ученым» частенько удается придать видимость научности неким исследованиям очевидных явлений. Не далеко от них ушли и некоторые американские. Опубликованное в Nature объяснение странных африканских «кругов фей» - не исключение.

Никто из серьезных исследователей и до этого не утверждал, что это проделки «темных сил» - только в представлениях жителей южно-африканской пустыни таинственные «волшебные круги» создают феи или даже дыхание дракона. Ученые же выдвигали две взаимоисключающие гипотезы об «авторах» узоров: либо их делают термиты, либо растения, окружающие круги.

Новое исследование благополучно объединило эти предположения, исключив, конечно же, сверхъестественные силы, но дав при этом достаточно запутанное объяснение.

Появление кругов голой земли шириной в несколько десятков футов, изукрасивших узорами пустыню Намиб, веками давало пищу для легенд местных жителей. Внутри кругов ничего не растет, зато вокруг них растения процветают. Аналогичные тенденции также были замечены в Австралии. Необычные структуры местные жители, безусловно, относили к паранормальным явлениям.

На этой фотографии, предоставленной Джен Гайтон (Jen Guyton), один из таинственных «кругов фей» в пустыне Намиб, где поверхность усеяна круглыми бесплодными пятнами. Для их объяснения ученые создали сложную теорию с участием термитов и растений Фото: Джен Гайтон

Экологи Принстонского университета нашли гораздо менее занимательное объяснение их происхождению. С помощью компьютерного моделирования они определили, что в создании этих кругов замешаны не паранормальные силы, а сложная комбинация сотрудничающих и конкурирующих растений и животных пустыни Намиб.

Корина Тарнита (Corina Tarnita), ведущий автор работы, называет это «простой и элегантной геометрией в таких огромных масштабах». Ее теория позаимствовала положения из обеих гипотез предшественников:

1. Гигантские круги (от шести до ста футов в диаметре) в основном делают термиты, которые сотрудничают с другими членами своей колонии, конкурирующей с другими сообществами.
2. Необычные узоры, которые видны между кругами, создаются растениями пустыни Намиб. Их корневая система сформирована так, чтобы не отнимать друг у друга и без того сильно ограниченные запасы воды.

Аспирантка Джен Гайтон (Jen Guyton) собирает данные о загадочных «волшебных кругах» пустыни Намиб, которые демонстрируют поразительно правильные пространственные структуры, озадачивающие многих наблюдателей Фото: Тайлер Ковердэйл (Tyler Coverdale)

"В результате всех этих процессов, где каждый делает то, что им нужно, появляется эта масштабная картина"
Корина Тарнита

Это не совсем заговор, говорит соавтор Роберт Прингл (Robert Pringle), потому что существа не пытаются сделать узоры.

"Там нет генерального плана, нет такого плана, что что-то должно возникнуть".
Роберт Прингл

Нескольким независимым экспертам, сообщившим свое мнение The Associated Press, исследование показалось неубедительным, поскольку их не ознакомили с предположениями авторов о дождевых осадках и особенно о продолжительности жизни колоний термитов. Однако и они не утверждают, что это работа фей.

Источник: nature.com

Звезда-обманщица скрывала преклонный возраст

Не 2,3 миллиарда, а все 12 миллиардов лет составляет возраст 49 Librae, сравнительно яркой звезды южного неба. Объект много десятилетий представлял загадку для астрономов, которые считали его моложе, чем он был. Новые наблюдения предоставили объяснение, почему звезда могла так долго обманывать своих наблюдателей.

Звезда 49 Librae в созвездии Весы, очевидно, гораздо старше, чем считали астрономы.

"До этого предполагалось, что возраст звезды равен лишь половине солнечного. Наши данные показывают, однако, что она уже возникла, когда была сформирована Галактика".
Д-р Рольф Чини (Rolf Chini), профессор Рурского университета, Бохум

Причина ошибки: небесный объект - двойная звездная система. Это обнаружила другая исследовательская группа в 2016 году. Команда Чини сейчас открыла, как Partner 49 Lib имитирует неправильный возраст.

Партнером 49 Librae является белый карлик - угасающая звезда, которая почти невидима. В конце своей жизни она передала часть вещества на 49 Librae, и это привело к путанице оценки возраста.

Возраст звезд определяется по химическому составу. Старые звезды, которые сформировались в ранней Вселенной, не содержат тяжелых элементов, поскольку те создаются только путем слияния ядер многих поколений звезд. Молодые звезды типа Солнца, возникшие из остатков прошлых поколений звезд, обладают тяжелыми элементами.

Будущее системы 49 Librae: vатерия перетечет из красного гиганта на белого карлика. Это приведет к рождению Новы или Сверхновой Фотография: NASA/S. Wiessinger

Загадочная звезда 49 Librae содержит тяжелые элементы, и исследователи десятилетиями считали ее относительно молодой. Но команда из Бохума выяснила, что 49 Librae получила тяжелые элементы от невидимого спутника. Звезды в конце жизни огромны: настолько велики, что их собственной гравитации уже не достаточно, чтобы удержать материю. Она вытекает в виде газа в Пространство. Если в этом районе есть вторая звезда, она может притягивать материю своей силой тяжести и поглощать. Таким путем и получила свои тяжелые элементы 49 Librae.

Возраст звезд астрономы определяют по их спектрам. Они раскладывают исходящий от них свет на его компоненты и определяют, при каких длинах волн излучается больше всего света. Состав химических элементов звезды определяет спектр.

На основании своих данных исследователи могут указать не только возраст исследуемой звезды.

"Мы можем проследить все развитие этой двойной системы".
Д-р Рольф Чини

Так астрономы, например, знают, с какой массы звезды начали свою жизнь и каким образом они будут развиваться дальше. Сначала обе звезды были с массой, равной солнечной: 49 Librae взяла на себя часть материи своего умирающего партнера и добавила около 0,55 масс Солнца. Увеличение массы укорачивает жизнь звезды, поэтому срок существования 49 Librae резко снижается.

"Она быстро станет красным гигантом, превратившись затем в белого карлика".
Д-р Рольф Чини

Красный гигант, звезда 49 Librae, не сможет больше удерживать свою материю, как когда-то случилось с его звездным партнером, ставшим сейчас уже белым карликом. Часть вещества 49 Librae притянет умирающий спутник звезды.

"Если тот не сможет избавиться от материи небольшими выбросами, то он весь взорвется как сверхновая".
Д-р Рольф Чини

О своем анализе команда сообщает в статье, опубликованной The Astrophysical Journal.

Источник: iopscience.iop.org

Новая теория происхождения Луны

Израильские ученые представляют новую теорию о происхождении нашей Луны. Исходя из нее, наша нынешняя Луна должна быть не первой, а скорее последней из целого ряда более мелких лун, когда-то окружавших Землю. Из них и возникла путем столкновений сегодняшняя Луна.

Как сообщают профессор Ралука Руфо (Raluca Rufo) из Института Вейцмана, профессор Хагай Перец (Hagai Perets) из Техниона и Одед Ахаронсо (Oded Aharonso) в "Nature Geoscience", их теория противоречит предыдущей доктрине, согласно которой нынешняя Луна является результатом мощного столкновения с молодой Землей одного объекта (Тейя) размером приблизительно с Марс.

"Наша модель, наоборот, свидетельствует о том, что Земля когда-то имела много лун, появившихся при разных столкновениях с протоземлей. Возможно, такие маленькие спутники позже были выброшены с орбиты Земли, сталкивались с Землей либо друг с другом, постепенно образовывая все большие луны».
Хагай Перец

Луна - спутник Земли Фото: Sebastian Voltmer, astrophoto.de

Для проверки условий описанного происхождения таких мини-лун, ученые создали 800 моделей столкновений с Землей.

Полученный при этом результат согласуется с текущим научным пониманием происхождения Земли, которая на последних стадиях роста пережила многочисленные удары и столкновения с другими телами. Каждый из этих ударов присоединял свою или другую часть материала к протоземле, пока она не достигла своего нынешнего размера.

Фото: Руфо и др. / Nature Geoscience

Иллюстрации показывают, как тело (размером от Луны до Марса) ударяет по молодой протоземле (a) и оставляет вокруг нее диск из пыли и мусора (b). Приливными силами этот диск, сформированный из малые лун, выталкивается наружу (с). Прежде чем столкнуться, эти спутники достигают дальних орбит (d) и игра начинается снова (e, f), пока не остается только наша нынешняя Луна.

По мнению исследователей, именно тогда приливные силы, которые постепенно привели к тому, что мини-луны все больше отходили от Земли (как наша нынешняя Луна ежегодно удаляется на один сантиметр от Земли). Тогда из-за гравитационных взаимодействий повторялись столкновения малых спутников разного размера, которые затем также изменили свои орбиты.

Так что легко себе представить, что благодаря этому процессу возникли более мелкие луны, орбиты которых, в свою очередь, скрещивались и приводили к их столкновениям, постепенно формировавшим все более увеличивающееся тело - Луну, которую мы теперь видим в нашем небе, пишут в заключение авторы.

Источник: nature.com