Наблюдения за вспышками сверхновых и черными дырами показывают, что между самыми тяжелыми пульсарами, вращающимися нейтронными звездами, и самыми легкими черными дырами существует своеобразный “провал”. Иными словами, светила “средней” массы почему-то крайне редко превращаются в черные дыры, и пока ученые не обнаружили ни одного подобного объекта в окружающей нас Вселенной.

Это заставило астрофизиков задуматься о том, существуют ли различия в том, как заканчивают жизнь крупные и средние звезды и как эти расхождения могут влиять на процесс формирования черных дыр и нейтронных звезд. Соответственно, открытие первой черной дыры или какого-то другого небесного тела внутри этого “провала” позволит ученым приступить к поискам ответов на эти вопросы.

Первые намеки на открытие подобного объекта были получены в конце сентября этого года. Гравитационные обсерватории LIGO и VIRGO “поймали” сигнал от слияния черной дыры необычно малой массы и более крупного объекта. Оно произошло на расстоянии 1,6 миллиарда световых лет от Земли, в одной из далеких и невидимых для нас галактик, которая расположена в созвездии Рака.

Проверяя работу новой методики поиска черных дыр и других “невидимых” компактных объектов,Томпсон и его коллеги нашли гораздо более близкий к нам объект такого типа, который в принципе смогут рассмотреть наземные и космические обсерватории нового поколения.

“Сирены” черных дыр

Идея астрономов опирается на одно простое соображение. Если черная дыра находится в космосе не одна, а в компании одной или большего числа звезд, то ее притяжение будет вызывать особые “качания” в спектре светила. Они будут возникать из-за того, что звезда и черная дыра не стоят на месте, а вращаются друг вокруг друга. Из-за этого светило будет периодически двигаться в сторону наблюдателей на Земле или удаляться от них.

Эти сближения и удаления будут сдвигать спектр свечения от звезды в “красную” или “синюю” сторону, подобно тому, как звук от сирены “скорой помощи” кажется пешеходу более высоким в тот момент, когда машина сближается с ним и становится более басовитым по мере ее удаления. Опираясь на эту идею, ученые проанализировали спектры около десяти тысяч звезд, за которыми наблюдали их коллеги в рамках проекта APOGEE, который нацелен на изучение эволюции Галактики.

Отобрав несколько сотен звезд, чей спектр периодически менялся “подозрительным” образом, астрономы сопоставили эти замеры с тем, как менялась яркость этих светил в инфракрасном диапазоне. Это позволило им определить размеры, массу и предполагаемую плотность невидимых или малозаметных спутников данных светил.

Их внимание привлекла звезда 2MASS J0521, которая расположена в созвездии Возничего на расстоянии в 12 тысяч световых лет от Земли. Яркость этого светила с окраин Галактики резко менялась каждые 88 дней, а скорость его движения вырастала или падала примерно на 3 километра в секунду каждые сутки.

Просчитав массу, траекторию движения и размеры его невидимого спутника, ученые пришли к выводу, что имеют дело с крайне необычным объектом – черной дырой, чья масса была всего в 3,3 раза выше, чем у Солнца. Это заметно ниже, чем у всех других известных объектов такого рода, но при этом с запасом выше, чем у всех известных нейтронных звезд.

Как надеются астрономы, дальнейшие наблюдения за 2MASS J0521 помогут им подтвердить, что этот объект действительно представляет собой черную дыру, а также изучить возможные обстоятельства его рождения, анализируя свойства этой звездной системы. Их открытие позволит ученым понять, почему подобные сингулярности встречаются невероятно редко.

Например, в результате поглощения нашей планеты выделится 32 204 195 564 497 649 676 480 000 000 000 000 ме***жоуля энергии. Эта цифра примерно в 54 квинтиллиона раз превышает общее ежегодное энергопотребление человечества.

А если масса черной дыры составляет 4 миллиона масс Солнца, вливание материи нашей многострадальной Земли приведет к «раздуванию» горизонта событий космического монстра – точки невозврата, по достижении которой ничто, даже свет, не может покинуть границ черной дыры – однако всего лишь на 0,00000000007281 процента!

Такая черная дыра будет относиться к классу сверхмассивных черных дыр, будучи близкой по массе к черной дыре Стрелец А*, находящейся в центре нашей с вами галактики Млечный путь. Но что будет, если ввести в калькулятор намного меньшую по размерам черную дыру? Допустим, Земля упала на черную дыру массой в 20 солнечных масс. Тогда «вмятина» будет явно больше в относительном выражении – горизонт событий черной дыры раздвинется на «целых» 0,000014562 процента.

В столкновении не обязательно должна участвовать Земля – вы можете ввести массы обоих сталкивающихся тел. Например, столкновение, в котором принимали участие две черные дыры массами по 30 масс Солнца – похожее на одно из столкновений, зарегистрированных при помощи гравитационно-волнового детектора Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory Collaboration – приведет к формированию единой черной дыры массой в 59 масс Солнца. Горизонт событий нового объекта станет на 174,6 километра шире, что в относительном выражении означает увеличение на 97 процентов.

1 ноября 2017 г. японский астроном-любитель Тадаши Кодзима (Tadashi Kojima) обнаружил за***очный новый объект в направлении созвездия Тельца. Астрономы по всему миру начали дополнительные наблюдения и определили, что объект представляет собой пример редкого явления, называемого гравитационным микролинзированием. Согласно Общей теории относительности Эйнштейна гравитация искажает пространство. Если массивный объект, находящийся на переднем плане, проходит прямо перед объектом, расположенным на заднем плане далеко в космосе, то это искаженное пространство может действовать, подобно линзе, и фокусировать свет, идущий от далекого объекта, временно увеличивая его яркость. В случае объекта, замеченного Кодзимой, звезда, находящаяся на расстоянии 1600 световых лет от нас, прошла перед звездой, расположенной на расстоянии 2600 световых лет от Земли. Изучив изменения яркости линзированного объекта, астрономы выяснили, что в системе звезды, находящейся на переднем плане, лежит экзопланета.

Затем команда профессиональных астрономов, возглавляемая Акихико Фукуи (Akihiko Fukui) из Токийского университета, Япония, при помощи 13 различных телескопов, расположенных по всему миру, провела наблюдения этого объекта на протяжении 76 суток и собрала достаточно данных, чтобы определить характеристики системы, в которой находится экзопланета. Родительская звезда имеет массу, составляющую примерно половину от массы Солнца. Экзопланета лежит на орбите радиусом примерно равным радиусу орбиты Земли вокруг Солнца, но имеет массу, примерно на 20 процентов превышающую массу Нептуна, пояснили авторы.

Газовый гигант Сатурн, шестая планета от Солнца, известен людям с незапамятных времен. О его спутниках говорил еще Галилей, но он принял за них орбитальные кольца — гигантские диски, состоящие из частиц льда. Детально изучили систему Сатурна уже в наше время благодаря миссии “Кассини”, действовавшей в 2004-2017 годах.

“Среди планет Солнечной системы спутников больше всего у Сатурна — 82. У Юпитера — 79, десятки у Урана и Нептуна, их открыли космические аппараты “Вояджер“. Это не окончательный результаты, они будут расти по мере совершенствования техники наблюдений”, — говорит Валерий Шематович.

У Сатурна два вида спутников: регулярные и нерегулярные. Первые образовались вместе с планетой из сатурнианской части протосолнечной туманности. Их более двадцати, они обращаются по круговым орбитам, многие — сферической формы.

“Значит, их вещество прошло стадию дифференциации, и тяжелые элементы опустились к ядру. Это миллиарды лет, следовательно, такие спутники — ровесники планеты”, — поясняет ученый.

“Каждый с очень необычными свойствами. Например, на Мимасе есть огромный кратер размером 139 километров, тогда как диаметр самого спутника всего лишь 400 километров. Ясно, что спутник столкнулся с большим астероидом. Как он выжил — непонятно. На Дионе, возможно, есть подповерхностный океан на глубине 100 километров, то есть это третий мир с океаном в системе Сатурна. Рея, второй по величине спутник, может обладать собственной системой колец. На это есть одно косвенное указание, полученное “Кассини“. Имеется там и разреженная атмосфера, как у Дионы и Энцелада“, — продолжает Шематович.

В отличие от Юпитера, у которого четыре крупных внутренних луны, у Сатурна большая только одна: Титан. Остальные в несколько раз меньше. По составу это обледенелые глыбы скальных пород.

Нерегулярные спутники обращаются по сильно эллиптическим орбитам. Это малые тела неправильной формы, фактически — астероиды, захваченные в разное время полем тяготения Сатурна. Диаметр обычно не превышает десяти километров.

Сатурн находится от Земли в девяти астрономических единицах — это огромное расстояние. Разглядеть маленькие тела на окраине его системы довольно сложно даже с нынешними телескопами. Двадцать новых лун, об открытии которых ученые Университета Карнеги (США) объявили 8 октября, диаметром всего пять километров. Вокруг планеты они совершают оборот за два-три года.

Сатурн в 95 раз тяжелее Земли, он столь огромен, что его луны, вместе взятые, — капля в море. Невероятные кольца диаметром 250 тысяч километров тоже оказались немассивными. По самым последним оценкам, — чуть меньше половины массы ближайшего к планете регулярного спутника Мимаса.

“Между кольцами движутся спутники-пастухи, по форме напоминающие пельмени, с большим ободком по экватору. Ледяные частицы колец оседают на экваторах спутников-пастухов и участвуют в различных волновых процессах”, — добавляет астроном.

Метановый мир

“Самый интересный спутник Сатурна — Титан. Второй по размерам в Солнечной системе и единственный с плотной атмосферой. Она в полтора раза плотнее, чем на Земле, и тоже состоит из молекулярного азота. Титан окутан постоянной фотохимической дымкой, по сути, смогом, который мешает изучать его телескопами. Поэтому миссия “Кассини” доставила туда спускаемый модуль “Гюйгенс”, и мы впервые увидели его поверхность, измерили параметры атмосферы”, — рассказывает Валерий Шематович.

Важную роль при исследовании Титана сыграл радар аппарата “Кассини”, который через облака сканировал рельеф и физические свойства поверхности. Неожиданно выяснилось, что в районе северного полюса есть моря и озера. Только они из метана.

Система Сатурна получает в сто раз меньше энергии Солнца, чем Земля. Поэтому все его миры — ледяные. На поверхности Титана порядка минус 170 градусов Цельсия, в жидком состоянии там только углеводороды.

Ученые предполагают, что под ледяным панцирем Титана, на глубине порядка ста километров, находится океан жидкой воды. На это указывают некоторые особенности колебаний спутника в его орбитальном движении.

“Там есть моря, горы, дюны, правда, не из песка, а из тугоплавких органических веществ. А когда на северном полюсе наступает лето, даже идут дожди из метана. Удивительный мир!” — отмечает ученый.

Активные недра Энцелада

“Энцелад, как и другие внутренние спутники Сатурна, — очень яркий объект. Он хорошо отражает солнечный свет. Это говорит о том, что его поверхность сложена водяным льдом. Диаметр — около пятисот километров, геологически этот мир должен быть мертвым, в его недрах нет активных процессов, на поверхности не должно ничего меняться. Между тем ученые оценивали ее как молодую, возрастом от пятисот тысяч до нескольких десятков миллионов лет. И это представляло собой за***ку”, — продолжает Шематович.

Считалось, что поверхность Энцелада освежается выпадающим на нее снегом из колец и воздействием плазмы из магнитосферы Сатурна. Изначально планировалось всего несколько пролетов “Кассини” мимо спутника с выключенными научными приборами для экономии энергии.

“В первом пролете по орбите, который был довольно далеким от луны, на расстоянии порядка тысячи километров, работали только фотокамера и служебный инструмент — магнитометр. Посмотрев его данные, инженеры увидели, что магнитное поле Сатурна возмущается. Значит, с ним взаимодействует плазма — поток заряженных частиц. Откуда он? Подозрение пало на Энцелад. Выходит, его недра активны. Сразу решили поменять программу, изучить этот мир детальнее”, — говорит астроном.

В очередном пролете “Кассини” обнаружила над южным полюсом Энцелада мощные гейзеры. Стало понятно: под его ледяной корой скрывается жидкий океан. Анализ состава показал присутствие воды, различных солей, щелочей и органики.

Как выяснилось, у Энцелада силикатное ядро — источник тепла за счет гравитационного воздействия планеты при движении спутника по орбите, подпитывающий гидротермальную активность в океане. В гейзерах нашли молекулярный водород, играющий роль поставщика энергии для геохимической системы.

У этого океана есть земной аналог — экстремально соленое озеро Моно в Калифорнии, где очень жесткие условия, но все же там живут некоторые бактерии.

Таким образом, на Энцеладе неожиданно сошлись три условия возникновения жизни: жидкая вода, разнообразный химический состав океана с органикой и источники энергии — молекулярный водород и гидротермальные источники на поверхности ядра спутника. Однако развитие жизни, какой мы ее знаем, требует длительного времени и стабильности всей системы. Соответственно, ключевой вопрос — когда возник океан.

По одной версии, океану на Энцеладе более четырех миллиардов лет. Тепло для него поставляют еще активные за счет радиоактивного распада недра.

Проблема в том, что тело небольшое, оно должно было довольно быстро остыть и заледенеть. Чтобы его вновь активизировать, нужно катастрофическое событие, например столкновение с большим астероидом. Если оно произошло давно, жизнь могла успеть зародиться.

“Энцелад — самый привлекательный объект для астробиологов. По мере накопления данных мы сможем выбрать между двумя гипотезами, объясняющими время образования океана под поверхностью спутника”, — подчеркивает ученый.

Условия жизни в неземных океанах

Титан, Энцелад, а также Ганимед и Европа у Юпитера — миры с океанами. Возможно, в Солнечной системе есть и другие.

В 2022 году к спутникам Юпитера отправится миссия Европейского космического агентства (ЕКА)JUICE — Jupiter Icy Moon Explorer. Следом НАСА запустит межпланетную станцию к Европе — Europa Clipper. В проекте JUICE Валерий Шематович с коллегами участвуют в качестве поддерживающих ученых для разработки моделей атмосфер спутников.

“Мы надеемся, что к 2032 году, когда туда прибудут аппараты, на орбите будет работать космический телескоп СПЕКТР-УФ, разрабатываемый в Институте астрономии РАН. В его программу заложено наблюдение внешних областей Солнечной системы и ледяных спутников в ультрафиолетовом диапазоне”, — рассказывает ученый. Такие наблюдения очень важны при интерпретации измерений космических аппаратов непосредственно у исследуемых миров с океанами.

Есть идея слетать к Титану, чтобы изучить возможное наличие там форм жизни, непохожих на земную, где роль кислорода выполняет водород, а роль электролита — метан. А главное — получить информацию о подводном океане.

Впрочем, на Энцеладе это проще: там бьют гейзеры и ледяная кора тоньше. По оценкам, на южном полюсе вода находится всего на глубине нескольких километров. Пока совершенно неясно, как туда проникнуть. Для сравнения: бурение четырех километров льда до подледникового озера Восток в Антарктиде заняло два десятка лет.

Миссия к Энцеладу — Enceladus Life Finder (ELF) пока только обсуждается. Слишком далеко лететь.

“Ученые очень заинтересованы исследовать миры с океанами, потому что это следующие после Марса тела, где есть шансы найти следы жизни, хотя бы в простейших формах”, — заключает Валерий Шематович.

Самый точный на сегодня анализ анизотропии реликтового излучения, проведенный по данным спутника Европейского космического агентства (ЕКА) «Planck», показал, что Вселенная (имеется ввиду трехмерное пространство) не плоская, а обладает положительной кривизной. Этот результат находится в полном несоответствии не только со всеми предыдущими астрофизическими данными и большинством общепринятых теорий эволюции космоса, но и с инфляционной моделью – стремительным расширением пространства в первые мгновения Большого взрыва. Результаты исследования представлены в журнале Nature Astronomy.

«Аномалии всегда играли большую роль в улучшении нашего понимания Вселенной, и обнаруженные нами разногласия указывают на необходимость «написания» нового космологического сценария», – рассказывает Элеонора Ди Валентино, ведущий автор исследования из Манчестерского университета (Великобритания).

Параллельные прямые пересекаются

Одно из основных предсказаний инфляционной теории, которая описывает эволюцию Вселенной вскоре после Большого взрыва, заключается в том, что она должна быть плоской, то есть мы не можем наблюдательно обнаружить ее кривизну, и на всем ее протяжении пространство можно описать при помощи привычной нам евклидовой геометрии. Например, сумма углов сколь угодно большого треугольника равна 180 градусам, а две параллельные прямые не пересекаются.

Предыдущие исследования, основанные на измерениях реликтового излучения спутником НАСА «Wilkinson Microwave Anisotropy Probe», давали результаты, совместимые с этим прогнозом, однако выпущенный в 2018 году набор данных обсерватории «Planck» показал, что Вселенная является замкнутой, а не плоской, с более чем 99-процентным уровнем достоверности.

Вселенная не бесконечна

Согласно полученным результатам, пространство всего на 4 процента «более изогнуто», чем принято считать. Однако даже этого незначительного отклонения достаточно, чтобы внести существенные сомнения во все остальные существующие наборы данных. Например, Вселенная становится не бесконечной, модель вечной инфляции – несостоятельной, а содержание темных энергии и материи придется пересмотреть. С другой стороны, зная искривленность пространства, мы сможем точно рассчитать размер «невидимого» нам сегодня участка космоса, и, следовательно, всей Вселенной.

«В последние годы космологи «скрывали» эти аномалии, списывая их на погрешность. Но теперь их статистическая достоверность настолько велика, что пришло время взглянуть на них без предубеждений. Независимо от того, насколько элегантна, красива, симметрична или естественна ваша теория, последнее слово всегда за экспериментальными данными», – добавил Алессандро Мельхиорри, соавтор исследования из Римского университета (Италия).

Авторы отмечают, что, хотя нынешние разногласия указывают на новый космологический сценарий, необнаруженные систематические погрешности все еще могут играть роль. В ближайшие несколько лет новые проекты, такие как «Dark Energy Survey» и «Euclid», предоставят наблюдательные данные, которые могут иметь решающее значение для фальсификации ведущей модели холодной темной материи.

Пульсары – это особый вид нейтронных звезд, которые представляют собой остатки взорвавшихся сверхновых, от полюсов которых исходят узкие пучки радиоволн и других форм электромагнитного излучения. Обычно “новорожденные” пульсары вращаются очень быстро, однако постепенно они замедляются, расходуя на излучение энергию вращения.

С другой стороны, если пульсар находится в космосе не один, а в компании обычной звезды, он может вновь раскрутиться, если он начнет “воровать” материю у нее. Это происходит из-за того, что большая плотность и масса пульсаров особым образом воздействуют на размеры гравитационной “сферы влияния” их соседа, сжимая ее до размеров, меньших, чем объем самого светила. В результате этого материя звезды, расположенная за ее пределами, в буквальном смысле перетекает на пульсар.

Этот процесс не только раскручивает нейтронную звезду, но приводит к рождению мощных вспышек света в рентгеновском диапазоне, порождаемых взаимодействием падающей материи и магнитного поля “мертвого светила”. Яркость тех точек на поверхности пульсаров, которые порождают эти вспышки, превышает общую светимость Солнца в несколько тысяч раз.

Лутовинов и его коллеги открыли необычную особенность рентгеновских пульсаров, которая позволяет более детально изучить механизмы их работы, наблюдая за системой GRO J2058+42. Она расположена в созвездии Лебедя на расстоянии почти 30 тысяч световых лет от Земли.

“Родимые пятна” звезд
Внутри нее, как объясняют Лутовинов и его коллеги, находится рентгеновский пульсар и необычная “нормальная” звезда. Она относится к категории так называемых Be-звезд, которые представляют собой очень горячие и яркие синие гиганты, чья скорость вращения настолько высока, что подобные светила часто “сплющиваются” и приобретают овальную форму. Вдобавок, некоторая доля их внешних оболочек выбрасывается в космос и окружает светила подобно диску или плоской “юбке”.

Часть этой материи, как обнаружили ученые еще более полувека назад, периодически попадает в “сферу влияния” этого пульсара и падает на него, порождая вспышки. В отличие от многих других пульсаров, вспышки GRO J2058+42 нельзя предсказать, поэтому ученые сильно заинтересовались подобными событиями и всей этой звездной системой в целом.

Недавно российские ученые смогли “поймать” момент зарождения новой вспышки от GRO J2058+42 и оперативно организовать серию наблюдений, используя американский космический телескоп NuSTAR.

Данные, которые они в результате получили, раскрыли удивительный феномен. Оказалось, что следы существования мощного магнитного поля в излучении пульсара проявлялись только на определенных фазах вращения “мертвой звезды”, а не были заметны всегда или отсутствовали в принципе, как это характерно для других пульсаров. Это означает, что магнитное поле “мертвой звезды” было крайне неоднородным.

“Одним из фундаментальных вопросов образования и эволюции нейтронных звезд является структура их магнитных полей. С одной стороны, в процессе коллапса должна сохраняться дипольная структура звезды-прародительницы, с другой, мы знаем, что даже у нашего Солнца есть локальные неоднородности магнитного поля, что, например, проявляется в солнечных пятнах”, – предполагает Лутовинов.

Открытие подобных “родимых пятен” у пульсаров впервые указало на то, что их магнитное поле устроено сложнее, чем ученые считали раньше. Дальнейшие наблюдения за GRO J2058+42 и другими рентгеновскими пульсарами подобного типа, как надеются астрофизики, помогут понять, как долго существуют эти неоднородности и какие процессы внутри нейтронных звезд могут порождать их.

Черные дыры теоретически могут обладать массой в очень широком диапазоне, но согласно современным представлениям во Вселенной больше всего черных дыр звездных масс, которые тяжелее Солнца до нескольких десятков раз. Вместе с тем считается, что черных дыр тяжелее примерно 40 масс Солнца не должно возникать в процессе взрывов сверхновых, так как звезды с более массивными ядрами должны заканчивать жизнь в виде парно-нестабильной сверхновой, в результате вспышки которой не остается черной дыры.

Однако данные гравитационных антенн LIGO и Virgo говорят о существовании более массивных черных дыр. Например, оценочная масса более крупного объекта в слиянии GW170729 составляет примерно 50 масс Солнца. Выходит, либо современные модели звездной эволюции нуждаются в существенной корректировке, либо существует эффективный механизм роста черных дыр, который позволяет им дополнительно набрать десятки солнечных масс за ограниченное время.

В 2016 году астрофизики предложили возможный способ такого роста, который заключается в слиянии небольших черных дыр на орбите вокруг сверхмассивной черной дыры в центре активной галактики. Для поддержания активности ядра галактики на центральный объект должно постоянно выпадать вещество, которое движется по спирали, образуя аккреционный диск. По различным оценкам, также в это движение должны быть вовлечены десятки тысяч черных дыр звездных масс.

Расчеты физиков показали, что учет разных воздействий, таких как гравитация и трение о газ, должны приводить к миграции попавших в эту область небольших черных дыр на орбиты с полуосью порядка 300 радиусов центральной дыры. Такая «миграционная ловушка» должна приводить к увеличению вероятности слияния, но в этой работе подобных расчетов не приводится.

Астрофизики из Венгрии, Индии и США при участии Имре Бартоша (Imre Bartos) из Флоридского университета решили подробно исследовать озвученную ранее концепцию при помощи компьютерного моделирования. Авторы использовали метод Монте-Карло для симуляции различных дисков активных галактик, в которых создавалось разное количество объектов. С течением времени черные дыры выходили на «ловушечные» орбиты, где с высокой вероятностью сливались со следующими попадающими в эту же область. Получающаяся в результате слияния дыра оставалась на этой же орбите и все сильнее вырастала от каждого нового объекта.

Авторы оценили вероятности конечных масс черных дыр и пришли к выводу, что 50 масс Солнца рутинно воспроизводятся в их модели, а наиболее тяжелые образцы вырастали вплоть до 80 солнечных масс. Также они пришли к выводу, что вектор собственного вращения получающихся черных дыр оказывается направлен в противоположную сторону относительно вектора орбитального момента. Эта ситуация необычна и не прогнозируется в других предложенных механизмах формирования подобных объектов.

Более детальные данные о гравитационных волнах, которые ученые ожидают получить в ближайшие годы, будут достаточно чувствительны, чтобы вычислить величины и направления спинов черных дыр до слияния. Таким образом, если окажется, что у наиболее массивных сливающихся пар моменты собственного и орбитального движения противонаправлены, это станет подтверждением предложенной модели.

Ранее ученые не смогли описать лучшего кандидата на парно-нестабильную сверхновую, использовали гравитационное линзирование для измерения вращение сверхмассивных черных дыр и разрешили планетам формироваться вокруг подобных тел.

Прошлые расчеты пылевого следа были пересмотрены. Теперь предполагается, что всплески в 1925, 1935, 1985, и 1995 годах были вызваны пылевым следом, сформированным за одно возвращение. Он может принадлежать долгопериодической комете с более коротким периодом обращения, составляющим около 500 лет. Исходя из этого, встреча 2019 года ожидается на солнечной долготе 239,308 градусов (J2000.0), и Земля, как ожидается, пересечет пылевой след немного дальше от Солнца.

Разница гелиоцентрических расстояний пылевого следа и земной орбиты в 2019 году будет составлять -0,00016 а.е. Так как существует неуверенность в том, где именно центр следа, то расстояние может варьироваться от -0,00036 до +0,0000 а.е. В зависимости от этого расстояния, максимальные пиковые значения в 2019 году могут быть примерно такими же или превышать те, которые наблюдались в 1995 году, когда зенитное часовое число составило 400-500 метеоров в час. Прошлые встречи с пылевым следом были очень короткими: длительность, когда активность была выше половины максимума (ZHR>200) всего лишь 18 минут!

Радиант метеорного потока альфа-Моноцеротиды находится на границе созвездий Малый Пес и Единорог (это рядом с Орионом), и поднимается выше всего над горизонтом после полуночи. Альфа-Моноцеротиды — это быстрые метеоры, их скорость 66 км/сек. Для сравнения: скорость Персеид 59 км/сек.

Со времени рождения нашей Вселенной из крохотной точки с бесконечной плотностью и гравитацией она непрерывно расширяется, однако скорость этого расширения не постоянна – со временем расширение Вселенной ускоряется.

Нам известно, что скорость расширения современной Вселенной увеличивается, и для объяснения этого факта ученые приняли, что во Вселенной существует так называемая «темная энергия», отвечающая за ускоряющееся расширение нашего мира. Однако скорость расширения Вселенной до сих пор является дискуссионным вопросом. Значение этой скорости, полученное при наблюдениях близлежащих сверхновых типа Ia (имеющих постоянную светимость, вследствие чего яркость этих вспышек зависит, как правило, лишь от расстояния до них) сильно отличается от значения, полученного на основе изучения реликтового излучения (фонового свечения Вселенной в микроволновом диапазоне, представляющего собой послесвечение Большого взрыва). Поэтому некоторые ученые предполагают, что сама темная энергия изменяется с течением времени.

Квантовые физики считают, что всю нашу Вселенную пронизывают так называемые квантовые поля, а материальные частицы являются точечными возмущениями этих полей. Каждой квантовой частице ставится в соответствие собственное поле. С этой точки зрения за***очную темную энергию можно соотнести с энергией квантовых полей в определенной области пространства. Однако расчеты энергии квантовых полей, проведенные на базе теории, на десятки порядков отличаются от оценок количества темной энергии. Но, что если измерения скорости расширения Вселенной являются корректными, и темная энергия действительно изменяется со временем? Тогда это может говорить нам о том, что и сами квантовые поля изменяются с течением времени.

В новом исследовании физик-теоретик Массимо Цердонио (Massimo Cerdonio) из Падуанского университета, Италия, рассчитал изменение энергии квантового поля, необходимое для объяснения изменения количества темной энергии.

Если некое новое квантовое поле отвечает за изменение количества темной энергии, то существует частица, соответствующая этому квантовому полю.

Изменение количества темной энергии, полученное в результате расчета Цердонио, требует определенной массы частицы, и она оказалась близка к массе частицы, уже предлагавшейся ранее учеными – так называемого аксиона. Физики предложили эту гипотетическую частицу для решения проблем, связанных с квантовой интерпретацией сильных ядерных взаимодействий.

Эта частица, вероятно, появилась в очень ранней Вселенной, однако «пряталась» от нас, в то время как другие силы и частицы управляли развитием нашего мира. И теперь настала «очередь аксиона», пояснил Цердонио.

В качестве наглядного примера – фото галактики Андромеда до обработки с многочисленными следами, оставленными самолетами, спутниками и т. д.

Всего за 1.5 месяца 1900 волонтеров идентифицировало свыше 300 тысяч следов на 11 тысячах снимках «Хаббла». В их числе было и представленное ниже изображение, сделанное космической обсерваторией в 2005 году. На снимке запечатлена Крабовидная туманность.

Крабовидная туманность является одним из самых знаменитых объектов на небе. Она расположена на месте вспышки сверхновой, наблюдавшейся в 1054 году. Туманность состоит из выброшенного в ходе звездного коллапса вещества. В ее центре находится пульсар, вращающийся со скоростью 30 оборотов в секунду. Сложная форма туманности объясняется взаимодействием остатка сверхновой с веществом, выброшенным погибшей звездой до и во время взрыва. Поток испускаемых пульсаром высокоэнергетических частиц врезается в окружающее газовое облако, что приводит к образованию ударных волн, чем-то напоминающих расходящиеся круги на воде.

В центральной части изображения Hubble можно увидеть тонкую кривую линию. Это и есть астероидный след. Он оставлен 2001 SE101 — объектом Главного пояса, открытым в рамках обзора LINEAR в 2001 году.

В 1350 световых лет от нас Орион А – ближайший к нам звездный питомник в полутяжелом весе. Облако заполнено газом – на самом деле оно содержит так много материала, что оно способно произвести десятки тысяч Солнц. Наряду со своим родным братом, Орионом В, облако образует комплекс молекулярных облаков Ориона, обширный звездообразующий регион в созвездии Ориона, который наиболее заметен на ночном небе в течение зимы в северном полушарии или в течении лета в южном полушарии.

Различные цвета, видимые здесь, указывают на свет, излучаемый межзвездными пылинками, смешанными с газом, телескоп Гершель наблюдал за длинноволновыми инфракрасными и субмиллиметровыми волнами, в то время как текстура слабых серых полос, растягивающихся по всему кадру, основана на измерениях телескопа Планка. Это направление поляризованного света, испускаемого пылью, показывает ориентацию магнитного поля.

Как видно на изображении, подобно этому, пространство между звездами не пустое, а заполнено прохладным веществом, известным как межзвездная среда (ISM) – смесь газа и пыли, которая часто слипается. Когда эти скопления становятся достаточно плотными, они начинают разрушаться под действием собственной силы тяжести и становятся все горячее, горячее, плотнее и плотнее, пока не зажгут что-то захватывающее: создание новых звезд.

Магнетизм является важной составляющей ISM. Магнитные поля пронизывают Вселенную и помогают облакам материи поддерживать тонкий баланс между давлением и гравитацией, что в конечном итоге приводит к рождению звезд. Механизмы, которые противодействуют гравитационному коллапсу звездообразных облаков, остаются несколько неясными, но недавнее исследование показывает, что межзвездные магнитные поля играют важную роль в управлении потоками веществ в ISM и могут быть ключевым игроком в предотвращении межзвездно-облачных коллапсов.

Исследование показало, что вещество в ISM связано с окружающим магнитным полем и может двигаться только вдоль его линий, создавая своего рода «конвейерные ленты» из выровненного по полю вещества, как и следовало ожидать от воздействия электромагнитных сил. Когда они взаимодействуют с внешним источником энергии, таким как взрыв звезды, эти потоки вдоль линий магнитного поля сходятся. Процесс создает сжатый карман более высокой плотности, который, по-видимому, перпендикулярен самому полю. По мере того, как все больше и больше материи стекает внутрь, эта область становится все более и более плотной, пока в конечном итоге она не достигнет критической плотности для гравитационного коллапса и не смягчит себя, что приведет к образованию звезды.

Данные, составляющие это изображение, были собраны во время наблюдений телескопом Планка на всем небе и «Обзора пояса Гулда» телескопа Гершель. Работая до 2013 года, телескопы Гершель и Планк сыграли важную роль в исследовании холодной и далекой Вселенной, проливая свет на многие космические явления, от образования звезд в нашей галактике Млечный Путь и до истории расширения всей Вселенной.

Примерно половина всех звезд нашей Галактики принадлежит к двойным системам.
Американские исследователи из Технологического института Джорджии и НАСА решили выяснить, какими параметрами должны обладать планеты в таких системах, чтобы там могла существовать жизнь.

Они провели моделирования на примере ближайшей к нам двойной системы Альфа Центавра AB, где звезда В размером с Солнце и более крупная звезда А вращаются вокруг общего центра на орбитах, расположенных как Солнце и Уран. Ученые рассчитали пределы изменений орбитальных параметров экзопланет в обитаемой зоне вокруг звезды В с учетом влияния звезды А и выяснили, что развитию сложной жизни способствует, главным образом, устойчивость наклона оси вращения планеты.

Исследователи начали с того, что сравнили, в каких пределах менялся угол наклона оси у Земли и Марса, и как это повлияло на условия обитания. Для нашей планеты этот параметр в течение всей геологической истории оставался практически постоянным, что обеспечивало стабильность климата и создавало условия для постепенной эволюции биологических видов. И, наоборот, резкие колебания наклона оси Марса стали причиной регулярных смен климата и разрушения атмосферы.

Ось вращения Земли находится под небольшим углом к ее орбите, который колеблется от 22,1 до 24,5 градусов с периодичностью 41 тысяча лет. Это колебание называется прецессией. Малая прецессия Земли связана с тем, что положение ее оси стабилизируется благодаря гравитационным связям с крупным спутником — Луной. В противном случае упругие взаимодействия с Меркурием, Венерой, Марсом и Юпитером вызывали бы более существенные отклонения оси, особенно в моменты возникновения резонансов.

Ось Марса прецессирует между 10 и 60 градусами каждые два миллиона лет. При наклоне на 10 градусов атмосфера конденсируется на полюсах, создавая ледяные шапки. При 60 градусах ледяной пояс образуется вокруг экватора.

“Если бы у нас не было Луны, наклон оси Земли мог бы изменяться примерно на 60 градусов, — приводятся в пресс-релизе института слова руководителя исследования Билли Куорлза (Billy Quarles). — Возможно, тогда Земля выглядела бы как Марс”.

Затем исследователи смоделировали орбитальные параметры потенциальной экзо-Земли в пригодных для обитания зонах системы Альфа Центавра. Результат оказался неутешительным. В окрестностях двух главных звезд системы — А и В — пока не обнаружено никаких экзопланет, но скорее всего, они окажутся необитаемыми, так как прецессия их осей будет очень высокой.

В более мелкой системе красного карлика Проксима Центавра экзопланета есть —Проксима Центавра b. Но согласно модели, разработанной авторами статьи, у нее слишком сильная прецессия, что исключает ее из числа обитаемых.

Результаты исследования указывают на то, что шансы на успех миссии StarShot — нанозонда, который должен отправиться в систему Альфа Центавра в поисках обитаемых планет, невелики.

Гравитационные волны представляют собой искажения, или рябь, пространства-времени, возникающие в результате движения массивных объектов. В 2015 г. астрономы впервые зарегистрировали движение гравитационных волн при помощи детекторов наземной обсерватории Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), расположенной на территории США. В этом случае волны были сформированы при столкновении двух массивных черных дыр, образующих двойную систему.

Используя обсерваторию LIGO и другие методы наблюдения, в новом исследовании астрономы хотят нарисовать более полную картину природы черной дыры – в частности, описать черные дыры, относящиеся к малоизученной категории черных дыр промежуточной массы.

«Когда я присоединился к команде LIGO, я понял, что те годы, которые я провел, создавая модели черных дыр на основе принципов Общей теории относительности, прошли не зря, и теперь мои результаты могут быть использованы для разработки новой стратегии поиска черных дыр промежуточной массы», – сказал Каран Яни (Karan Jani), астрофизик из Университета Вандербильда, США, и главный автор нового исследования.

В своей работе Яни и его коллеги показывают, что эксперимент LIGO, чувствительный к гравитационным волнам относительно высоких частот, и будущая космическая миссия LISA [Laser Interferometer Space Antenna], воспринимающая более низкие гравитационно-волновые частоты, могут быть эффективно использованы совместно для обнаружения черных дыр промежуточной массы.

В настоящее время астрономы обнаружили большое число черных дыр звездной массы, возникающих при коллапсе массивных звезд, а также сверхмассивных черных дыр, лежащих в центрах галактик, однако до сих пор ученым не удалось провести надежные наблюдения средних по размеру черных дыр. В этих поисках важно проводить наблюдения гравитационных волн в различных частотных диапазонах – не только в высоком (LIGO), но также и в низком (LISA), что подобно прослушиванию музыки, исполняемой целым многоголосым симфоническим оркестром, вместо одних лишь высоких частот одинокой скрипки, добавляет Яни.

Эта классификация отражает как разные механизмы формирования, так и разные проявления. В частности, все известные до недавнего времени черные дыр звездных масс (помимо зарегистрированных посредством гравитационных волн) были обнаружены в рентгеновских двойных. В таких системах вещество обычной звезды перетекает на компактный объект, при этом разогреваясь до миллионов градусов и испуская высокоэнергетическое излучение.

На данный момент все известные в Млечном Пути черные дыры звездных масс не более чем в 20 раз тяжелее Солнца. Это хорошо согласуется с теорией звездной эволюции, которая описывает рождение таких объектов в результате взрывов сверхновых. Вместе с тем модели предсказывают, что экстремально тяжелые звезды должны заканчивать жизни в виде парно-нестабильных сверхновых, после взрывов которых не остается компактного объекта.

Астрономы под руководством Лю Цзифэна (Liu Jifeng) применили новый способ поиска черных дыр и обнаружили в нашей Галактике объект с массой порядка 68 солнечных. Авторы использовали метод лучевых скоростей, которым обычно ищут экзопланеты. Для обнаружения тела с его помощью необходимо фиксировать периодические смещения линий в спектре звезды, по которым можно вычислить орбитальные и физические параметры невидимого компаньона.

Поиск проходил в рамках длительной программы наблюдений спектроскопических двойных на китайском телескопе LAMOST. Всего изучалось около 3000 источников в направлении на антицентр Млечного Пути. У одной из звезд в этом поле, LB-1, обнаружились периодические вариации лучевой скорости, которые затем были независимо подтверждены наблюдениями на других телескопах.

Точные спектроскопические данные позволили определить параметры звезды с высокой точностью. Температура ее поверхности составляет около 18100 кельвин, логарифм силы тяжести — 3,43, масса — 8,2 солнечных, а расстояние — 4,23 килопарсека. В ее излучении нашли закономерные смещения линий с периодов в 78,3 дня, которые соответствуют амплитуде лучевой скорости в 52,8 километров в секунду.

Этих данные недостаточны для определения массы компаньона, так как неизвестен угол наклона плоскости орбиты системы относительно луча зрения. Однако даже в случае прямого угла получается масса в 6 солнечных, что уже однозначно классифицирует объект как черную дыру. Однако ученые показывают, что наблюдаемое от источника свечение в линии Hα не может быть связано с видимой звездой, диском вокруг нее или фоновым объектом, так как ее ширина составляет 300 километров в секунду. Следовательно, это излучение связано с диском вокруг черной дыры, что позволяет независимо определить ее массу, которая соответствует 68 солнечным с ошибками около 12. Это также позволяет определить угол наклонения, который в данном случае оказывается равен 15–18 градусам.

Обнаруженный объект исключителен сразу по нескольким параметрам. Во-первых, эта самая тяжелая непосредственно обнаруженная черная дыра звездных масс. Во-вторых, она входит в самую широкую известную двойную с черной дырой в составе, из-за чего не видна как рентгеновский источник. В-третьих, ее масса примерно в два раза превышает предельную начальную массу для формирующихся в результате взрывов сверхновых черных дыр.

Ограничение на максимальную массу черной дыры сильно зависит от металличности исходной звезды, то есть от концентрации в ней элементов тяжелее гелия. Однако LB-1 по этому показателю соответствует Солнцу, из чего можно ожидать примерно такой же металличности и у звезды-предшественника обнаруженной черной дыры. В таком случае на момент образования она не должна была быть тяжелее 25 масс Солнца.

Авторы предлагают несколько возможных сценариев формирования такого объекта. Эта черная дыра могла возникнуть после попадания дыры с разрешенной массой в крупную звезду примерно в 60 раз тяжелее Солнца. В таком случае значительная доля вещества может оказаться под горизонтом событий. Также такой объект мог образоваться после слияния пары черных дыр, появившихся после взрывов сверхновых. В таком случае изученная система должна была изначально быть тройной с парой очень массивных звезд на близкой орбите. Авторы не исключают, что этот объект теоретически может до сих пор быть очень тесной системой из двух черных дыр с массами около 35 солнечных.

Совсем недавно астрономы сообщали о другом рекорде — обнаружении исключительно маленькой черной дыры. Также ученые разрешили планетам формироваться вокруг сверхмассивных черных дыр. О полученном ранее в этом году первом изображении тени черной дыры мы подробно писали в материале «Заглянуть за горизонт».

"Юнона" была запущена 5 августа 2011 года с мыса Канаверал, Флорида (США), она является частью программы New Frontiers . До "Юноны" на орбите Юпитера работал зонд Galileo, но "Юнона" первой в истории будет совершать облет планеты через ее полюса.

Аппарат прибыл на орбиту Юпитера 4 июля 2016 года. Он пробудет на орбите планеты еще несколько лет и будет передавать на землю новые снимки. После завершения работы зонд будет уничтожен.

С помощью таких средств, как лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO) и Virgo, мы можем теперь обнаружить самые сильные из этих волн, когда они омывают Землю. Но гравитационные волны оставляют после себя «воспоминание» («память») – постоянный изгиб в пространстве-времени – когда они проходят в пространстве. Теперь мы находимся на грани возможности обнаружения того, что позволит нам расширить наше понимание гравитации до предела.

Несмотря на то, что ей более века, общая теория относительности Эйнштейна является нашим современным пониманием того, как действует гравитация. С этой точки зрения, пространство и время объединяются в единую структуру, известную как пространство-время. Это пространство-время не просто фиксированная стадия, а она может изгибаться и сгибаться в ответ на действия материи и энергии.

Это изгибы пространства-времени продолжают указывать нам, как двигаются гравитационные волны. В общей теории относительности все, от света до ускоряющихся пуль и стартующих космических кораблей, путешествуют по прямым линиям. Но не в случае с гравитационными волнами, так как пространство-время вокруг них искривляется, заставляя их следовать по изогнутым траекториям – подобно попытке пересечь горный перевал по прямой линии.

То, что мы называем гравитацией, является результатом всего этого искривления пространства-времени и того факта, что у движущихся объектов нет иного выбора, кроме как следовать изгибам и волнам пространства-времени.

Как и любая другая гибкая поверхность, пространство-время не просто изгибается, но и вибрирует.

Если вы стоите на батуте, вы будете прогибать батут вниз. Если кто-то попытается пройти по батуту рядом с вами, он почувствует вашу «гравитацию» и будет вынужден следовать по извилистой траектории. Но на достаточно большом расстоянии, а «кто-то» не будет чувствовать вашу гравитацию, но он все равно будет двигаться в вашу сторону по искривленной линии.

Но если вы начнете прыгать на батуте, вы будете пропускать волны и дрожь через него и они будут зависеть от вашего движения.

Гравитационные волны действуют таким же образом, передавая энергию через рябь в ткани самого пространства-времени. Эта рябь возникает из-за почти всех возможных видов движения, но поскольку гравитация настолько слаба (это самая слабая сила природы), а гравитационные волны еще слабее, только самые энергичные движения будут способны создавать пульсации, способные быть обнаруженными с помощью инструментов здесь, на Земле.

До сих пор наши гравитационно-волновые обсерватории LIGO и Virgo обнаружили десятки катастрофических событий, связанных со слияниями массивных черных дыр и нейтронных звезд. Гравитационные волны от этих событий распространяются по всей Вселенной, омывая Землю. Когда они это делают, они очень ненамного (например на расстоянии меньшее ширины атома) перемещают вещи вокруг них.

Даже тебя, прямо сейчас сжимают и растягивают гравитационные волны на расстоянии в миллиарды световых лет от Земли.

Почти любое движение вызывает генерацию гравитационной волны, от черных дыр, врезающихся друг в друга, до взмаха рукой.

Когда гравитационные волны распространяются в пространстве-времени, они становятся источником новых гравитационных волн, которые становятся источником новых гравитационных волн, которые становятся источником новых гравитационных волн и так далее. Каждое новое поколение волн слабее, чем предыдущее, но эффект накапливается в том, что ученые называют «памятью» пространства-времени – постоянное его искажение, оставшееся после проходящей гравитационной волны.

Другими словами, когда гравитационные волны накрывают вас, вы не просто растягиваетесь и временно сжимаетесь, вы остаетесь навсегда растянутыми.

Поскольку гравитационные волны настолько слабы, что мы еще не нашли никаких доказательств этой «памяти» пространства-времени, но они должны быть там, скрываясь в данных, взятых LIGO и Virgo.

Недавно группа астрономов проверила, что нужно, чтобы, наконец, увидеть «память» о гравитационных волнах. Поскольку каждое отдельное обнаружение оставляет только невероятно слабую «память», мы не сможем увидеть такие явления один за другим. Вместо этого нам нужно сложить несколько событий, чтобы собрать доказательства, необходимые для этого обнаружения.

А сколько событий нам понадобится? Исследователи предсказывают, что нам нужно будет записать около 2000 отдельных слияний черных дыр, прежде чем мы сможем обнаружить оставшуюся память. Это количество не произойдет в ближайшее время, но следующее поколение обсерваторий, которые как мы надеемся, будут собирать около 10 событий в день, смогут найти эту память в течение года наблюдений.

Эта постоянная память пространства-времени должна быть там – если наши прогнозы из общей теории относительности верны. И если мы не найдем ничего после нескольких лет поисков, нам придется пересмотреть наше понимание гравитации и посмотреть, не упустили ли мы еще что-нибудь.

У теории процесса формирования планет есть одна загвоздка, которую можно назвать «барьером отскока» — он препятствует скоплению частиц пыли, которые, ударяясь друг об друга, разлетаются в стороны. Так будет происходить до тех пор, пока не образуется массивный ком пыли, способный притягивать объекты. Но чтобы такой ком сформировался, требуется как-то преодолеть барьер отскока.

Дополнительную «липучесть» частицам может дать электрический заряд, выяснили ученые, опубликовавшие статью в журнале Physics Nature. В ходе эксперимента они встряхивали тысячи мелких стеклянных шариков, которые затем катапультировались на высоту более 100 метров, что должно было имитировать процесс рождения планет из протопланетных дисков.

В дисках, состоящих из пыли и газа, частицы будущих планет сталкиваются и слипаются, образуя все более и более крупные комки, пока они не достигают диаметра около одного миллиметра. В этот момент рост комков пыли замедляется, так как они начинают отскакивать друг от друга. Данное поведение не позволяло объяснить, как же формируются планеты. «Должен быть способ получить более крупные частицы», — говорит астрофизик-экспериментатор Тобиас Штайнпилз из Университета Дуйсбург-Эссен в Германии.

Поэтому Штейнпилз и его коллеги попытались воссоздать условия, при которых формируются планеты. Вместо протопланетной пыли исследователи использовали стеклянные шарики, каждый диаметром чуть меньше полмиллиметра, которые сталкивались друг с другом. Но эксперименту мешала гравитация Земли. В результате было решено использовать катапульту в Бременской башне высотой 120 метров, расположенной в Германии.

Камера с шариками и измерительным оборудованием подбрасывалась вверх, затем падала вниз в течение 90 секунд. Перед броском камера встряхивалась, что имитировало столкновения частиц. Во время столкновений шарики накапливали электрические заряды, отрицательные и положительные.

Оказалось, что во время падения шарики образовывали комки, некоторые из которых состояли более чем из тысячи шариков. И все благодаря электрическим зарядам.

Результаты эксперимента доказали, «что электростатические силы помогают преодолевать барьер отскока в лабораторных условиях», — комментирует опыт астроном Ричард Бут из Кембриджского университета. Но протопланетные диски состоят из натуральных материалов, а не из стекла.

Эксперимент с базальтовыми сферами, которые больше похожи на частицы реального протопланетного диска, показал, что базальтовые шарики заряжаются даже больше, чем стеклянные.

Теперь ученым предстоит решить другую проблему теории зарождения планет: почему большие комки частиц не разбиваются, сталкиваясь.

Галактики ведут изящное существование в космическом масштабе времени. На протяжении миллионов лет они могут заниматься сложными танцами, которые создают некоторые из самых изысканных грандиозных замыслов природы. Немногие так очаровательны, как галактический дуэт, известный как NGC 5394/5, иногда называемый Галактикой Герона. На этом снимке, полученном Обсерваторией Gemini Национальной исследовательской лаборатории по оптической и инфракрасной астрономии NSF, показано неотразимое взаимодействие этой пары.

Существование Вселенной зависит от взаимодействий – от мельчайших субатомных частиц до самых больших скоплений галактик. В масштабах галактики для раскрытия взаимодействий могут потребоваться миллионы лет, и этот процесс можно увидеть на этом изображении двух галактик, выпущенных сегодня Обсерваторией Gemini. Новое изображение запечатлело медленный танец пары галактик, находящихся на расстоянии около 160 миллионов световых лет, и показывает искорку последующего звездообразования, вызванного их взаимодействием.

Астрономы пришли к выводу, что две галактики уже когда-либо сталкивались. Однако галактические столкновения могут быть длительным процессом последовательных гравитационных столкновений, которые со временем могут превратить галактики в экзотические, неузнаваемые формы. Эти галактики, как и во всех галактических столкновениях, кружатся друг вокруг друга, поскольку расстояния между звездами в каждой галактике исключают реальные звездные столкновения, и их общая форма искажается только гравитацией каждой галактики.

Одним из побочных продуктов турбулентности, вызванной взаимодействием галактик, является слияние газообразного водорода в области звездообразования. На этом изображении эти звездные питомники показаны в виде красноватых сгустков, разбросанных по кругу в большой галактике (и несколько в меньшей галактике). Также видно пыльное кольцо в силуэте на фоне большой галактики. Подобная кольцевая структура видна на предыдущем изображении из Обсерватории Близнецов, вероятно, в результате другой взаимодействующей пары галактик.

Хорошо известная цель для астрономов-любителей, свет от NGC 5394/5 впервые пробудил интерес человечества, когда он был замечен Уильямом Гершелем в 1787 году. Гершель использовал свой гигантский телескоп длиной 20 футов, чтобы обнаружить две галактики в том же году, когда он обнаружил две луны Урана. Многие наблюдатели за звездами сегодня представляют две галактики как Цаплю. В этой интерпретации большая галактика – это тело птицы, а меньшая – ее голова, а ее клюв охотится на похожую, на рыбу фоновую галактику.

NGC 5394 и NGC 5395, также известные под общим названием Arp 84 или Галактика Герона, представляют собой взаимодействующие спиральные галактики на расстоянии 160 миллионов световых лет от Земли в созвездии Гончие Псы. Большая галактика NGC 5395 (слева) имеет ширину 140 000 световых лет, а меньшая – NGC 5394 – 90 000 световых лет.

Вообще говоря, изменение наблюдаемой яркости на одну единицу звездной величины не является чем-то экстремально необычным для переменной звезды, какой является Бетельгейзе. Однако такой глубокий спад светимости звезды заставляет астрономов задуматься о его возможных причинах. Красный гигант массой порядка 12 масс Солнца, находящийся на расстоянии примерно 700 световых лет от нас, оранжево-красная звезда Бетельгейзе была впервые обнаружена астрономом сэром Джоном Гершелем в 1836 г. Физически эта звезда в настоящее время «раздулась» до радиуса в 8 астрономических единиц (1 а.е. равна среднему расстоянию от Земли до Солнца). Если поместить Бетельгейзе в центр Солнечной системы, она поглотила бы всю ее внутреннюю часть, захватив при этом даже Юпитер.

Астрономы давно следят за Бетельгейзе, поскольку она является одной из ближайших к нам звезд, готовых взорваться как сверхновые. Мы часто наблюдаем сверхновые в других галактиках, однако еще ни разу в течение всей эпохи телескопов мы не видели сверхновую, происходящую в нашей Галактике: звезда Кеплера, вспыхнувшая в 1604 г. в направлении созвездия Оруженосца, стала последней сверхновой, наблюдаемой внутри Млечного пути, хотя после нее на небе устроила пышное представление сверхновая, вспыхнувшая в 1987 г. в галактике Большое Магелланово Облако. И хотя точно неизвестно, когда именно собирается взорваться как сверхновая звезда Бетельгейзе – это может произойти как через несколько сотен тысяч лет, так и прямо завтра – ученые уверены, что она взорвется как сверхновая II типа (сверхновая с коллапсом ядра).

Является ли наблюдаемое в настоящее время потускнение предвестием мощного звездного взрыва? Ответ на этот вопрос пока неизвестен астрономам, но обратить внимание на эту звезду в ночном небе стоит – тем более сейчас, когда представляются отличные возможности для ее наблюдений.

Эти карликовые галактики, масса которых более чем в 100 раз меньше массы Млечного пути, являются одними из самых крохотных известных науке галактик, в центрах которых лежат черные дыры. Ученые ожидают, что масса черной дыры, расположенной в такой галактике, составляет в среднем около 400 000 масс Солнца.

«Мы надеемся, что изучение этих черных дыр и их родительских галактик поможет нам глубже понять формирование и рост схожих с ними черных дыр в ранней Вселенной. Эти объекты формировались в результате столкновений между галактиками на протяжении миллиардов лет, превращаясь в конечном счете в сверхмассивные черные дыры, массами порядка нескольких миллионов или миллиардов масс Солнца, которые мы в настоящее время наблюдаем в более крупных галактиках», – сказала Эми Рейнс (Amy Reines) из Государственного университета Монтана, США.

Рейнс и ее коллеги использовали телескоп VLA для первого обнаружения массивной черной дыры в карликовой галактике в 2011 г. В новой работе Рейнс и ее группа выбрали для наблюдений при помощи обсерватории VLA пул из 111 галактик, представляющих наибольший интерес.

Проведенные командой наблюдения показали, что в 13 из исследуемых галактик присутствуют массивные черные дыры, активно поглощающие окружающую их материю. К удивлению исследователей, примерно в половине из этих 13 галактик черные дыры были расположены не в центре галактики, как это обычно бывает в более крупных галактиках, а на периферии. Согласно авторам, это свидетельствует в пользу гипотезы формирования черных дыр в результате объединения центральных массивных компактных объектов при слияниях галактик. В этом случае, согласно компьютерным моделям, примерно половина массивных черных дыр оказывается смещена к периферии галактик, пояснили Рейнс и ее коллеги.