Наша Вселенная расширяется. Более того, она расширяется с ускорением. Хотя эти факты известны ученым на протяжении более чем двух десятилетий, причина ускоренного расширения Вселенной до сих пор остается за***кой. Для объяснения этого явления было введено представление о так называемой «темной энергии» – однородном, текучем компоненте, наполняющем Вселенную и оказывающем на космические объекты отрицательное давление – выражаемое в форме космологической постоянной (лямбда-члена) в уравнениях стандартных космологических моделей.

Однако истинная природа темной энергии до сих пор ускользает от нас. В новом исследовании группа под руководством Луз Анжелы Гарсии (Luz Ángela García) из Университета ЭКСИ в Боготе, Колумбия, предлагает новый подход к этой проблеме.

«Мы предлагаем альтернативную модель темной энергии, не включающую использование космологической постоянной, – сказала Гарсиа. – Отказ от лямбда-члена позволил избежать ряда трудностей, таких как значительное расхождение между выводимым теоретически и получаемым на практике значениями космологической постоянной».

«Мы предлагаем абсолютно иную форму теоретического описания темной энергии, при использовании которой в расчете моделей мы получаем ускоренное расширение Вселенной на современном этапе, но которая, в то же время, эволюционирует с ростом красного смещения; следовательно, она может быть связана с другими астрономическими наблюдениями, относящимися к прошлому нашего мира».

Таким образом, эта «модель ранней темной энергии» – группа моделей, описывающих действие темной энергии в ранней Вселенной – предложенная Гарсией и ее соавторами, имитирует поведение, описываемое при помощи космологической постоянной, и может помочь исследователям оценить корректность современных моделей темной энергии.

Именно это пытаются сделать астрономы из Йелльского университета, США, Малена Райс (Malena Rice) и Грегори Лафлин (Gregory Laughlin), предлагая в своей новой работе использовать метод, основанный на объединении рассеянного света с тысяч снимков, сделанных при помощи космических телескопов, для идентификации орбит очень тусклых объектов.

«Мы действительно не можем увидеть их без использования этого метода. Если Планета 9 в самом деле существует, она должна быть невероятно тусклой», – сказала Райс, являющаяся главным автором этого нового исследования.

Гипотеза о существовании в Солнечной системе девятой по счету планеты, расположенной за пределами орбиты Нептуна, приобрела популярность среди астрономов в последние годы, поскольку при наблюдениях транснептуновых объектов была обнаружена особая конфигурация, возможно, указывающая на гравитационное воздействие со стороны невидимого массивного объекта.

Хотя отражательная способность Планеты 9 может не уступать отражательной способности других планет Солнечной системы, хорошо различимых на небе при помощи телескопа, количество отраженного света зависит также от расстояния до Солнца, поэтому Планета 9, располагающаяся, согласно оценкам, на расстоянии от 12 до 23 радиусов орбиты Плутона от нашей звезды, должна быть едва различима на фоне темноты космоса.

Для обнаружения таких тусклых объектов Райс и Лафлин предлагают метод «смещения и суммирования» (shifting and stacking). Сначала производится «смещение» снимков, сделанных при помощи космических телескопов – аналогично физическому смещению камеры при съемке – вдоль заранее предполагаемых орбитальных траекторий. Затем сотни снимков «суммируются», чтобы собрать воедино все тусклые световые следы.

Этот метод, как отмечает Райс, был использован ранее для обнаружения новых спутников планет Солнечной системы. Однако в данной работе метод впервые был применен для исследования настолько обширной области космического пространства. Используемые снимки были получены при помощи миссии Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) НАСА.

Сначала Райс и ее группа успешно опробовали этот метод на трех известных транснептуновых объектах, а затем провели слепой поиск в двух секторах внешней части Солнечной системы, в которых потенциально может находиться Планета 9 или другие не обнаруженные прежде объекты Пояса Койпера. В результате поисков было идентифицировано 17 объектов-кандидатов.

В настоящее время Райс и Лафлин проводят дополнительные наблюдения и расчеты для подтверждения либо опровержения существования объектов-кандидатов, обнаруженных при помощи метода «смещения и суммирования», с целью выяснения характеристик надежности метода.

Исследование было представлено Райс 27 октября на ежегодном собрании Американского астрономического общества в планетологической секции.

Трояны представляют собой класс астероидов, следующих за планетой или перед ней вдоль ее орбиты вокруг Солнца так, как показано на фото (под углом 60 градусов к линии планета-Солнце). Несколько тысяч троянов обнаружены на орбите Юпитера, а во внутренней части Солнечной системы трояны обнаружены на орбите Марса.

В новом исследовании группа под руководством Апостолоса А. Христу (Apostolos A. Christou) из Арманской обсерватории, Северная Ирландия, взглянула на астероид под названием (101429) 1998 VF31 при помощи спектрографа X-SHOOTER, установленного на 8-метровом Очень большом телескопе Европейской южной обсерватории. Сравнив полученные спектры материала космического камня со спектрами других тел Солнечной системы, команда нашла поразительное сходство со спектрами материала Луны.

Так откуда мог взяться на марсианской орбите этот «близнец Луны»? Согласно авторам, есть три основные версии происхождения астероида (101429) 1998 VF31. По первой версии объект 101429 представляет собой обычный астероид класса хондритов, который в результате продолжительного воздействия солнечного излучения превратился в некое подобие естественного спутника нашей планеты. Кроме того, астероид может оказаться настоящим осколком Луны, выбитым с ее поверхности в древности в результате столкновения. Наконец третья гипотеза допускает, что этот объект является осколком самого Марса, причем в пользу этой версии также говорит тот факт, что астероид богат минералом пироксеном, характерным для коры каменистых планетных объектов, таких как Марс, пояснили авторы.

На основе данных, собранных FAST, ученые опубликовали более 40 качественных научных работ. Благодаря этому современному телескопу китайские исследовательские группы стали ключевой силой в изучении быстрых радиовсплесков в мире.

Исследователи из ГАО использовали FAST для наблюдения за повторяющимся быстрым радиовсплеском под названием FRB180301 и обнаружили различные поляризационные характеристики его излучения, что дает представление о происхождении быстрых радиовсплесков. Результаты их исследования были опубликованы в журнале Nature 29 октября этого года.

Кроме того, ученые из Пекинского педагогического университета, Пекинского университета и ГАО использовали FAST для наблюдения за чрезвычайно интенсивным радиовсплеском галактического магнетара SGR 1935+2154 и обнаружили, что это явление связано с особыми физическими условиями. Результаты исследования ученых были опубликованы в журнале Nature 5 ноября.

FAST обладает огромным потенциалом для обнаружения быстрых радиовсплесков и гравитационных волн, обеспечивая тем самым информационную поддержку для исследований физического процесса Большого взрыва.

Чтобы выяснить это, астрономы работали с архивами снимков с 3,6-метрового телескопа Канада-Франция-Гавайи, установленного на вершине вулкана Мауна-Кеа (Гавайские острова). Они использовали серию, полученную в 2010 году для отслеживания уже известных к тому моменту лун гигантской планеты, и применили трудоёмкую обработку, смысл которой в сложении снимков по направлению движения, соответствующему предполагаемым скоростям нерегулярных спутников Юпитера.

Удалось достичь проницания до +26-й зв. вел, что соответствует объектам с размером ~400 м на расстоянии до Юпитера. Авторы обнаружили 52 далёких спутника пятой планеты, из них 45 новых (все — не каталогизированы). Статистический анализ показывает, что общее количество нерегулярных спутников Юпитера с указанными выше размеров должно составлять около 600.

«Хаббл» работает на околоземной орбите уже более тридцати лет и считается наиболее известной и результативной космической обсерваторией. Общий объем научных данных, переданных на Землю телескопом за все время функционирования, оценивается в десятки терабайт, которые позволили астрономам сделать огромное количество открытий в области астрофизики, планетологии и космологии. В частности, наблюдения, проведенные телескопом, сыграли ключевую роль в открытии ускоренного расширения Вселенной. Ожидается, что в следующем году будет запущена обсерватория «Джеймс Уэбб», которая продолжит вести наблюдения, начатые «Хабблом».

5 ноября 2020 года Институт исследований космоса с помощью космического телескопа в Балтиморе объявил о старте новой научной программы «Хаббла», получившей название ULLYSES (UV Legacy Library of Young Stars as Essential Standards), которая станет крупнейшей для обсерватории с точки зрения объема времени, выделенного на наблюдения. В рамках программы телескоп в течение трех лет будет изучать в ультрафиолетовом и оптическом диапазонах длин волн более 300 молодых звезд разной массы, находящихся в десяти областях звездообразования в Млечном Пути и в четырех близлежащих карликовых галактиках, в том числе в Магеллановых Облаках. В дальнейшем из накопленных данных сформируют общедоступный каталог, который можно сопоставлять с данными наблюдений в других диапазонах.

Цель ULLYSES заключается в расширении нашего понимания процессов рождения и эволюции звезд в течение первых 10 миллионов лет их жизни. В частности, астрономы хотят узнать, как именно ультрафиолетовое излучение от звезд влияет на состав и свойства околозвездного диска, в котором образуются планеты, как формируются джеты у молодых звезд и как звездные ветра влияют на локальный темп звездообразования в туманностях.

В новой работе Лусто, являющийся в настоящее время профессором математики Рочестерского технологического института, США, вместе с коллегой Джеймсом Хили (James Healy) вновь «забегает вперед», моделируя гравитационно-волновое событие, которое не способны обнаружить современные детекторы. Это событие представляет собой столкновение между двумя черными дырами, сильно различающимися по массе, а именно – с отношением масс 128 : 1. До подтверждения результатов расчета, проведенного Лусто с использованием суперкомпьютера Frontera техасского вычислительного центра Texas Advanced Computing Center, вероятно, пройдет несколько десятилетий, но ученый, как было отмечено, уже имеет за плечами опыт прогнозирования астрофизических событий на десятилетия вперед.

Моделирование столкновений между двумя черными дырами, сильно различающимися по массе, связано с огромным объемом расчетов, поскольку приходится проводить ряд вычислений на разных пространственных и временных масштабах и потом объединять их в единую модель, отметили Лусто и Хили. Построение данной модели потребовало 8 месяцев непрерывной работы всех мощностей вычислительной машины Frontera, которая занимает восьмую строчку в списке самых мощных современных суперкомпьютеров, отметил Лусто.

“Поверхность Европы непрерывно бомбардируют электроны и другие заряженные частицы, которые направляет в ее сторону магнитное поле Юпитера. Эти частицы взаимодействуют со льдом и солью на поверхности Европы, из-за чего в видимой части диапазона возникают вспышки света. Это зеленое свечение, хорошо заметное для камеры WAC на борту Europa Clipper, можно использовать для изучения состава ее поверхности”, – пишут исследователи.

Европа – это один из четырех крупнейших спутников Юпитера, которые Галилео Галилеем открыл в XVII веке. Ее поверхность покрыта льдом, под которым есть океан из жидкой воды. Планетологи считают, что в нем могут существовать живые организмы. В пользу этого говорит то, что этот океан обменивается газами и минералами со льдом на поверхности, а также наличие веществ, необходимых для существования микробов.

Считается, что этот подледный водоем остается жидким благодаря тому, что недра данной луны планеты-гиганта постоянно сжимают и растягивают приливные силы, вырабатываемые гравитационными взаимодействиями Европы и Юпитера. Аналогичные процессы, по мнению планетологов, происходят и в недрах трех других галилеевских спутников – Каллисто и Ганимеда, в чьих недрах тоже существуют подледные океаны, и Ио, самого вулканического мира Солнечной системы.

Первые поиски потенциальных следов этой жизни будут проведены миссией “Европа-Клипер”, которая будет выведена в космос в 2024 году и достигнет орбиты Юпитера ориентировочно через шесть лет после запуска. Она получит детальные фотографии поверхности Европы и изучит химический состав выбросов ее гейзеров и поверхностных отложений.

Сияние лун Юпитера
Одной из главных угроз для работы Europa Clipper, как пишет один из соруководителей миссии из Лаборатории реактивного движения NASA (США) Мурти Гудипати, станет радиация, вырабатываемая мощным магнитным полем Юпитера. По этой причине специалисты NASA уже много лет изучают радиационную обстановку в окрестностях Европы и других спутников Юпитера.

Проводя подобные расчеты, Гудипати и его коллеги задумались о том, как непрерывная “бомбардировка” поверхности Европы электронами и другими частицами высокой энергии будет влиять на ее химический состав и физические свойства. Руководствуясь этой идеей, ученые провели серию экспериментов в своей лаборатории, воссоздав в ней условия, царящие на Европе.

Для этого астрономы подготовили образцы водного льда, имеющие схожий состав и структуру, охладили их до температуры в –173 °C и начали обстреливать его при помощи пучков электронов, разогнанных до околосветовых скоростей.

Эти опыты неожиданно показали, что подобный “обстрел” будет заставлять поверхность Европы вырабатывать рассеянное сине-зеленое свечение, которое должно быть хорошо заметно для камер и инструментов зонда NASA в ночное время суток. В прошлом, ученые сомневались, что это возможно, так как наземные телескопы не фиксировали подобных вспышек на поверхности потенциально обитаемого спутника Юпитера во время солнечных затмений на Европе.

При этом, что интересно, сила этого свечения будет очень сильно зависеть от того, какие вещества, помимо льда, присутствуют на поверхности Европы. К примеру, поваренная соль и органика будут ослаблять его, тогда как залежи эпсомита, минерала из сульфата магния, наоборот, усиливают это сияние.

Подобная особенность свечения поверхности Европы, как отмечают ученые, позволит использовать его для очень точного и быстрого геологического картографирования поверхности спутника Юпитера в те моменты времени, когда Europa Clipper будет осуществлять сближения с его поверхностью. Эти наблюдения, как надеются ученые, помогут им понять, какие вещества присутствуют в подледном океане Европы и пригоден ли он для зарождения и существования жизни.

Слоуновский цифровой обзор неба (SDSS) считается одним из самых известных и масштабных проектов по наземным обзорным исследованиям космоса. Он был запущен в 2000 году и продолжается до сих пор, за это время были успешно проведены четыре наблюдательные кампании. В рамках обзора 2,5-метровый телескоп обсерватории Апачи-Пойнт пронаблюдал около 35 процентов небесной сферы, исследовав несколько сотен миллионов объектов, таких как галактики, квазары, взрывы сверхновых, звезды и транснептуновые объекты. Собранные данные выкладываются в открытый доступ и использовались при написании огромного количества научных работ, а также для проектов гражданской науки Galaxy Zoo и MilkyWay@home.

24 октября 2020 года стартовали наблюдения в рамках пятой фазы проекта, получившей обозначение SDSS-V. Она будет длиться до 2025 года, за это время планируется провести спектроскопическое исследование в оптическом и инфракрасном диапазонах длин волн более шести миллионов объектов. Помимо 2,5-метрового телескопа в наблюдениях будут участвовать еще четыре, расположенные в обсерваториях Апачи-Пойнт и Лас-Кампанас.

SDSS-V включает в себя три отдельные программы: MWM (Milky Way Mapper), BHM (Black Hole Mapper) и LVM (Local Volume Mapper). Цель программы MWM заключается в изучении 4-5 миллионов звезд Млечного Пути при помощи спектрографов APOGEE и BOSS, чтобы улучшить наше понимание эволюции галактики, а также физических процессов, идущих в звездах и межзвездной среде, и структуру кратных звезд и планетных систем. В рамках программы BHM планируется исследовать более 400 тысяч астрофизических объектов с помощью спектрографа BOSS для определения параметров входящих в них черных дыр. Наконец, задачей LVM станет изучение процессов звездообразования и взаимодействия между звездами и межзвездной средой в Млечном Пути и близких к нам галактиках.

Коричневые карлики представляют собой тела, занимающее промежуточное положение между планетами-гигантами и звездами. Обычно их обнаруживают в ходе обзоров неба в инфракрасном диапазоне. Масса коричневых карликов недостаточна для поддержания термоядерного «горения» водорода, однако в их недрах способны идти реакции с участием ядер дейтерия и лития. Температуры внешних слоев коричневых карликов не превышают двух тысяч кельвинов (порой меньше 500 кельвинов), они могут быть источниками инфракрасного или рентгеновского излучения. Кроме того, на коричневых карликах способны возникать полярные сияния, регистрируемые в радиодиапазоне и связанные с нестабильностью электронно-циклотронного мазера. Таким образом, проведение обзоров неба при помощи радиотелескопов может помочь найти маломассивные холодные коричневые карлики и определить их свойства, что, в свою очередь, важно для проверки моделей магнитосфер крупных газовых гигантов, коричневых карликов и маломассивных звезд.

Группа астрономов во главе с Харишом Ведантамом (Harish Vedantham) из Института радиоастрономии в Нидерландах сообщила о первом случае обнаружения холодного коричневого карлика BDR J1750+3809 в ходе наблюдений в радиодиапазоне. Открытие было сделано в ходе обзора неба при помощи сети радиотелескопов LOFAR (Low-Frequency Array) на частотах от 120 до 167 мегагерц, в дальнейшем открытие было подтверждено наблюдениями наземных телескопов «Джемини-Север» и IRTF (Infrared Telescope Facility), а также данными каталога unWISE.

Анализ данных наблюдений показал, что BDR J1750+3809 представляет собой коричневый карлик спектрального класса T6.5, находящийся на расстоянии около 212 световых лет от Солнца. В его спектре четко видны сильные полосы поглощения воды и метана, что является отличительной чертой холодных карликов. Излучение от карлика характеризуется высокой степенью круговой поляризации, а его светимость в радиодиапазоне оказалась более чем на два порядка выше, чем у других представителей класса Т, это может быть связано как с особенностями механизма генерации излучения, так и наличием у карлика компаньона. Расчетная напряженность магнитного поля в месте, где генерируется излучение, составляет около 25 Гауссов, что сопоставимо с магнитными полями тел планетарного масштаба. Это открытие показывает, что низкочастотные радиообзоры хорошо подходят для поиска холодных субзвездных объектов.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы впервые смогли измерить среднюю скорость ветров на коричневом карлике, где обнаружили самую крупную популяцию коричневых карликов и как в «пустыне коричневых карликов» нашелся массивный коричневый карлик.

“Наши наблюдения за тем, что происходит с поверхностью астероида после падения на них небольших небесных тел, помогут проверить компьютерные симуляции, которые просчитывают последствия столкновения астероидов. Кроме того, благодаря этому можно будет лучше подготовиться к аналогичным экспериментам, которые планируется, в частности, провести в рамках миссии DART”, – пишут ученые.

Рюгу – относительно небольшой (диаметром около километра) околоземной астероид из группы Аполлонов. Его открыли в 1999 году, а в XXI веке его выбрали в качестве цели для космического аппарата “Хаябуса-2”. Он должен доставить на Землю образцы грунта с астероида.

В космос зонд отправили в начале декабря 2014 года, до астероида он добрался в июле 2018 года. В апреле 2019 года аппарат сбросил на поверхность астероида взрывчатку, чтобы собрать образовавшиеся в результате обломки и отправить их на Землю.

После взрыва на поверхности Рюгу возник новый кратер диаметром около 15 метров. В июле прошлого года “Хаябуса-2” совершила еще одно сближение с поверхностью астероида и собрал образцы грунта из этого кратера.

Последствия взрыва

На этом изучение данного рукотворного кратера не закончилось. В последующие недели и месяцы камеры “Хаябусы-2” фотографировали зону посадки, отслеживая, как взрыв изменил ее.

Ученые выяснили, что, в отличие от относительно свежих кратеров на поверхности Луны и Марса, слой выброшенного грунта на краю кратера на Рюгу оказался необычно тонок. Сравнив новые снимки с фотографиями зоны посадки до сброса бомбы, ученые выяснили причину: оказалось, что весомую часть “недостающей” материи составляли булыжники разных размеров.

По подсчетам планетологов, всего их образовалось около двух сотен. Среди них ученые нашли и относительно крупные булыжники диаметром в 30 см и более, и мелкие камни размером в 3–5 см. Расчеты ученых показывают, что взрывная волна отбросила многие из них на четыре десятка метров от кратера.

Сейсмические колебания, которые возникли из-за взрыва, сдвинули с места уже существовавшие камни, в том числе и достаточно крупные валуны диаметром около метра. Некоторые из них взрыв отбросил на несколько метров в сторону от кратера. Это было связано как с действием взрыва, так и с деформацией грунта и столкновением уже существовавших и новых камней.

Аракава и его коллеги надеются, что эти данные, а также построенные на их основе теоретические модели помогут ученым точнее предсказывать последствия столкновений астероидов, а также то, как быстро меняется облик их поверхности в результате ударов микрометеоритов и прочих небольших объектов.

Это скопление галактик, получившее название HSC J023336-053022 (XLSSC 105), лежит на расстоянии в четыре миллиарда световых лет от Земли. Оно было независимо открыто научными коллективами сразу двух обсерваторий – рентгеновского спутника XMM-Newton Европейского космического агентства и японского наземного телескопа «Субару», расположенного на Гавайях.

Галактики распределены по Вселенной неравномерно, формируя вместо этого группы и более крупные структуры – скопления. Скопления галактик могут иметь поистине огромные размеры и подчас содержат много тысяч индивидуальных галактик, окутанных оболочками из темной материи и связанных гравитационно в единую структуру. В границах скопления могут формироваться различные подгруппы галактик, что можно видеть на фото, где отчетливо различимы два отдельных сине-пурпурных круга, расположенных по обе стороны от центра снимка. Эти круги представляют собой два субскопления, принадлежащих скоплению HSC J023336-053022, которые медленно сближаются, двигаясь к столкновению друг с другом, в результате чего происходит разогрев газа под действием ударных волн до невероятно высоких температур.

Для создания этого снимка были использованы наблюдения в нескольких различных диапазонах спектра, которые представлены на комбинированном изображении в различных цветовых оттенках. Индивидуальные галактики скопления изображены оранжевым цветом, темная материя – голубым (оптические наблюдения, телескоп «Субару»), горячий, плотный газ – зеленым (рентгеновский спутник XMM-Newton), тонкий слой горячего газа высокого давления – красным цветом (радиообсерватория Green Bank Telescope).

Как отмечается в сюжете, за год на орбите обсерваторией “Спектр-РГ” построены карты Вселенной с беспрецедентным разрешением. “За это время ученые обнаружили 10 абсолютно новых, ранее неизвестных галактик с активными ядрами – сверхмассивными черными дырами, которые в данный момент поглощают звезды, планеты и межзвездный газ”, – говорится в видео.

В свою очередь завлабораторией экспериментальной астрофизики ИКИ РАН Сергей Сазонов отметил, что несколько недель назад с помощью обсерватории “Спектр-РГ” был открыт новый далекий квазар на красном смещении 5,5. “Такие квазары очень редкие, и вот мы открыли новый, сняли спектр этого объекта и померили его смещение. Мы понимаем, что этот далекий квазар – это огромная черная дыра с массой миллиард солнечных масс, которая очень активная”, – отметил он.

Космический аппарат “Спектр-РГ” был разработан в НПО им. С. А. Лавочкина (входит в Роскосмос). Он создан с участием Германии в рамках Федеральной космической программы России по заказу Российской академии наук. Обсерватория сканирует небо в широком энергетическом диапазоне с высокой чувствительностью и угловым разрешением. В конце октября прошлого года она успешно достигла рабочей орбиты, расположенной в точке L2.

Работой обсерватории управляет НПО Лавочкина. Данные с телескопов принимаются в Центрах Дальней космической связи в Медвежьих Озерах, Уссурийске, Байконуре. Их обработкой занимаются в том числе аспиранты и молодые ученые.

Это второй аппарат из линейки “Спектров”, который занял место “Спектра-Р” (его миссия завершена) в статусе единственного российского научно-космического проекта. На его борту размещены два рентгеновских телескопа: российский ART-XC, который назван в честь создателя Михаила Павлинского. и германский eROSITA. Первый обзор неба был завершен в июне.

О том, что Вселенная расширяется, нам известно на протяжении уже примерно 100 лет. Астрономы заметили, что свет, идущий от далеких галактик, характеризуется большей длиной волны, по сравнению со светом, идущим со стороны близлежащих галактик. Световые волны наблюдаются растянутыми, или испытывающими красное смещение, что указывает на стремительное удаление от нас далеко расположенных галактик.

Эта скорость расширения, называемая постоянной Хаббла, может быть измерена. Согласно первому из современных методов, основанному на измерении яркостей источников с постоянной светимостью (сверхновых типа Ia), галактики удаляются от нас со скоростью, увеличивающейся на 73 километра в секунду на каждый мегапарсек расстояния. Однако альтернативный способ измерения постоянной Хаббла, основанный на точных измерениях параметров реликтового излучения Вселенной, дает значительно меньшее значение, составляющее не более 67 километров в секунду на мегапарсек.

Для выяснения причин этого расхождения Харви предлагает использовать известный метод, основанный на гравитационном линзировании. Эффект гравитационного линзирования состоит в том, что свет, идущий от далекого источника, претерпевает искажения в случае нахождения на линии наблюдения массивного объекта, например галактики. При смещении центра галактики относительно линии наблюдения траектории отдельных лучей света будут отличаться, поэтому в случае кратковременной вспышки на далеком источнике можно ожидать различную задержку сигнала для двух отдельных лучей света, связанную с увеличением длины траектории. Эта задержка позволяет независимым образом оценить расстояние до далекой галактики, что, в свою очередь, дает возможность рассчитать постоянную Хаббла.

Однако использование этого метода затруднено тем, что получаемое значение расстояния до далекой галактики зависит от свойств галактики-линзы. Чтобы избежать трудоемкого моделирования свойств галактик-линз, Харви предлагает использовать тысячи таких галактик, и затем усреднить их свойства без подробного моделирования. Это даст возможность определить постоянную Хаббла с ошибкой не более 2 процентов, указывает ученый.

ARIEL (Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey) стал четвертым космическим аппаратом для исследования экзопланет, который Европейское космическое агентство выбрало в 2018 году в рамках программы Cosmic Vision. Телескоп должен провести обзорные исследования атмосфер около тысячи экзопланет в оптическом и инфракрасном диапазонах, чтобы определить их химический состав, структуру, климатические условия, альбедо, распределение температуры в зависимости от высоты и наличие облаков. Предполагается, что это поможет разобраться в механизмах формирования и эволюции экзопланет, от скалистых суперземель до газовых гигантов, вращающихся вокруг звезд самых разных спектральных классов.

Стартовая масса телескопа составляет примерно 1300 килограммов, он состоит из двух термически изолированных друг от друга частей: служебного модуля (SVM) и модуля полезной нагрузки (PLM). В модуле SVM будут находиться топливный бак, солнечные панели, двигатели, работающие на гидразине, и антенна с высоким коэффициентом усиления.

В модуле PLM разместятся телескоп системы Кассегрена, а также инфракрасный спектрометр AIRS, работающий в диапазоне длин волн 1,95–7,8 микрометра, и система точного наведения, включающая трехканальный фотометр и спектрометр низкого разрешения, работающий в ближнем инфракрасном диапазоне. Главное зеркало телескопа будет иметь форму эллипса, с размерами примерно 1,1 на 0,7 метра, и сделано из алюминия. За счет пассивной системы охлаждения рабочая температура элементов телескопа будет поддерживаться на уровне около 55 кельвинов.

12 ноября 2020 года Европейское космическое агентство на заседании Комитета по научной программе официально одобрило разработанный проект телескопа — и ARIEL перешел в стадию создания. В ближайшие месяцы будут оформлены заявки на поставку элементов телескопа, а летом следующего года выберут главного подрядчика, который займется его сборкой.

В космос телескоп должен отправиться в 2029 году при помощи ракеты-носителя Ariane 6 с космодрома Куру, вместе с ним может полететь аппарат Comet Interceptor. ARIEL будет работать на гало-орбите вокруг второй точки Лагранжа в системе «Солнце–Земля», ожидается, что срок службы составит не менее 4 лет.

Изучение процессов формирования и распространения органики во вселенной крайне важно для нашего понимания того, как и при каких начальных условиях на Земле могла возникнуть жизнь. Глицин (H2N-CH2-COOH), в свою очередь, является характерным представителем этой органики – это простейшая аминокислота, которая входит в состав почти всех белков. Ранее его уже нашли в образцах с комет Вильда 2 и 67P/Чурюмова–Герасименко, и существуют указания на то, что обнаруженный глицин имеет межзвездное происхождение. Это значит, что часть наблюдаемой во вселенной простейшей органики могла возникнуть не в центральных областях планетезималей, как считалось ранее, а в межзвездном пространстве.

Последние лабораторные и теоретические исследования указывают на то, что глицин и другая органика и правда может формироваться в ледяных оболочках мельчайших пылевых зерен при внешнем энергетическом воздействии (им может быть нагрев, излучение или космические лучи), которое возможно на поздних стадиях формирования звезд. Однако подобное энергетическое воздействие при больших дозах может и разрушить уже возникшие аминокислоты, поэтому предполагается, что есть и пути формирование органики без внешнего энергетического триггера. Хорошими кандидатами на такие «холодные» источники глицина являются темные и плотные межзвездные облака на ранней стадии рождения звезд, аминокислоты в которых могут образовываться в ходе химических процессов в насыщенном примесями льде.

Теперь же группа ученых во главе с Серджио Иопполо (Sergio Ioppolo) провела эксперимент, в ходе которого глицин сформировался в условиях, воссоздающих слой льда на поверхности пылевых зерен в межзвездном облаке без участия внешнего энергетического воздействия. Для этого астрофизики изучали эволюцию состава льда, насыщенного метиламином, монооксидом углерода, кислородом и водородом, и охлажденного до 13 кельвин (при этой температуре в нем формируются OH радикалы, она же характерна для межзвездных облаков). Конечный состав льда исследователи изучали с помощью квадрупольного масс-спектрометра посредством термодесорбционного анализа – метода, в котором состав вещества изучают по десорбции молекул в процессе его нагрева. В результате ученые обнаружили в конечном составе льда глицин и его изотопологи.

Помимо эксперимента исследователи реализовали и астрохимическое моделирование ранних стадий формирования звезд, чтобы проверить, что проделанный опыт соответствовал реальным условиям происходящих во вселенной процессов. Астрофизики реализовали это двумя способами: с помощью метода кинетического Монте-Карло и более полной астрохимической модели MAGICKAL. Моделирование подтвердило формирование глицина в описанных выше условиях, а его количество в зависимости от модели и начальных условий оказалась в пределах между 3,5 × 10-5 и 0,07 процента относительно исходной массы воды во льде. Само формирование происходило на расстоянии порядка 1000 астрономических единиц от центра предзвездного ядра при температуре 10 кельвин.

Астрофизики подчеркивают важность полученных результатов: они косвенно указывают на то, что глицин может оказаться крайне распространенной во вселенной молекулой, ведь исследование расширило возможные условия для его формирования. От глицина, в свою очередь, недалеко до более сложной органики, которая также может образовываться из последнего в богатых льдом межзвездных облаках. Ученые отмечают и тот факт, что пока что глицин не был напрямую обнаружен в межзвездной среде, но возлагают надежды на телескоп Джеймса Уэбба, у которого должно хватить спектральной чувствительности для регистрации сложных органических молекул, в том числе и различных аминокислот.

Глицин можно обнаружить и в еще менее благоприятных условиях, чем холодные и плотной межзвездные облака: недавно мы рассказывали о том, что его следы нашли в атмосфере Венеры. Ранее ученым удалось доказать белковую природу органических полимеров, обнаруженных в метеоритах, и в его состав также вошли остатки глицина и его производных.

Происхождение быстрых радиовсплесков — очень ярких электромагнитных импульсов — пока не известно, хотя гипотез множество. В этом году ученые впервые обнаружили такой источник в нашей Галактике. Им оказался магнетар — нейтронная звезда. Поможет ли это открытие раз***ать природу феномена, разбиралось РИА Новости.

Ближайший к Земле
В 2007 году американские ученые Дункан Лоример и его аспирант Дэвид Наркевич анализировали архивные записи наблюдений за пульсаром, сделанные радиотелескопом обсерватории Parks. И выявили непонятные пики кратковременной активности, которую вызывают только очень мощные выбросы энергии.

Феномен назвали всплеском Лоримера. Термин “быстрые радиовсплески” (Fast Radio Bursts — FRB) закрепился позже.

“Лоример единственный в мире верил, что это не какая-то помеха, а реальное физическое явление, в целом же к идее относились скептически. Прошло много лет, ученые открыли другие быстрые радиовсплески, и мнение изменилось”, — говорит Александр Родин из Пущинской радиоастрономической обсерватории (ПРАО), руководитель проекта по исследованию FRB.

До недавнего времени специалисты фиксировали немногим больше 150 быстрых радиовсплесков, в основном внегалактических. Но в апреле этого года первый такой импульс обнаружили внутри Млечного Пути. В каталоге он значится как FRB 200428.

Сразу несколько научных групп проследили его до объекта SGR 1935+2154 в созвездии Лисичка в 30 тысячах световых лет от нас. Это магнетар, компактная бешено вращающаяся нейтронная звезда с очень сильным магнитным полем и мощнейшими выбросами гамма- и рентгеновского излучения. Исследователи предполагают, что магнетар как раз и есть источник быстрых радиовсплесков, причем периодически повторяющихся. Три статьи, опубликованные в британском журнале Nature, рассказывают о значимости открытия.

Пущинские ученые тоже зафиксировали FRB 200428 от магнетара SGR 1935+2154, о чем 17 ноября выпустили астротелеграмму. Максимальную активность наблюдали в октябре. Открытие сделала Виктория Федорова, младший научный сотрудник ПРАО, проанализировав архивные данные радиотелескопа “Большая сканирующая антенна” на частоте 111 мегагерц.

“По факту, это самый чувствительный в мире радиотелескоп в своем диапазоне, — поясняет Родин. — Обладая таким мощным инструментом, в 2017 году мы запустили собственный проект по поиску FRB”.

Всего в Пущино обнаружили 11 быстрых радиовсплесков, еще один ждет подтверждения.

Натолкнулся на препятствие
Астрономы шутят: гипотез о природе явления больше, чем самих радиовсплесков. Звучали даже предположения, что это отголоски двигателей инопланетных кораблей. Но сейчас искусственное происхождение FRB всерьез никто не рассматривает.

“Обычно быстрые радиовсплески связывают с выбросами плазмы, которая попадает в конус излучения пульсара и вспыхивает. Допускаю, что причина тому — астероиды, которые пролетают через конусы и там сгорают. В общем, о механизмах говорить рано, надо набрать статистику”, — отмечает Александр Родин.

После открытия галактического FRB 200428 основной гипотезой станет рождение быстрых радиовсплесков в атмосфере магнетаров. “Хотя это не отменяет другие версии”, — уточняет астрофизик.

Осторожно о возможных механизмах явления высказывается Дмитрий Левков из Института ядерных исследований РАН.

“Гипотеза о магнетарах интересна, но светимость FRB на два порядка выше, чем у самых ярких выбросов этих источников. Откуда гипервспышки, никто не знает. Надо построить модель, которая объясняла бы все наблюдательные данные. Ответов пока нет”, — говорит Левков.

В октябре вместе с коллегами он опубликовал на Arxiv.org статью, где описал обнаруженную периодическую структуру у внегалактического FRB 121102. Радиовсплеск приходит со стороны карликовой галактики, расположенной на расстоянии гигапарсека, что уже сравнимо с размером наблюдаемой части Вселенной. Это один из немногих повторяющихся FRB.

“Сигнал поступает на разных частотах сразу. Значит, можно изучить зависимость его интенсивности от частоты, что мы и сделали. Оказалось, есть периодичность — как если бы мы получали сигналы от радиостанций, работающих через каждые сто мегагерц”, — объясняет ученый.

Авторы работы полагают, что такая картина типична для явления дифракции — расщепления сигнала на две части, которые огибают препятствие и сливаются вновь (интерферируют). Так происходит со светом в двухщелевом опыте, только сейчас речь о радиоволне.

Вопрос в том, что же расщепило FRB 121102.

“Возможно, черная дыра с массой на четыре порядка меньше солнечной, — рассуждает Левков. — Такие маленькие реликтовые дыры могли образоваться на заре существования Вселенной. Другой вариант — облако плазмы: оно тоже служит линзой, расщепляющей радиоволну на две”.

Ученые уверены: их открытие поможет исследовать не только необычные космические объекты, но и распределение материи в галактиках. Однако для подтверждения необходимо получить данные других научных групп.

Эта гипотетическая «ископаемая галактика» могла столкнуться с Млечным путем 10 миллиардов лет назад, когда наша Галактика была еще «младенцем» по галактическим меркам. Астрономы назвали обнаруженную ими галактику «Геракл», имея в виду, что галактика обрела в составе Млечного пути такое же бессмертие, что и легендарный греческий герой, получивший дар вечной жизни из рук богов.

«Для обнаружения ископаемых галактик, подобных данной, нам приходится определять подробный химический состав и параметры движения десятков тысяч звезд, – сказал Рикардо Скьявон (Ricardo Schiavon) из Ливерпульского университета им. Джона Мурса (Liverpool John Moores University, LJMU), Соединенное Королевство, являющийся одним из ключевых членов исследовательской группы. – Это особенно трудно сделать в случае звезд, расположенных в направлении центра Млечного пути, поскольку они скрыты от наблюдений облаками пыли, заполняющей пространство между звездами. Обзор неба APOGEE позволяет нам проникнуть взглядом сквозь эту пыль и всмотреться в самый центр Галактики».

Обзор неба APOGEE позволяет осуществлять такие наблюдения, поскольку работает не в оптическом, а в ближнем инфракрасном (ИК) диапазоне, и пыль хорошо проницаема для ИК-лучей. На протяжении 10 лет работы обзора неба APOGEE были сняты спектры более чем полумиллиона светил, входящих в состав Млечного пути, включая звезды скрытого от оптических наблюдений пылью ядра Галактики.

Главный автор работы Дэнни Хорта (Danny Horta), магистрант из LJMU, сказал: «Из десятков тысяч звезд, которые мы наблюдали, несколько сотен светил имели радикально отличающиеся химический состав и скорость. Различия были настолько глубокие, что вывод напрашивался сам собой – эти звезды не могли принадлежать Млечному пути, а принадлежали вместо этого другой галактике, с которой наша Галактика столкнулась около 10 миллиардов лет назад».

Согласно авторам, на долю звезд галактики Геракл приходится около одной трети от числа звезд гало Млечного пути – и это свидетельствует о том, что столкновение представляло собой крупное событие в истории эволюции нашей Галактики.

Ученые считают, что БМО пересекло границу Млечного пути примерно 700 миллионов лет назад – совсем недавно по космологическим меркам – и ввиду высокого содержания в ней темной материи оказала значительное влияние на структуру нашей Галактики и движение входящих в нее объектов при падении.

Результаты этого столкновения по сей день наблюдаются в нашей Галактике, и их подробное изучение может привести к пересмотру моделей эволюции Млечного пути, пояснили ученые.

БМО, являющееся в настоящее время галактикой-спутником Млечного пути, наблюдается как тусклое облако в южном небе. Предыдущие исследования показали, что БМО, подобно Млечному пути, окружено гало из темной материи – неуловимых частиц, которые окружают галактики и не способны ни поглощать, ни излучать свет, но оказывают при этом значительное гравитационное влияние на движение звезд и галактик во Вселенной.

Используя сложную статистическую модель, которая помогла рассчитать скорость самых далеких звезд Млечного пути, команда астрономов во главе с доктором Майклом Питерсоном (Michael Petersen) из Школы физики и астрономии Эдинбургского университета, Шотландия, открыла, что БМО искажает траектории движения объектов нашей Галактики.

Исследователи нашли, что в результате мощнейшего гравитационного притяжения со стороны гало из темной материи галактики БМО происходит растягивание и скручивание диска Млечного пути так, что скорость движения входящих в его состав объектов в направлении созвездия Пегас составляет 32 километра в секунду.

К своему удивлению, астрономы также нашли, что Млечный путь движется не в направлении БМО, а к точке, отмечающей прежнее положение этой галактики на небе. Согласно авторам, это говорит о том, что само БМО удаляется от Млечного пути с еще большей скоростью, составляющей около 370 километров в секунду. Млечный путь пытается догнать БМО, но «прицел оказывается сбит», поясняют они.

Это открытие поможет при разработке новых методов моделирования для корректного отображения взаимодействия между двумя галактиками, сказал Питерсон.

Расположенный на расстоянии примерно в 14670 световых лет от нас, источник 1E 1547.0– 5408 представляет собой излучающий в радиодиапазоне магнетар с периодом вращения в 2,07 секунды и поверхностным биполярным магнитным полем, характеризуемым индукцией в 640 триллионов гауссов. Наблюдения показали, что на источнике произошло не менее трех вспышек (последняя вспышка наблюдалась в 2009 г.), в ходе каждой из которых имело место несколько высокоэнергетических коротких выбросов.

В новой работе команда под руководством Жанлуки Израэля (Gianluca Israel) из Римской астрономической обсерватории, Италия, представляет анализ результатов наблюдений, проведенных в 2009 г., когда со стороны источника 1E 1547.0–5408 в последний раз наблюдались вспышки. Наблюдения пульсара проводились при помощи 64-метрового телескопа Parkes («Паркс»), а также рентгеновских космических обсерваторий Chandra («Чандра») НАСА и XMM-Newton Европейского космического агентства.

В результате наблюдений было выявлено две радиовспышки, одна из которых произошла спустя одну секунду после яркой рентгеновской вспышки. Каждая из радиовспышек оказалась не связана ни с другими радиовспышками, наблюдавшимися несколькими сутками ранее, ни с рентгеновскими вспышками, указали Израэль и его коллеги. Это добавляет наблюдаемому источнику сходства с таинственными быстрыми радиовсплесками, отмечают авторы.

Поскольку физическая природа быстрых радиовсплесков до сих пор остается за***кой для науки, то исследование, проведенное командой Израэля, может сыграть большую роль в углублении нашего понимания этого за***очного феномена.

Кэннон и его команда использовали консервативные оценки количества воды, которое астероиды могут содержать при столкновении с Луной, и того, сколько ее, вероятно, останется после того, как осядет пыль. Их результаты показывают, что Луна может содержать гораздо больше воды под поверхностью, чем предполагалось ранее.

«Если самые старые регионы были стабильными и накапливали лед в течение миллиардов лет, то в некоторых из них могли быть очень значительные отложения, но вода в них могла быть погребены на глубине до 10 метров и более», – сказал Кэннон.

Несмотря на эту глубину, запасы полярного льда, вероятно, будут доступными для космонавтов во время будущих лунных миссий. Лед в достаточно значительных количествах потенциально может быть использован в качестве питьевой воды, кислорода и ракетного топлива.

Ученые впервые предположили наличие воды на Луне за много лет до того, как Нил Армстронг и Эдвин «Базз» Олдрин ступили ногой на ее поверхность. Луна испещрена кратерами, некоторые из которых достаточно глубоки, чтобы их гребни отбрасывали постоянные тени, под которыми лед, защищенный от постоянного натиска солнечного ветра, скапливался потенциально миллиарды лет.

Однако, несмотря на доказательства его существования, ученые только недавно подтвердили, что наш ближайший сосед содержит воду в изобилии. Недавние исследования предоставили первые убедительные доказательства наличия льда в освещенных солнцем частях Луны, где он, вероятно, заперт в виде льда, созданном сильными ударами, или находится в небольших количествах между крупинками лунной пыли.

Однако большая часть льда на Луне находится в ловушке на полюсах, где света мало, а температура остается ниже -163 ° C.

Ученые провели ряд прямых наблюдений за льдом на полюсах Луны, но из-за их крайней древности – большая часть льда на поверхности образовалась более 3 миллиардов лет назад во время зарождающихся стадий развития Луны – большая часть льда была покрыта обломки от ударов астероидов или были захоронены на глубинах, недоступных для обнаружения спутниковыми ультрафиолетовыми и радиолокационными устройствами.

Следовательно, оценка количества льда на Луне была сложной задачей. Большинство исследований, проведенных за последние несколько десятилетий, делают вывод, что отложения на Луне имеют лишь неглубокий слой снега или льда толщиной около метра.

Однако, исходя из последних оценок, считается, что даже кратеры среднего размера на полюсах могут содержать огромное количество льда.

Проект VERA (VLBI Exploration of Radio Astrometry) был запущен в 2000 г. с целью составления трехмерной карты скоростей объектов и пространственных структур Млечного пути. Обзор неба VERA использует метод, называемый интерферометрией, чтобы объединить данные, получаемые при помощи радиотелескопов, размещенных по территории Японского архипелага, и достичь того же разрешения, которое имел бы телескоп диаметром 2300 километров. Точность измерений, достигаемая при таком разрешении и составляющая 10 микроугловых секунд, в теории достаточна для того, чтобы рассмотреть с Земли монетку, помещенную на поверхность Луны.

Поскольку Земля расположена внутри нашей галактики Млечный путь, мы не можем наблюдать Галактику снаружи. Астрометрия, точное измерение расстояний до объектов и параметров их движения, является важным инструментом, позволяющим понять крупномасштабную структуру Галактики и наше место в ней. В этом году был опубликован первый астрометрический каталог от миссии VERA, содержащий данные по 99 объектам.

Исходя из данных астрометрического каталога VERA и результатов других наблюдений, астрономы составили карты расстояний до объектов и параметров их движения. Эти карты показывают, в частности, что расстояние от Земли до центра Галактики, где находится СМЧД, составляет всего лишь 25 800 световых лет, а не 27 700 световых лет, как считалось ранее. Карта скоростей космических объектов демонстрирует, что Земля движется вокруг центра Галактики со скоростью 227 километров в секунду, а не 220 километров в секунду, как было принято считать до появления каталога с астрометрическими данными от этого обзора неба.

Объекты класса ULX представляют собой точечные источники на небе, которые являются настолько яркими в рентгеновском диапазоне, что каждый из них испускает больше излучения, чем один миллион звезд, подобных Солнцу, во всех длинах волн. Они являются менее яркими, чем активные ядра галактик, однако характеризуется более высокой устойчивой светимостью, по сравнению с любым известным науке звездным процессом. Хотя к настоящему времени проведено уже немало исследований свойств ULX-источников, их базовая природа до сих пор продолжает оставаться за***кой для астрономов.

Обычно в родительской галактике находится не более одного ULX-источника, однако в некоторых галактиках было зарегистрировано по несколько таких объектов. Галактика NGC 7090, расположенная на расстоянии около 31 миллиона световых лет от Земли, является одним из примеров такой галактики. Предыдущие наблюдения показали, что в этой галактике лежат два ULX-источника, NGC 7090 ULX1 и NGC 7090 ULX2, характеризуемых высокими уровнями переменности и транзиентности.

В новой работе, исходя из наблюдений, проведенных при помощи спутника Swift, астрономы под руководством Доминика Уолтона (Dominic Walton) из Кембриджского университета, Соединенное Королевство, сообщают об обнаружении еще одного ULX-источника в галактике NGC 7090. Этот источник, получивший название NGC 7090 ULX3, характеризуется красным смещением z = 0.00282, а его максимальная светимость составляет около 6,0 дуодециллиона эргов в секунду. До перехода в режим ULX этот источник имел стабильную светимость, составляющую порядка 0,1 дуодециллиона эргов в секунду. Наблюдаемый период активности данного ULX-источника составляет свыше 7 месяцев, отмечают астрономы.

Согласно авторам, такой высокий уровень переменности источника NGC 7090 ULX3 в большом временном масштабе указывает на то, что он может представлять собой систему пульсара. Дальнейшие наблюдения этого ULX-источника помогут наложить дополнительные ограничения на свойства источника, что позволит глубже понять его природу и природу ULX-источников в целом, пояснили авторы.

Эта команда, возглавляемая Хироки Йонедой (Hiroki Yoneda) из Kavli IMPU, также показывает, что процесс ускорения частиц, происходящий в системе LS 5039, вызывается взаимодействиями между плотными звездными ветрами, исходящими со стороны основной, массивной звезды системы, и сверхмощными магнитными полями вращающегося магнетара.

Двойные системы, излучающие в гамма-диапазоне, состоят обычно из массивной (20-30 масс Солнца) и компактной звездных компонент. Компактный объект может быть представлен черной дырой или нейтронной звездой, причем на наличие нейтронной звезды указывает характерный периодический сигнал в рентгеновском диапазоне. Такие системы были открыты лишь относительно недавно, в 2004 г., когда стали возможными наблюдения относительно обширных участков неба в экстремально высокоэнергетическом тераэлектронвольтном диапазоне. При наблюдениях в этом диапазоне такие двойные системы пульсируют с периодами от нескольких суток до нескольких лет.

Двойные системы, излучающие в гамма-диапазоне, являются одними из самых мощных космических ускорителей частиц: в то время как ускорение частиц до тераэлектронвольтных энергий остатками сверхновых, являющимися известными космическими ускорителями частиц, занимает десятки лет, двойные системы, излучающие в гамма-диапазоне, способны разогнать электроны до таких энергий в течение всего лишь нескольких десятков секунд.

В своей работе Йонеда и коллеги проанализировали данные наблюдений системы LS 5039 в рентгеновском диапазоне при помощи космических обсерваторий Suzaku и NuSTAR и обнаружили периодический сигнал, указывающий на нейтронную звезду. Исходя из периода вращения компактной компоненты, ученые оценили мощность ее магнитного поля и установили, что она должна составлять около 10^11 Тесла, что является экстремально высоким значением для нейтронных звезд и соответствует магнитному полю «самого сильного магнита Вселенной» – магнетара.

Полученные результаты помогут глубже понять природу двойных звездных систем, излучающих в гамма-диапазоне, отмечают авторы.

Опубликованное в престижном ежемесячном журнале “Notices of the Royal Astronomical Society” исследование проанализировало данные 19 небесных объектов, расположенных в отдаленных районах соседней галактики – Большое Магелланово Облако. Они обнаружили 16 новых остатков сверхновых, которые были значительно старше и видны в оптический телескоп.

Ведущий автор статьи и кандидат наук Миранда из научной школы объяснила, что новый класс остатков сверхновых, который недавно обнаружили ученые, когда-то был представлен обычными молодыми и ярким звездами.

– Их современники из центральной, плотной части галактики исчезли давным-давно, слившись с огромной межзвездной средой. Однако эти упрямые небесные объекты сумели выжить. Им это удалось благодаря условиям на окраинах галактики, так как условия там гораздо более благоприятны”, – сказала Миранда.

Используя наблюдения последнего поколения оптических телескопов, базирующихся в Чили, исследовательская группа обнаружила также, что новые кандидаты на останки сверхновых в Большом Магеллановом Облаке были больше в два раза по сравнению с другими ранее подтвержденными остатками сверхновых.

“Наш анализ показывает, что мы обнаружили ранее неизвестный класс крупных и преимущественно оптически видимых остатков сверхновых”, – объяснила Мисс Миранда.

– “Мы полагаем, что эти объекты находятся в очень разряженной среде и имеют возраст до 120 000 лет”.

– “Разряженная среда позволяет остаткам сверхновых расширяться. Из-за своего возраста частицы радиоизлучения уже не могут быть обнаружены даже самыми чувствительными приборами”.

По мнению исследовательской группы, в которую вошли научные руководители профессор Мирослав Филипович из научной школы университета и председатель обсерватории Пенрита Западного Сиднея и доктор Эван Кроуфорд из школы компьютерных, информационных и математических наук, полученные результаты свидетельствуют о том, что Большое Магелланово Облако, которое значительно меньше Млечного Пути, переживает период недавнего звездообразования.

Планетарная туманность представляет собой остатки звезды, сбросившей на последних этапах жизненного цикла свои наружные оболочки. Туманность Скат была названа одной из самых молодых известных планетарных туманностей, когда в 1998 г. при помощи «Хаббла» были запечатлены последние этапы эволюции умирающей звезды. Теперь, спустя 20 лет с момента проведения первых наблюдений, туманность Скат привлекла внимание астрономов по другой причине.

Снимки, сделанные в 2016 г. (см. фото), демонстрируют значительное потускнение туманности за прошедшие два десятилетия. Кроме того, газовые оболочки, окружающие центральную звезду, изменились, и теперь являются существенно менее четкими и выделяющимися на фоне окружающего пространства, как раньше. Такие наглядные изменения туманности никогда прежде не отмечались за всю историю наблюдений космоса. Если говорить о цифрах, то, например, интенсивность линий кислорода упала примерно в 1000 раз в течение этого двадцатилетнего периода, отмечают авторы нового исследования во главе с Брюсом Баликом (Bruce Balick) из Вашингтонского университета в Сиэттле, США.

Обычно в процессе эволюции планетарная туманность становится крупнее, а не меньше, как в случае туманности Скат, объясняет Балик. Аномальная и стремительная эволюция туманности Скат может быть связана с необычной природой центральной звезды SAO 244567, которая была изучена в 2016 г. другой группой под руководством Николь Рейндл (Nicole Reindl) из Потсдамского университета в Германии. В своем исследовании Рейндл и ее коллеги показывают, что температура звезды взлетела примерно с 22 000 градусов Цельсия до 60 000 градусов Цельсия в период между 1971 и 2002 гг., после чего звезда начала остывать. Согласно гипотезе Рейндл, этот температурный всплеск связан с термоядерной вспышкой, соответствующей горению гелия на звезде. Эта гелиевая вспышка обусловила стремительную эволюцию туманности Скат и позволила в реальном времени наблюдать удивительные сдвиги в структуре данной туманности, добавила Рейндл.

На самом деле это событие будет представлять собой соединение на небе двух планет – Юпитера и Сатурна – которое происходит обычно с частотой примерно один раз в 20 лет. Однако оно не всегда случается в декабре, и начиная со Средних веков – то есть в течение последних примерно 800 лет – планеты еще никогда не подходили настолько близко друг к другу. Технически, две крупнейшие планеты Солнечной системы будут разделены расстоянием в миллионы километров. Однако 21 декабря для наблюдателя с Земли они будут выглядеть так, словно почти касаются друг друга, формируя единую светящуюся точку, называемую Рождественской звездой или Звездой Вифлеема – по очевидным причинам.

Еще более удивительным является тот факт, что 21 декабря состоится еще одно довольно значительное астрономическое событие – зимнее солнцестояние. Эта дата отмечается самой длинной ночью в году, и после зимнего солнцестояния дни вновь становятся все длиннее с каждым днем, а ночи – короче.

Такой вот символизм.

«Это взгляд с точки зрения небесной механики», – сказал Джастин Мэйсон, директор планетария Университета Олд Доминион, США. В то же время это событие имеет также богатое духовное содержание, отсылая нас к страницам Библии, на которых упоминается необычная звезда, приведшая волхвов к младенцу Иисусу.

Астрономы давно подозревали, что эта Рождественская звезда на самом деле представляла собой соединение нескольких небесных объектов. Мэйсон считает, что речь идет о редком тройном соединении между Юпитером, Венерой и яркой звездой Регул, состоявшемся примерно во 2 г. до н.э.

Последние люди на Земле, видевшие настолько же близкое соединение Сатурна и Юпитера, как то, что ожидается примерно через 2 недели, жили в 1226 г., однако теперь газовые гиганты устроят еще одно незабываемое небесное представление через 60 лет, в марте 2080 г., добавил Мэйсон.

В начале 2016 года астрономы Майкл Браун и Константин Батыгин представили новые доказательства существования Девятой планеты. Исследователи изучали движение астероидов и малых планет в поясе Койпера, области Солнечной системы за орбитой Нептуна, и обнаружили в нем аномалии, которые указывали на присутствие крупного небесного тела. Согласно расчетам, масса «невидимого» объекта должна составлять около 10 земных, а двигаться он должен по очень вытянутой орбите. На один полный оборот вокруг Солнца у тела уходит 15 тысяч лет, и оно не подходит к нему ближе, чем на 300 астрономических единиц (одна астрономическая единица равна среднему расстоянию от Земли до Солнца).

HD106906 b — газовый гигант, который может быть аналогом Девятой планеты, был открыт в 2013 году Магеллановыми телескопами в обсерватории Лас Кампанас, расположенной в пустыне Атакама в Чили. Он вращается вокруг двойной звезды в созвездии Южного Креста, расположенной в 336 световых годах от Солнца. Масса экзопланеты превосходит массу Юпитера примерно в 11 раз, а ее возраст примерно в 350 раз меньше возраста Земли — всего 13 миллионов лет.

До сих пор астрономы ничего не знали об орбитальных характеристиках планеты. Чтобы определить их, Мэйдзи Нгуен (Meiji Nguyen) из Калифорнийского университета в Беркли вместе с коллегами использовали телескоп «Хаббл», который наблюдал за HD106906 b в течение 14 лет. Выяснилось, что небесное тело находится очень далеко от родительских звезд — в 730 раз дальше, чем Земля от Солнца. Движется оно по наклоненной и очень вытянутой орбите, совершая один оборот вокруг двух светил за 15 тысяч лет — как и Девятая планета вокруг Солнца.

Исследователи предполагают, что HD106906 b сформировалась намного ближе к родительским звездам, на расстоянии около трех астрономических единиц. Однако из-за действия силы гравитации во вращающемся протопланетном диске она мигрировала к его внутреннему краю. Затем приливное воздействие родительских звезд почти что выбросило экзопланету за пределы зарождающейся планетной системы. Спасти ее от миграции в межзвездное пространство помогла проходящая мимо звезда, которая стабилизировала вытянутую орбиту HD106906 b (астрономы ранее нашли несколько кандидатов в обзоре, выполненном телескопом Gaia).

Похожие события могли произойти и в Солнечной системе. Согласно одному из сценариев, Девятая планета образовалась во внутренней части Солнечной системы, а затем была выброшена из нее в результате гравитационного взаимодействия с Юпитером. Однако Юпитер, скорее всего, вытолкнул бы Девятую планету далеко за Плутон. В этом случае проходящие мимо звезды могли бы стабилизировать орбиту далекого объекта и не дать ему покинуть Солнечную систему.

В будущем астрономы надеются получить дополнительные данные о HD106906 b с помощью телескопа «Джеймс Уэбб». Это позволит понять, как образовалась экзопланета, а также уточнить характеристики ее движения.

Ранее астрономы предположили, что Девятая планета может быть планетой-сиротой, которая попала в Солнечную систему случайно. Кроме того, некоторые ученые допускают, что это вообще не планета, а захваченная нашим светилом небольшая черная дыра.

Это свойство часто обобщается как теорема. В частности, теорема утверждает, что как только материя попадает в черную дыру, единственной характеристикой, которая может обладать – массой. В любом случае Горизонт Событий черной дыры совершенно гладкий, без каких-либо дополнительных особенностей.

Но при всей своей силе общая теория относительности имеет проблему с квантовой теорией. Это особенно верно в отношении черных дыр. Если предыдущая теорема верна, то информация, об объекте внутри черной дыры, уничтожается в тот момент, когда объект пересекает горизонт событий. Квантовая теория утверждает, что информация никогда не может быть уничтожена. Таким образом, действительная теория гравитации противоречит действительной теории квантов. Это приводит к таким проблемам, как парадокс брандмауэра, который не может решить, должен ли горизонт событий быть горячим или холодным.

Для разрешения этого противоречия было предложено несколько теорий, часто включающих расширения теории относительности. Различие между стандартной теорией относительности и этими модифицированными теориями может быть замечено только в экстремальных ситуациях, что затрудняет их наблюдательное изучение. Но новая статья в Physical Review Letters показывает, как они могут быть изучены через вращение черной дыры.

Многие модифицированные теории относительности имеют дополнительный параметр, которого нет в стандартной теории. Известное как безмассовое скалярное поле, оно позволяет модели Эйнштейна соединяться с квантовой теорией таким образом, что это не противоречит друг другу. В этой новой работе команда исследовала, как такое скалярное поле связано с вращением черной дыры. Они обнаружили, что при низкой частоте вращения модифицированная черная дыра неотличима от стандартной модели, но при высокой частоте оборотов, скалярное поле позволяет черной дыре иметь дополнительные характеристики.

Теория общей теории относительности Эйнштейна до сих пор выдержала все испытания в области наблюдений, но, скорее всего, она потерпит крах в самых экстремальных условиях Вселенной. Исследования, подобные этому, показывают, как мы могли бы открыть следующую теорию

Условия наблюдений первого всплеска благоприятны только на небольшой северо-восточной части Дальнего Востока. Шансы увидеть второй всплеск есть у всего Восточного полушария. Условия наблюдений третьего всплеска благоприятны только для небольшой северо-западной части Европейской территории России и северо-восточной части Дальнего Востока.

Также, в календаре есть прогноз японского исследователя метеорных потоков Микии Сато. Он прогнозирует всплеск активности метеорного потока 22 декабря в период между 06:15 – 06:40 мск. вр. и в 20:31 мск. вр. Всплеск связан со столкновением Земли с тремя кометными следами (719, 733 и 801 годов). В сравнении с предыдущими их возвращениями, ожидается низкая активность (ZHR метеоров в прогнозе не указано). Условия наблюдений первого всплеска благоприятны для запада Европейской территории России, Украины, Беларуси, Молдавии и стран Балтии. Условия наблюдений второго всплеска благоприятны практически для всего Восточного полушария.

Метеорный поток Урсиды порожден короткопериодической кометой 8P/Туттля (последний перигелий в январе 2008 года). Он отличился по меньшей мере двумя большими всплесками активности за последние 70 лет (в 1945 и 1986 годах). Некоторое увеличение активности было замечено в период с 2006 по 2008 год. Другие события могли быть легко пропущены по причине небольшого количества ясных ночей в декабре месяце.

Радиант Урсид (точка из которой вылетают метеоры) находится в созвездии Малая Медведица около «ковша». Скорость входа метеоров в атмосферу относительно низкая и составляет 33 км/сек. Для сравнения: скорость метеоров потока Персеиды 59 км/сек.

ZHR (зенитное часовое число) — это расчётная величина, характеризующая активность метеорного потока и показывающая, сколько метеоров в час смог бы увидеть наблюдатель, при идеальных условиях наблюдения (то есть при предельной звёздной величине +6,5m) и если радиант потока находился бы в зените. Максимальное зенитное часовое число высокоактивных потоков выше 20.

Расчеты астрофизиков показывают, что этот процесс запускается только внутри достаточно крупных объектов, ядро которых примерно в 73 раза тяжелее Юпитера. Если протозвезда не достигает такой массы, то превращается в коричневый карлик. Так астрономы называют “несостоявшиеся” звезды, которые слабо светятся в инфракрасном диапазоне и постепенно гаснут – по мере того, как их недра охлаждаются.

Первые коричневые карлики ученые открыли в 1995 году. За последние годы у подобных светил нашли несколько необычных черт, в том числе погоду и металлические облака. Поэтому многие астрономы считают, что на самом деле коричневые карлики – это очень крупные планеты, которые при этом формируются подобно светилам.

Фонтанив и ее коллеги нашли новые подтверждения этой теории. В ходе нового исследования они изучали светила, которые сформировались относительно недавно внутри гигантских “звездных яслей” в созвездии Змееносца, которое находится на расстоянии в 430 световых лет от Земли. Астрономов интересовали самые тусклые и невидимые новорожденные звезды. Их изучение может дать ответ на вопрос, где и как формируются коричневые карлики.

Анализируя снимки телескопа “Хаббл”, астрономы заметили, что один из ранее открытых молодых коричневых карликов, Oph 98, на самом деле состоит из двух раздельных источников инфракрасного излучения. Они находятся на расстоянии всего в 200 астрономических единиц (так называют среднюю дистанцию между Землей и Солнцем). Их размеры примерно соответствовали этому же расстоянию.

Изучив снимки этих объектов, астрономы пришли к выводу, что оба коричневых карлика были очень невелики. Более крупный, Oph 98A, в 15 раз тяжелее Юпитера, а второй коричневый карлик, Oph 98B, – лишь в восемь раз. Ученые отмечают, что оба объекта возникли относительно недавно – всего три миллиона лет назад.

Схожие размеры этих коричневых карликов говорят в пользу того, что оба объекта сформировались по тем же принципам, что и звезды. Это связано с тем, что в окрестностях Oph 98A не могло быть достаточного количества газа и пыли для того, чтобы Oph 98B мог возникнуть подобно тому, как предположительно возникают планеты-гиганты рядом с полноценными звездами.

Это свидетельствует о том, что многие так называемые “планеты-изгои”, открытые в межзвездной среде в последние годы, на самом деле могут оказаться не крупными газовыми гигантами, выброшенными за пределы их родных звездных систем, а небольшими коричневыми карликами. Фонтанив и ее коллеги надеются, что дальнейшее изучение новорожденных несостоявшихся звезд позволит понять, так ли это на самом деле и прояснить роль коричневых карликов в эволюции облика нашей Галактики.