Необычная форма этого объекта, теоретическое объяснение которой впервые было обозначено в Общей теории относительности Эйнштейна, связана с процессом, называемым гравитационным линзированием. В ходе этого процесса свет, идущий со стороны далекой галактики, искажается в результате гравитационного воздействия на него со стороны другого, лежащего на переднем фоне массивного объекта, такого как звезда, галактика, скопление галактик или компактный массивный объект. В данном случае свет, идущий со стороны далекой галактики, претерпел искажения и превратился в кривую, которую мы наблюдаем, в результате гравитационного воздействия со стороны скопления галактик, находящегося перед далекой галактикой. Почти точное выравнивание по линии наблюдения этой далекой галактики с центральной эллиптической галактикой скопления, наблюдаемой в центре снимка, обусловило искажение изображения далекой галактики почти в идеальное кольцо. Гравитационное воздействие со стороны других галактик скопления вызывает дополнительные искажения.

Подобные объекты являются идеальными «лабораториями» для изучения тех галактик, которые являются слишком тусклыми и расположены слишком далеко, чтобы их можно было увидеть без гравитационного линзирования.

Блазары представляют собой активные ядра далеких галактик, в центре которых находится сверхмассивная черная дыра, окруженная аккреционным диском и ответственная за генерацию релятивистских cтруй плазмы (джетов), которые, в отличие от квазаров, направлены под малым углом (не более 20 градусов) к лучу зрения земного наблюдателя и не затеняются облаками пыли. Это делает блазары яркими объектами при наблюдениях в радиодиапазоне даже на больших значениях красного смещения, что позволяет исследовать процессы, шедшие в ранней Вселенной.

Существует проблема несоответствия, по крайней мере, на порядок между количеством наблюдаемых блазаров на больших значениях красного смещения (z>3) и их количеством, которые предсказываются космологическими моделями. Есть ряд гипотез, объясняющих это несоответствие, однако чтобы подтвердить или опровергнуть их астрономам нужны новые данные наблюдений за далекими блазарами.

Группа астрономов во главе с Кристианой Спингола (Cristiana Spingola) из Болонского университета в Италии опубликовала результаты анализа данных наблюдений за блазаром PSO J0309+27, проведенных при помощи наземного радиоинтерферометра VLBA (Very Long Baseline Array) и системы радиотелескопов VLA, кроме того ученые использовали данные наблюдений оптической системы Pan-STARRS и каталога AllWISE, созданного по результатам работы космического телескопа WISE.

Исследователи определили, что значение красного смещения для PSO J0309+27 составляет z=6,1, что означает, что этот объект существовал во времена, когда возраст Вселенной составлял менее одного миллиарда лет. Блазар был признан самым ярким в радиодиапазоне для объектов при z>6 и вторым по яркости в рентгеновском диапазоне для объектов при z>6 на сегодняшний день. В ядре блазара различимо два компонента, из него выходит джет, который простирается примерно на 1600 световых лет и обладает узловатой структурой.

Если PSO J0309+27 действительно является блазаром, о чем говорят свойства его рентгеновского излучения, то значение Лоренц-фактора его джета (Г) оказывается малым (менее 5), что означает, что джет виден под небольшим углом к лучу зрения земного наблюдателя (θ). В этом случае данные наблюдений согласуются с одной из идей, объясняющих недостаток наблюдаемых далеких блазаров. Однако ученые не могут исключить вариант того, что PSO J0309+27 виден под большим углом, что означало бы, что яркость рентгеновского излучения может быть усилена за счет обратного комптоновского рассеяния излучения блазара на фотонах реликтового излучения. Ожидается, что дальнейшие наблюдения за этим блазаром, а также поиск новых подобных объектов помогут лучше разобраться в проблеме.

Ранее мы рассказывали о том, где был найден самый далекий блазар, чем оказался первый известный источник нейтрино сверхвысоких энергий и как Телескоп горизонта событий получил самое детальное изображение джета блазара 3C 279

GECAM (Gravitational Wave High-energy Electromagnetic Counterpart All-sky Monitor) разработан учеными из Института физики высоких энергий Китайской академии наук и запущен в космос при помощи ракеты-носителя «Чанчжэн-11» с космодрома Сичан 9 декабря прошлого года. Задачей проекта является непрерывный мониторинг всего неба для регистрации коротких гамма-всплесков, возникающих в результате слияний компактных объектов, которые также являются источниками гравитационных всплесков, сверхдлинных гамма-всплесков, рентгеновских вспышек от различных астрофизических источников, а также наземных гамма-вспышек.

GECAM состоит из двух аппаратов, каждый весом 160 килограммов, которые находятся на орбите высотой около 600 километров. Каждый аппарат оснащен куполообразной системой, содержащей 25 детекторов гамма-излучения и восемь детекторов заряженных частиц. Рабочий диапазон GECAM по энергиям частиц составляет от 6 килоэлектронвольт до 5 мегаэлектронвольт, и в течение нескольких минут после обнаружения всплеска излучения аппараты смогут отправить оповещение об этом на другие наземные и космические телескопы.

Ранним утром 20 января 2021 года аппарат GECAM-B оповестил о первой регистрации всплеска гамма-излучения GRB 210119A. Он длился около 50 миллисекунд и был классифицирован как короткий гамма-всплеск, который также наблюдался космическими телескопами «Ферми», «Swift» и Insight-HXMT. Источником всплеска могло быть слияние двух нейтронный звезд или черных дыр или он может быть связан с галактическим магнитаром Swift J1851.2-6148. Таким образом, GECAM стал частью глобальной системы наблюдений за гамма-всплесками, играющей важную роль в эпоху мультиволновой астрономии.

Наблюдения за источниками гравитационных всплесков в электромагнитном диапазоне крайне важны для понимания процессов, управляющих подобными событиями. Пока что в копилке ученых лишь один достоверный случай наблюдений — в середине 2017 года было зафиксировано слияние нейтронных звезд, находящихся на расстоянии около 130 миллионов световых лет от Солнца, в эллиптической галактике NGC 4993 в созвездии Гидры.

Несмотря на то, что Солнце — самый яркий объект на небе, многие процессы, протекающие на его поверхности, остаются за***кой для ученых. В частности, до сих пор не изучен механизм чрезвычайно высокого нагрева верхних слоев атмосферы Солнца: короны (до 1 миллиона Кельвинов) и лежащей под ней хромосферы (до 10 000 Кельвинов) по сравнению с солнечной поверхностью, температура которой составляет около 6000 Кельвинов.

Принято считать, что в нагреве солнечной короны ведущую роль играют магнитные поля, но, чтобы разобраться в деталях процесса, необходимо понять распределение силовых линий магнитного поля в хромосфере — слое, зажатом между короной сверху и фотосферой, видимой поверхностью Солнца, снизу.

Чтобы ответить на этот вопрос, ученые из Японии, США и Европы разработали прибор CLASP2 — спектрополяриметр хромосферного слоя, который был запущен в космос 11 апреля 2019 года с помощью зондовой ракеты NASA.

В течение шести с половиной минут CLASP2 наблюдал в ультрафиолетовом излучении, исходящем из солнечной хромосферы, поляризацию самых сильных спектральных линий — водорода, магния и марганца. Уникальные высокоточные измерения прибора позволили определить составляющие магнитного поля в нижней, средней и верхней частях хромосферы над активной областью и ее окрестностями. Синхронные наблюдения японского спутника Hinode предоставили информацию о магнитном поле в плазме фотосферы на поверхности.

Обработав совмещенные данные, ученые под руководством Рёхко Исикавы (Ryohko Ishikawa), доцента Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ), и Хавьера Трухильо-Буэно (Javier Trujillo Bueno), профессора Астрофизического института Канарских островов (IAC), обнаружили, что магнитное поле, сильно структурированное в фотосфере, в хромосфере быстро расширяется, распространяясь по горизонтали, а замкнутые силовые каналы, разбросанные по поверхности звезды, соединяются между собой по мере подъема. Причем самые сильные магнитные поля располагаются в нижней хромосфере.

Исследователи составили первую карту магнитного поля Солнца для одной из ярких областей, которые образуются около солнечных пятен. Проследив линии этого поля от светоизлучающей внешней оболочки звезды, фотосферы, до верхних пределов газового слоя, хромосферы, ученые обнаружили высокую корреляцию между плотностью энергии и интенсивностью магнитного поля.

По мнению авторов, это открытие дает понимание того, как энергия передается между внешними оболочками Солнца и доказывает, что верхнюю атмосферу Солнца нагревает его магнитное поле, которое и стимулирует солнечную активность.

В новом исследовании, однако, ученые из института GLOBE Копенгагенского университета, Дания, опубликовали прорывные результаты, показывающие, что вода могла присутствовать в составе вещества планет еще на этапе их формирования. Согласно расчетам команды, этот сценарий мог иметь место в случае Земли, Венеры и Марса.

«Все полученные нами данные показывают, что вода входила в состав «строительных кирпичиков», из которых формировалась Земля, с самого начала. И поскольку молекулы воды широко распространены в нашей Галактике, то есть вероятность того, что подобный сценарий применим ко всем планетам систем Млечного пути. Решающим фактором наличия жидкой воды на поверхности планеты становится расстояние, на котором находится планета от родительской звезды», – сказал главный автор работы профессор Андерс Йохансен (Anders Johansen) из Центра формирования звезд и планет Копенгагенского университета.

Используя компьютерные модели, Андерс и его группа рассчитали, насколько быстро формируются планеты и из каких «строительных кирпичиков». Результаты показывают, что формирование того объекта, который впоследствии стал Землей, происходило 4,5 миллиарда лет назад в результате аккреции миллиметровых частиц пыли, состоящих из водяного льда и углерода.

«Вплоть до того момента, когда масса Земли достигла одного процента от ее современной массы, наша планета росла, поглощая большое число небольших гранул, состоящих изо льда и углерода. Затем Земля росла все быстрее и быстрее, до тех пор, пока, по прошествии примерно 5 миллионов лет, она не достигла того размера, который она имеет сегодня. В это же время температуры на поверхности резко возросли, в результате чего стало происходить испарение воды из ледяных гранул. Поэтому теперь лишь 0,1 процента от массы планеты приходится на воду, несмотря на то, что вода занимает около 70 процентов от площади поверхности Земли.

В будущем Йоханесен и его команда планируют проверить свою гипотезу наблюдениями, которые будут проведены с использованием космических телескопов нового поколения, которые дадут более широкие возможности наблюдения экзопланет, обращающихся вокруг звезд, отличных от Солнца.

Однако перспективность гравитационно-волновых наблюдений не ограничивается только описанными выше событиями. Согласно авторам нового исследования, гравитационные волны позволят нам обнаружить новые ненаблюдаемые и даже неожиданные объекты и пролить свет на природу темной материи.

В сентябре 2020 г. коллаборация LIGO and Virgo объявила миру об обнаружении гравитационно-волнового события GW190521. Согласно анализу, проведенному учеными коллаборации, этот сигнал согласуется со столкновением между двумя черными дырами массами в 85 и 66 масс Солнца, в результате которого образуется результирующая черная дыра массой в 142 массы нашего светила. Однако у этого объяснения есть один большой недостаток – согласно современным моделям формирования черных дыр звездных масс, формирование из одиночной звезды черной дыры массой 85 масс Солнца, являющейся одной из исходных черных дыр в процессе этого предполагаемого столкновения, маловероятно.

В новой работе команда под руководством доктора Хуана Калдерона Бустильо (Juan Calderón Bustillo) из Института физики высоких энергий Галисии, Испания, предлагает альтернативное объяснение происхождения гравитационно-волнового сигнала GW190521: столкновение между двумя экзотическими объектами, известными как бозонные звезды, которые дают одну из самых соблазнительных возможностей объяснения темной материи. В своем анализе команда смогла оценить массу новой частицы, входящей в состав вещества этих звезд. Согласно расчетам, масса этого сверхлегкого бозона в миллиарды раз меньше массы электрона.

В своей работе команда также сравнила сигнал GW190521 с результатами компьютерного моделирования столкновений между бозонными звездами и нашла, что такие столкновения могут объяснить данные наблюдений чуть лучше, чем анализ, проведенный коллаборацией LIGO and Virgo.