Многолетняя адаптация для моделирования самых больших вселенских структур — так называемой космической паутины — алгоритма развития слизевика привела к несомненному успеху. Слизевики оказались настолько близки в развитии колоний к космической паутине, что это буквально открыло учёным глаза, обещая помочь разобраться с эволюцией Вселенной на всех этапах её развития.

Визуализация космической паутины. Источник изображения: Astrophysics

О своей работе учёные рассказали в свежем выпуске журнала Astrophysics. Они задались целью найти более точный алгоритм для моделирования космической паутины. Космическая паутина соткана из вещества и тёмной материи. Она формировалась и развивала свои структуры с самого начала зарождения Вселенной и продолжает делать это сейчас. Наиболее зрелые её части — это нити из тёмной материи, обычно вещества, галактик и скоплений галактик, соединяющие узлы из гигантских галактических скоплений, вещества и тёмной материи. Нити и узлы окружены огромными пустотами — войдами, где практически отсутствует как обычная, так и тёмная материя.

Группа учёных из Института астрофизики им. Макса Планка обратила внимание, что рост такого живого организма, как слизевик очень сильно напоминает структуру космической паутины. Это сложная колония бактерий, которая отчасти ведёт себя как гриб или плесень. Она питается, создаёт структуру и растёт, по сути, эволюционируя. Учёные адаптировали алгоритм роста слизевика для моделирования эволюции космической паутины и поразились, насколько точно он повторяет результаты наблюдений. Точность оказалась намного выше, чем в случае обычных для такого случая методов моделирования в физике.

Один из подвидов слизевиков. Источник изображения: Wikipedia

Уже с учётом новых моделей стало возможным сделать вывод, что в прошлом эволюция галактик сильнее зависела от близости к крупным образованиям во Вселенной — галактики при этом активнее росли. В ближней Вселенной или на недавних по шкале времени отрезках всё происходило с точностью до наоборот: чем ближе крупные структуры были к растущим галактикам, тем медленнее последние росли.

Новый инструмент на основе алгоритма роста колоний слизевиков обещает с большей точностью изучить этапы эволюции Вселенной и космической паутины в ней, опираясь на точные измерения количества газа и пыли в пространстве, которыми могли бы питаться слизевики нити космической паутины.

Учёные из Национальной солнечной обсерватории США (NSO) представили первые в мире детальные карты магнитных полей солнечной атмосферы (короны). Проделанная работа — это только начало тотального картирования магнитосферы короны. Это новый уровень в изучении физики нашей родной звезды, который позволит прогнозировать едва ли ни все явления на Солнце от пятен до корональных выбросов, а это путь к предсказанию космической погоды в нашей системе.

Источник изображения: NASA/SDO

Новаторские карты магнитных полей в атмосфере Солнца смог получить новый и самый большой в мире наземный солнечный телескоп им. Дэниела Иноуэ (Daniel K. Inouye Solar Telescope, DKIST). Он начал научную работу в феврале 2022 года и уже добыл самые детализированные снимки нашей звезды, где разрешение каждого пикселя соответствовало 20 км. Казалось бы, что нам искать фактически под микроскопом на Солнце? Тем не менее учёные имеют более-менее полное представление о масштабных физических процессах на нашей звезде, но в мелочах не способны разобраться даже сегодня.

Для выявления магнитных линий (полей) в короне Солнца учёные воспользовались криогенно охлаждённым спектрометром, подключённым к телескопу DKIST. С помощью коронографа исследователи могли изолированно от поверхности наблюдать атмосферу Солнца и одновременно снимать её спектр в ближнем инфракрасном диапазоне. В частности, исследователей интересовал спектр железа в атмосфере звезды. Существует такое явление, как эффект Зеемана. Он описывает расщепление спектральных линий атомов в магнитном поле.

Карта магнитных полей солнечной короны

Спектрометр легко выявляет расщепление линий вплоть до определения поляризации линий магнитного поля. Всё это позволяет в подробностях увидеть распределение линий напряжённости в короне. Если мы знаем, как распределены линии магнитных полей в атмосфере Солнца, то можем предсказать появление, размеры и очертания пятен на Солнце, интенсивность вспышек и направления выбросов корональной массы. Солнце станет предсказуемым. Это будет своего рода победа над ним.

«Картирование напряженности магнитного поля в короне — фундаментальный научный прорыв не только для исследований солнечной системы, но и для астрономии в целом, — говорят авторы исследования. — Это начало новой эры, когда мы поймем, как магнитные поля звёзд влияют на планеты здесь, в нашей собственной солнечной системе, и в тысячах экзопланетных систем, о которых мы теперь знаем».

Исследователи Корнелльского университета смогли изучить фундаментальный процесс формирования и эволюции планет — приливный нагрев, наблюдая за вулканами самого вулканически активного тела Солнечной системы — спутником Юпитера Ио. Это не праздный интерес. Аналогичные явления происходят в глубинах глобальных океанов ряда других лун у Сатурна и Юпитера, а это шанс для возникновения там жизни, которую мы знаем по Земле.

Спутник Юпитера Ио. Источник изображения: NASA

Близкое расположение Ио к Юпитеру, а также пролёты сравнительно недалёких других спутников этой планеты-гиганта сминают и растягивают недра Ио приливной гравитацией. В результате напряжения и трения недра Ио чрезвычайно разогреты, а геология этой луны — активно-вулканическая. Одновременно на поверхности спутника активны до полутысячи вулканов и там же даже сегодня образуются новые вулканы. В какой-то мере вулканическая деятельность регулирует внутренне тепло спутника и также служит индикатором этого процесса.

В последние годы данные о вулканах Ио исправно поставляет зонд NASA «Юнона» (Juno). Также стало возможным делать высокодетализированные снимки Ио прямо с Земли, что даёт массу данных для анализа. Работа астрономов из Корнелльского университета помогла систематизировать накопленные по вулканам Ио данные и позволила сделать интересные выводы.

Так, учёные обнаружили неизвестную до этого деятельность вулканов в полярных областях спутника, тогда как раньше основной вклад в тепловой баланс планеты, как считалось, вносили вулканы экваториальной области. Более того, учёные засекли явно синхронную работу в группах полярных вулканов, которые одновременно разгорались и затухали. «Все они становились яркими, а затем тускнели с одинаковой скоростью, — говорят учёные. — Интересно наблюдать за вулканами и за тем, как они реагируют друг на друга».

«Изучение негостеприимного ландшафта вулканов Ио действительно вдохновляет науку на поиски жизни, — пояснили свою главную цель учёные. — Приливный нагрев играет важную роль в нагревании и эволюции орбит небесных тел. Он обеспечивает тепло, необходимое для формирования и поддержания подповерхностных океанов на спутниках планет-гигантов, таких как Юпитер и Сатурн».

Группа китайских учёных опубликовала в Nature статью, в которой сообщила об обнаружении кандидата в редкие чёрные дыры звёздной массы. Объект массой 3,6 солнечных находится на удалении 5825 лет от Земли. Подобных кандидатов найдено меньше десятка. Открытие может дать ответы на множество вопросов о чёрных дырах предельно малой массы, которые учёные, возможно, просто ещё не научились регистрировать.

Чёрная дыра звёздной массы в представлении художника. Источник изображения: Daniëlle Futselaar/artsource.nl

Китайские учёные для поиска экзотических объектов воспользовались данными европейского астрометрического спутника «Гайя» (Gaia). Спутник собирает данные о скорости и направлении движения звёзд в нашей галактике и немного за её пределами. Это позволит создать наиболее полную объёмную динамическую карту Млечного Пути, которая уже стала источником ценных данных о далёких звёздах и системах.

В частности, группа исследователей обнаружила необычно движущегося по небу красного гиганта, получившего идентификатор G3425. Звезда с массой 2,7 солнечных за 880 дней описывала в небе почти правильную окружность вокруг некого центра масс. Учёные заново проанализировали найденный объект собственными приборами и не обнаружили вблизи центра масс никакого регистрируемого источника излучения — обычной звезды или нейтронной звезды. Ответ остаётся только один — там находится чёрная дыра звёздной массы, расчёты которой определяют объект как 3,6 солнечных масс.

Согласно общепринятой теории, белые карлики не могут быть тяжелее 1,4 масс Солнца, а нейтронные звёзды не превышают 2,3 солнечных масс. Всё что тяжелее, под действием гравитации должно схлопнуться и стать чёрной дырой. Проблема в том, что обнаружено крайне мало кандидатов на роль чёрных дыр звёздной массы. Ради справедливости надо сказать, что такие объекты сложно обнаружить. Они оказывают очень слабое гравитационное воздействие на партнёров, чтобы его можно было различить нашими приборами. Также такие объекты не отличаются прожорливостью в силу своих маленьких размеров, что затрудняет их обнаружение в рентгеновском диапазоне, когда вещество падает на чёрную дыру и излучает.

Находка объектов, подобных G3425, крайне ценна для понимания эволюции чёрных дыр. При этом она оставляет вопросы. Например, круговая орбита красного гиганта в теории не должна была сохраниться в двойной системе, одна из звёзд которых взорвалась сверхновой и превратилась в чёрную дыру. Вторую звезду либо сорвало бы прочь, либо сделало бы её орбиту сильно вытянутой. Впрочем, идеальные открытия случаются ещё реже. Остаётся наблюдать и искать подобное, чтобы потом методами статистического анализа подобраться к истине.

В NASA сообщили, что сборка ядра космической обсерватории «Нэнси Грейс Роман» в целом завершена. Целевой датой запуска остаётся май 2027 года. Критических проблем и задержек не предвидится. На очереди начало монтажа оборудования и приборов на шину космического аппарата, который доставит оборудование примерно туда, где сейчас работает космическая обсерватория им. Джеймса Уэбба.

Источник изображений: NASA

Ядро или шина обсерватории представляет собой шестигранный каркас с корпусом шириной 4 м и высотой 2 м. В этот каркас будут встроены двигательные, питающие и управляющие обсерваторией узлы, после чего будет смонтировано 2,4-м главное зеркало. Небольшие по сравнению с зеркалом «Уэбба» размеры (у последнего оно 6,5-метровое) не должны смущать. Зеркало у «Роман» такое же, как и у «Хаббла», чего достаточно для качественных и детальных обзоров неба, но у «Роман» будет невероятное преимущество по сравнению с этими двумя телескопами — он сможет за раз делать снимок в 100 раз большего участка неба, чем «Хаббл».

Широкое поле зрения новому телескопу обеспечит 288-Мп матрица. Каждые сутки эта обсерватория будет передавать на Землю по 1,4 Тбайт данных. Для сравнения, «Уэбб» отправляет учёным до 60 Гбайт данных в сутки, а «Хаббл» — по 3 Гбайт. Широкий охват поможет делать множество открытий, в том числе быстрых переходных процессов. Например, это важно для открытия новых экзопланет методом транзита.

Обсерватория будет обладать чувствительностью в оптическом диапазоне и в ближнем инфракрасном диапазоне, для чего она будет отправлена в точку Лагранжа L2. Её инфракрасные датчики не должны страдать от лишнего нагрева, предполагая постоянное охлаждение до -178 °C. Требования не такие жёсткие, как для чисто инфракрасного «Уэбба», но всё равно лучше «Роман» держать подальше от Солнца.

Этим летом астрономы из Нидерландского института радиоастрономии (ASTRON) на сутки запустили один из лучших в мире радиотелескопов LOFAR и были шокированы. Новые версии спутников интернет-связи Starlink буквально ослепили сверхчувствительное оборудование. Их яркость в радиодиапазоне в 32 раза превысила помехи от спутников Starlink первого поколения. Это скоро уничтожит всю наблюдательную астрономию на Земле, заключили исследователи.

Источник изображения: Obelixlatino/pixabay.com

«Каждый раз, когда запускаются новые спутники с такими уровнями излучения, мы видим всё меньше и меньше неба», — сказала BBC News директор ASTRON профессор Джессика Демпси (Jessica Dempsey). «Мы пытаемся взглянуть на такие вещи, как струи, которые испускаются из чёрных дыр в центрах галактик. Мы также смотрим на некоторые из самых ранних галактик, находящихся на расстоянии миллионов световых лет от нас, а также на экзопланеты», — обрисовала круг проблем руководитель ASTRON’а.

Сегодня на низкой околоземной орбите летает чуть больше 6000 спутников сети Starlink. Эта сеть продолжит расширяться, как и «плетёт» свои сети компания OneWeb (до 1000 спутников на орбите) и готовится к её развёртыванию компания Amazon (будет до 3000 спутников до 2030 года). В целом к 2030 году специалисты ожидают до 100 тыс. спутников интернет-связи на орбите, что не просто угрожает астрономии на всех длинах волн, включая оптические, а фактически заблокирует любые наблюдения за Вселенной с Земли.

«На самом деле это угрожает всей наземной астрономии на всех длинах волн и разными способами. Если это будет продолжаться без каких-либо смягчающих мер, чтобы заставить эти спутники работать тихо, то это действительно станет реальной угрозой существованию тех видов астрономии, которыми мы занимаемся», — добавила профессор Демпси.

Это не первое заявление об угрозе астрономическим наблюдениям с Земли со стороны спутников связи. Компания Starlink как первопроходец отчасти пошла навстречу учёным и предприняла ряд мер по экранированию как оптического, так и радиочастотного излучения от спутников первого поколения. Но новые спутники оказались буквально ослепительными для радиотелескопов. Их яркость в 10 млн раз превысила мощность самых слабых детектируемых на Земле сигналов из глубин Вселенной. Это как сравнить свет самых слабых видимых глазом звёзд на небе с яркостью полной Луны, объяснили исследователи. Такое невозможно игнорировать.

Созвездие Starlink в ночном небе. Источник изображения: Starlink

Без каких-либо активных действий по предотвращению всего этого «очень скоро единственные созвездия, которые мы увидим, будут созданы человеком», заключают специалисты.

Современный Марс далёк от сферической и даже равномерно приплюснутой формы эллипсоида. Планета ассиметрична, что порождает вопросы к эволюции Марса. Американский учёный Михаил Эфроимский (Michael Efroimsky) представил на сайте arXiv.org копию отправленной в журнал Journal of Geophysical Research: Planets статьи, в которой он объясняет явно искажённую когда-то форму Марса. Всему виной — отсутствующая сегодня третья луна Марса, считает учёный.

Как Нерио могла повлиять на форму Марса. Источник изображения: Михаил Эфроимский

Как известно, приливное гравитационное воздействие ощущают на себе оба тела: большое (планета) и маленькое (её спутник). Пока планета представляет собой океан горячей магмы, её луна вызывает на ней приливы и отливы подобно поведению океанов воды на Земле. По мере остывания магмы планета сохранит причудливую форму, если притяжение спутника окажется достаточно сильным для её искажения. По мнению учёного, гипотетическая третья луна Марса, которую он назвал Нерио в честь супруги бога войны Марса из римской мифологии, могла бы иметь массу в треть нашей Луны, чтобы превратить Марс в трёхосный эллипсоид.

Наличием третьей луны у Марса на синхронной орбите учёный также объяснил некоторые топологические (геологические) аномалии рельефа Красной планеты. Например, наличие самой большой горы в Солнечной системе (Олимп) или гигантской системы каньонов — Долины Маринер.

«После того, как луна создала первоначальную трёхосность и асимметрию Марса, области, приподнятые приливами, стали более других подвержены подъёмам, вызванным конвекцией, а также тектонической и вулканической активности», — пишет Эфроимский.

Учёный не раскрывает всей небесной механики, которая могла бы возникнуть с появлением у Марса третьей луны, помимо нынешних Фобоса и Деймоса (которые также могут быть её останками). Также неясно, куда делся третий спутник, поскольку на Марсе нет явных признаков падения небесного тела подобного размера. Вопросы к исследованию остаются, однако такая гипотеза имеет право на существование и может объяснить геологическую эволюцию Марса.

Известно, что потоки улетающего от чёрных дыр вещества и энергии (джеты) способны быстро лишить галактику-хозяйку питания для зарождения новых звёзд и дальнейшего роста. Но теперь сделано открытие, которое заставляет заподозрить джеты во влиянии на вселенские процессы. Учёные обнаружили джеты длиной в 23 млн световых лет — от таких струй изменится архитектура целых локальных участков Вселенной, а это уже инструмент для эволюции мироздания.

Художественное представление джетов из активной галактики в нити тёмной материи. Источник изображения: Caltech

Найденный астрономами Калифорнийского технологического института объект из пары джетов от активной галактики простирается примерно на 7 Мпк (мегапарсек). Это примерно как пять раз слетать туда и обратно в соседнюю с нами галактику Андромеда. Выброс вынес колоссальную энергию из сверхмассивной чёрной дыры в центре галактики-хозяйки, сравнимую с энергией, выделяемой при столкновении галактических скоплений (10⁵⁵ Дж). В целом учёным повезло с обнаружением этого объекта. Он выявлен на пределе чувствительности наших приборов и если бы возник чуть раньше или был чуть слабее, то явление осталось бы незамеченным.

За свои размеры объект получил имя гиганта Порфириона (Porphyrion) из древнегреческой мифологии. Его джеты раскинулись на 6,4 Мпк. Истинные размеры джетов учёные оценили на уровне чуть более 7 Мпк, поскольку есть признаки того, что мы наблюдаем за ними под небольшим углом в нашу сторону. Сам объект был обнаружен в данных наблюдений радиотелескопа LOFAR за Северным полушарием. Их пропустили через систему машинного обучения и ручной отбор внештатных учёных. Всего было обнаружено свыше 11 тыс. джетов, которые были протяжённее одного Мпк.

Данные по Порфириону были проверены с помощью другого радиотелескопа — uGMRT и дополнены наблюдениями обсерватории Кека. Измерения и спектральный анализ показали, что вероятная галактика — источник джетов — находится на удалении 6,3 млрд лет от Большого взрыва. Струи вещества обычно выбрасываются из полюсов чёрной дыры, где их направляет и ускоряет её электромагнитное поле. Это естественный ускоритель частиц, который в данном случае разогнал вещество джетов (плазму) до скорости 0,012 от световой. Чтобы достичь наблюдаемых размеров струям пришлось путешествовать по Вселенной около 500 млн лет.

Изображение следов джетов в данных радиотелескопов (яркие области означают столкновения джетов с веществом)

Поскольку джеты сохранили форму и направление, учёные делают вывод, что, во-первых, породившая их чёрная дыра не меняла ось своего вращения и, во-вторых, что галактика-хозяйка окружена войдами (пустотами). Джеты не встречали на своём пути достаточно много вещества — газа и пыли — чтобы рассеяться. Это также означает, что галактика-хозяйка находилась в нити тёмной материи, которая как паутиной пронизывает и связывает всю Вселенную и является матрицей для формирования галактик.

С учётом небывалой протяжённости обнаруженных джетов, они могли стать переносчиком массы и энергии в соседние нити и, тем самым, были способны повлиять на основы формирования ткани самой Вселенной. Не исключено, что мы просто не видим всех подобных явлений, особенно на ранних этапах формирования мироздания, когда Вселенная явно была плотнее. Если таких объектов много и они возникают достаточно часто, вероятно придётся их учитывать для моделирования эволюции галактик и Вселенной. Но для этого пока не хватает данных, так что наблюдения будут продолжены.

Учёные из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли заявили об открытии гравитационной линзы рекордной силы. Они обнаружили редчайшее расположение ряда галактик и скоплений, выстроенных в одну линию на расстоянии до 12 млрд световых лет от Земли. Это как найти в стоге сена семь выстроенных в ряд иголок, объяснили масштаб открытия исследователи. Уникальная линза обещает помочь в раскрытии тайн космологии, которые пока не поддаются науке.

Нажмите, чтобы раскрыть. Источник изображения: William Sheu/UCLA

Самое интересное, что открытие сделано не случайно, а в результате целенаправленного поиска. Учёные создали компьютерную модель специально для поиска уникальных гравитационных линз. В модель загрузили данные множества предыдущих наблюдений неба и затем провели ручной отбор наиболее многообещающих кандидатов. Фактически «иголки в стоге сена» искал суперкомпьютер, с чем он блестяще справился. Созданная учёными модель также позволит анализировать данные, собранные при наблюдениях через этот «вселенский телескоп», что является сложной задачей. Из-за искажения пространства-времени одна и та же галактика через гравитационную линзу может быть представлена двумя, тремя и даже большим числом образов, что не всегда очевидно. А найденная «суперлинза» искажает пространство-время последовательно шесть раз!

На фотографии «карусельной линзы» (carousel lens), сделанной через телескоп «Хаббл», как назвали её учёные, можно видеть центральную линзу, образованную ближайшим к Земле скоплением галактик, обозначенных буквой L (их четыре). До них 5 млрд световых лет. За этим скоплением, почти на идеальной прямой по линии зрения от Земли, расположены семь галактик в пяти группах на глубине до 12 млрд световых лет. Каждая из них имеет несколько копий, размноженных из-за искажения пространства-времени на пути света (они обозначены буквами с порядковыми номерами). Почти идеальная прямая, проходящая через все семь галактик и скопление на переднем плане, проявляется в виде концентрических окружностей на изображении, по которым размазаны дубликаты галактик — каждая по своей окружности. Это уже не линза, а целый гравитационный объектив.

Но чудо случайности на этом не заканчивается. Обратите внимание на галактику под номером 4, четыре образа которой почти идеально расположены крестом вокруг центрального скопления. Это так называемый Крест Эйнштейна. Значительное разнесение четырёх копий этой галактики вокруг почти пустого пространства в центре указывает на присутствие тёмной материи.

«Это беспрецедентное открытие, и созданная вычислительная модель демонстрирует весьма многообещающую перспективу для измерения свойств космоса, включая свойства темной материи и темной энергии», — уверены авторы работы.

Теория предполагает, что чёрные дыры в центрах галактик способны «задуть свечу их жизни» — лишить вещества для образования новых звёзд. Космическая обсерватория им. Джеймса Уэбба помогла воочию увидеть такой процесс — сверхмассивная чёрная дыра почти мгновенно в масштабах жизни Вселенной уморила голодом галактику-хозяина.

Источник изображения: University of Cambridge

Астрономы из Университета Кембриджа заинтересовались далёкой массивной галактикой GS-10578, большинство звёзд в которой образовались в период с 12,5 до 11,5 млрд лет назад. Благодаря инфракрасной чувствительности «Уэбба» такое наблюдение стало впервые возможным с невероятной детализацией. Галактика GS-10578 имеет массу около 200 млрд солнечных масс. Для юности Вселенной это примерно эквивалентно массе Млечного Пути — нашей родной галактики (масса Млечного Пути составляет 1,2–1,9 трлн солнечных масс). Удивительным стало открытие, что по масштабам Вселенной образование звёзд в GS-10578 прекратилось очень быстро. Галактика быстро разрослась до гигантских для того времени размеров и «умерла». Почему?

Инфракрасная чувствительность «Уэбба» помогла обнаружить улетающий из галактики со скоростью более 1000 км/с холодный газ. Это скорость, позволяющая веществу преодолеть гравитационное притяжение галактики GS-10578, тем самым лишая её «пищи» для зарождения новых звёзд. Облака холодного газа не проявляют себя в спектре наблюдений «Уэбба», но он смог определить их скопления и скорость улёта по ослаблению света фоновых звёзд в галактике. Ранее такие измерения (холодного газа) можно было проводить только с помощью радиотелескопов, поэтому «Уэбб» действительно удивил. Полученные данные учёные намерены уточнить с помощью массива антенных решёток радиотелескопа Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA). Как минимум, ALMA сможет заглянуть внутрь галактики и попытается обнаружить хоть какое-то холодное топливо для процесса рождения новых звёзд.

«Основываясь на более ранних наблюдениях, мы знали, что эта галактика находится в затухающем состоянии: в ней образуется не так много звёзд, учитывая её размер, и мы ожидали, что существует связь между чёрной дырой и окончанием звездообразования, — поясняют авторы работы. — Однако до появления «Уэбба» мы не могли изучить эту галактику достаточно подробно, чтобы подтвердить эту связь, и мы не знали, является ли это подавленное состояние временным или постоянным».

Физика происходящего процесса проста. Вещество падает на чёрную дыру и вызывает выбросы энергии и вещества в сторону от неё. От чёрной дыры постоянно «дует» поток частиц, унося молекулярные газы и пыль от центра галактики и, как мы видим, даже прочь от неё.

«Мы нашли виновника, — продолжают учёные. — Чёрная дыра убивает эту галактику и удерживает её в состоянии покоя, перекрывая источник "пищи", необходимой галактике для образования новых звёзд».

Астрономы впервые в истории получили подробные изображения турбулентной активности на звезде, отличной от нашего Солнца. Покадровое видео, опубликованное 11 сентября, показывает огромные газовые пузыри размером в 75 раз больше Солнца, бурлящие на поверхности красного гиганта в созвездии Золотой Рыбы. Звезда R Золотой Рыбы (HD 29712) примерно в 300 раз больше нашего Солнца и находится в 200±9 световых годах от Земли.

Источник изображений: https://www.eso.org

Золотая Рыба (лат. Doradus) — созвездие южного полушария неба, содержащее 32 звезды, видимые невооружённым глазом. На территории России оно не наблюдается, а полная видимость созвездия возможна южнее широты +20 °. Золотую Рыбу всегда видно из таких городов, как Рио-де-Жанейро, Сан-Паулу, Сантьяго, Монтевидео, Буэнос-Айрес, Йоханнесбург, Сидней, Мельбурн.

Источник изображения: Википедия

Результаты научной деятельности астрономов были опубликованы в журнале Nature. «Поразительно, что теперь мы можем напрямую получать изображения деталей на поверхности звёзд, которые находятся так далеко, — заявил докторант шведского технологического университета Чалмерса и соавтор исследования Бехзад Боджноди Арбаб (Behzad Bojnodi Arbab). — Благодаря последним изображениям астрономы теперь могут наблюдать физику, которая до сих пор была в основном видна только на нашем Солнце».

Покадровое видео собрано из тщательно отобранных изображений поверхности звезды, которые были получены сетью чилийских радиотелескопов Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). На изображениях видны пузыри плазмы, приводимые в движение теплом, поднимающимся из ядра звезды.

«Первый раз кипящая поверхность настоящей звезды может быть показана таким образом, — утверждает профессор шведского технологического университета Чалмерса и ведущий автор исследования Воутер Влеммингс (Wouter Vlemmings). — Мы не ожидали, что данные будут настолько высокого качества, что мы сможем увидеть так много деталей конвекции на поверхности звезды»

Хотя R Золотой Рыбы значительно крупнее Солнца, массы звёзд сопоставимы. Поэтому члены исследовательской группы считают, что HD 29712 является наглядным примером того, как будет выглядеть Солнце примерно через пять миллиардов лет, когда оно войдёт в фазу красного гиганта, увеличившись до такой степени, что поглотит Меркурий и Венеру.

На основе последних снимков R Золотой Рыбы, сделанных с начала июля по август прошлого года, Влеммингс и его коллеги подсчитали, что плазменные пузыри звезды поднимаются и опускаются с месячным циклом, что быстрее, чем подобные явления на поверхности нашего Солнца. Учёные пока не могут дать ответ, в чём причина такой разницы. «Похоже, что конвекция меняется по мере старения звезды способами, которые мы пока не понимаем», — полагает Влеммингс.

Предыдущие наблюдения при помощи ALMA показали, что красный гигант HD 29712 вращается по крайней мере на два порядка быстрее, чем ожидалось для звезды такого типа. Команда Влеммингса в процессе исследований исключила возможность того, что высокая скорость вращения — это иллюзия, созданная кипящей поверхностью звезды. Подобная гипотеза была недавно выдвинута другой группой астрономов, изучающих Бетельгейзе, ещё один красный гигант в созвездии Ориона, который вращается в 100 раз быстрее, чем ожидалось.

Новая работа по поиску коричневых карликов и планет-гигантов в областях активного звездообразования выявила их гораздо большее присутствие в таких зонах, чем предсказывала теория. Инфракрасные приборы «Уэбба» буквально рассеяли пыль и газ туманностей, позволив заглянуть в их глубины как никогда раньше. Собранные данные помогут изучить границу между самыми тяжёлыми планетами и самыми лёгкими звёздами, без чего картина жизни звёзд остаётся неполной.

Область поиска коричневых карликов в работе. Источник изображения: NASA

Тип звёзд и их эволюция в основном зависят от массы, набранной в процессе формирования. Дальше в процесс вступают обычные химия и физика, которые предопределяют, к какому классу относится новорождённая звезда и каков будет её жизненный путь. Для звёзд с большой массой всё относительно просто — яркие объекты легко наблюдать и регистрировать. В нижнем диапазоне — где планеты-гиганты пересекают границу с коричневыми карликами и наоборот — всё гораздо сложнее. Это тусклые объекты, поиск которых сам по себе является непростой задачей.

Группа учёных под руководством Адама Лангевельда (Adam B. Langeveld) из Университета Джона Хопкинса (Johns Hopkins University) решила восполнить пробел в наших знаниях о маломассивных объектах в зонах активного звездообразования. Исследование было сосредоточено на так называемом молекулярном облаке Персея в одноимённом созвездии, в частности на туманности NGC 1333, находящейся на расстоянии 960 световых лет от Солнечной системы. Ранее эта область уже изучалась камерой NIRCam телескопа «Уэбб». В ходе новой работы по туманности тщательно исследовали спектрометром телескопа — прибором NIRISS.

Телескоп наблюдал 585 объектов, из которых коричневым карликам соответствовали только 114. Из этого числа 19 объектов были уже известными коричневыми карликами, но 6 кандидатов были обнаружены впервые. Подчеркнём, что речь идёт об одиночных объектах малой массы — это либо самые лёгкие звёзды, либо одиноко летящие по Вселенной планеты-изгои. Масса всех 6 кандидатов оказалась в диапазоне от 5 до 10 масс Юпитера, что недостаточно для того, чтобы планета-гигант вела себя как коричневый карлик. Это всё ещё планеты, и остаётся не до конца понятен механизм, который выбрасывает такие объекты за пределы их родных звёздных систем.

Проделанная работа пытается ввести ограничения как на количество таких объектов в туманностях, так и на их массы, чтобы определить, являются ли они планетами или уже коричневыми карликами (звёздами). Оказалось, что блуждающих планет-гигантов в молекулярном облаке Персея оказалось намного больше, чем предполагала теория. Их доля составляет примерно 10 % от всего звёздного населения туманности, и это открытие определённо заслуживает внимания.

«Мы исследуем самые границы процесса звездообразования, — пояснил в своём заявлении ведущий автор исследования Адам Лангевельд. — Если у вас есть объект, похожий на молодой Юпитер, возможно ли, что он мог бы стать звездой при правильных условиях? Это важный контекст для понимания как формирования звёзд, так и планет».

Группа учёных из Государственного университета Пенсильвании провела глобальный анализ динамики роста сверхмассивных чёрных дыр. Данные брались из показаний рентгеновских обсерваторий и моделирования. Работа позволила проследить за тем, как сверхмассивные чёрные дыры набирали примерно 90 % своей массы за последние 12 млрд лет. Набор первоначальных 10 % массы остался тайной времён юной Вселенной, разгадать которую ещё предстоит.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Сверхмассивные чёрные дыры (СЧД) с массой более одного миллиона солнечных в основном растут за счёт двух процессов: аккреции вещества (его падения на чёрную дыру) и слияния с другими чёрными дырами. О скорости и интенсивности аккреции, которая предсказуемо увеличивает массу СЧД, можно напрямую судить по интенсивности рентгеновского излучения от этих объектов. Разогретый газ во внутренней зоне аккреционного диска попадает также на полюса СЧД, где его энергия выплёскивается вместе со струёй вещества (в джете). В рентгене это всё отлично отображается и измеряется космическими рентгеновскими обсерваториями. Рассчитать скорость набора массы по этим данным не составит труда, и в среднем она составляет одну солнечную массу в год.

Слияния чёрных дыр более сложный процесс для измерения динамики питания СЧД. Но у учёных есть наблюдения, что обычно происходит при слияниях двух и более галактик с СЧД в центрах каждой из них. Если подключить к вычислениям статистику, то моделирование даст более-менее точную оценку роста СЧД от процессов слияния. Согласно полученным данным, этот процесс соответствует приросту массы СЧД на одну солнечную каждые несколько десятилетий.

Описанные процессы набора массы сверхмассивными чёрными дырами объясняют набор лишь 90 % массы каждой из них, что произошло за последние 12 млрд лет. За оставшиеся 1,8 млрд лет после Большого взрыва у нас нет данных, как будущие СЧД смогли набрать 10 % своей массы. Это ещё предстоит выяснить, с чем сейчас, например, помогает разбираться инфракрасная обсерватория «Джеймс Уэбб». Также интересно отметить, что СЧД перестали расти примерно 8 млрд лет назад. Похоже, необходимый для их питания газ к тому времени был в основном поглощён, а процессы слияния замедлились из-за расширяющейся Вселенной.

В рамках программы NASA «Миры на заднем дворе: 9-я планета» трое астрономов-любителей обнаружили небесное тело, спешно покидающее нашу галактику. Подключение профессионалов позволило уточнить, что это, скорее всего, коричневый карлик, летящий с невероятной скоростью около 1,6 млн км/час. Это позволит ему преодолеть гравитацию галактики и унестись прочь из Млечного Пути, став первым такого рода объектом в истории наблюдений.

Художественное представление пары из сверхновой и коричневого карлика. Источник изображения: W.M. Keck Observatory/Adam Makarenko

Существует два наиболее вероятных сценария, почему объект CWISE J1249 — сверхлёгкая звезда или недоразвитая звезда в лице коричневого карлика — смог разогнаться до сверхгалактической скорости. По одному предположению, он мог быть в паре с белым карликом, который стал сверхновой и энергией своего взрыва придал партнёру по системе дополнительное ускорение. Другое предположение заключается в том, что объект CWISE J1249 родом из плотного шарового скопления, где ему довелось пролететь в зоне гравитации одной или двух чёрных дыр. Учёные пока не готовы вынести окончательное утверждение о том, как объект CWISE J1249 дошёл до такой жизни, но они обещают продолжить наблюдение.

В проекте Backyard Worlds: Planet 9 любителями обнаружено свыше 4000 коричневых карликов — тусклых объектов, так и не ставших полноценными звёздами. Их масс не хватило для запуска полноценных поддерживающих себя термоядерных реакций. Они темны и относительно холодны, поэтому лучше всего обнаруживаются в инфракрасном диапазоне. Согласно предложению NASA, любители просеивают собранные миссией NASA WISE данные в поисках как коричневых карликов, так и мифической девятой планеты в нашей системе, а также других интересных объектов.

Открытие сверхбыстрого объекта стало тем событием, которое случается один раз на миллион — неожиданным и захватывающим. Трое гражданских учёных, независимо друг от друга открывших это объект в данных WISE, стали соавторами посвящённой открытию научной работы.

Добавим, инфракрасный телескоп NASA WISE был навсегда отключён 8 августа 2024 года. Ближе к концу этого года или в начале следующего он войдёт в плотные слои атмосферы Земли и сгорит, но собранные им данные будут и дальше приносить научные открытия, что станет своеобразным памятником этой научной миссии.

Величайшая космологическая загадка современности может быть результатом ошибки измерений, сообщают учёные под руководством исследователя из Университета Чикаго (University of Chicago). Зоркие глаза «Уэбба» помогли извлечь из наблюдений данные, которые отправляют напряжённость Хаббла в диапазон погрешностей измерений. Статья об открытии ещё не прошла рецензирование, но выводы в ней интересные.

Художественное представление космического телескопа «Джеймс Уэбб». Источник изображения: NASA

Около ста лет назад Эдвин Хаббл измерил скорость разбегания галактик и выяснил, что они разлетаются, а Вселенная расширяется. Позже выяснилось удивительное: с использованием расчётов на основе одних и тех же законов физики коэффициент пропорциональности в расчётах — так называемая постоянная Хаббла, которая зависит от удалённости объекта, существенно отличается в зависимости от исходной для расчётов точки. Если измерять и считать от начала Вселенной (по измерениям реликтового излучения) то постоянная Хаббла одна (66,93 ± 0,62 (км/с)/Мпк), а если начинать считать от Земли и дальше, то другая (73,24 ± 1,74 (км/с)/Мпк). Почти 8 % разницы — это не ошибка, это разная физика, а такого в природе не должно быть.

Группа Венди Фридман (Wendy Freedman) из Чикагского университета воспользовалась данными Уэбба как наиболее точными на сегодняшний день. Учёные проанализировали свет сверхновых типа Ia в 10 ближайших галактиках, носящих название стандартных свечей за их предсказуемую яркость и динамику. Затем они воспользовались другими тремя методами определения скорости разбегания этих галактик: по состоянию красных гигантов, по углеродистым звёздам J-класса и Цефеидам — переменным звёздам с известными и предсказуемыми характеристиками.

Всё это раньше делал телескоп «Хаббл» и другие инструменты, поэтому вся надежда была на возросшую точность измерений с помощью инфракрасных приборов «Уэбба». И результат себя оправдал! Два первых метода (гиганты и J-звёзды) дали показатели, близкие к «реликтовому»: 69,85 (км/с)/Мпк и, соответственно, 67,96 (км/с)/Мпк. Из стройного ряда вылетели лишь Цефеиды, показав значение 72,04 (км/с)/Мпк. В среднем измеренная «Уэббом» постоянная Хаббла составила 69.96 ± 1,05 (км/с)/Мпк, что близко к Стандартной модели и практически устраняет противоречия или необходимость в напряжённости Хаббла. Никаких противоречий в современной космологической модели нет, считают учёные. Во всяком случае, они сделали шаг в сторону их ликвидации.