астрономия

Чтобы вы понимали насколько Астрономам скучно живётся. Узрите Барнард 252 или как назвал человек нашедший его "туманность Дельфин, находится в созвездии Скорпиона".

Некоторые могут подумать что я тупо сфоткал песок, но не будь все так просто..., это 500 миллионов звезд в центре галактики Андромеды.

Наша Галактика оказалась экстраординарно бедной

Космический телескоп «Гайя» позволил оценить скорость движения рекордного количества звезд в Млечном Пути, и новые данные оказались крайне неожиданными. Дело не только в том, что его масса упала во много раз: стало ясно, что сама структура Галактики не такая, как думали раньше.

Космический телескоп «Гайя» на фоне диска нашей Галактики

Примерно полвека назад астрономы обнаружили, что внешние части галактических дисков вне Млечного Пути вращаются значительно быстрее, чем должны бы. Скажем, в Солнечной системе планеты, близкие к Солнцу, вращаются быстро, а более далекие — медленно, и это кажется логичным следствием ослабевания действующего на них притяжения светила. А вот в иных галактиках внешние области вращаются без убывания скоростей вращения — как будто их раскручивает какая-то огромная, но невидимая масса (темная материя).

Это наблюдение совершило революцию в космологии и в итоге в физике. Но оценить, как обстоят дела со скоростями вращения в других галактиках, оказалось намного проще, чем сделать это «у себя дома».

Наблюдать за крупным объектом, находясь внутри него, сложно: например, с нашего места в Галактике видеть другие ее части мешают не только пыль и газ, но и центральная ее часть (что находится за ней — прямыми наблюдениями проверить очень сложно). Революцию в вопросе произвел лишь космический телескоп «Гайя», запущенный 10 лет назад и работающий в точке Лагранжа L2, в полутора миллионов километров от Земли. Он может наблюдать более миллиарда звезд — рекордный показатель в истории астрономии. Однако обработка такого объема данных занимает массу времени и очень сложна.

Поэтому только сейчас в журнале Astronomy and Astrophysics вышла статья, суммирующая данные «Гайи» о скоростях вращения звезд в диске Млечного Пути. Она во многом опирается на результаты наблюдений и работы, вышедшие по этой теме ранее. Авторы новой статьи составили кривые, показывающие скорости вращения звезд в различных частях нашей галактики. Поскольку эти скорости определяются действующей на эти звезды гравитацией, именно по ним можно узнать реальную массу Млечного Пути, которая до этого оставалась объектом ожесточенных дискуссий.

Работа принесла два больших сюрприза. Во-первых, оказалось, что Млечный Путь не показывает ускоренного вращения краев галактического диска, как почти все сколько-нибудь хорошо изученные спиральные галактики, кроме нашей. На расстоянии от 63 до 86 тысяч световых лет от центра Млечного Пути скорость вращения его звезд вокруг галактического центра падает в среднем на 30 километров в секунду. Это не так мало: например, Солнце вращается вокруг ядра Галактики со скоростью 230 километров в секунду. Фактически убывание скоростей вращения звезд в нашей Галактике выглядит как «кеплеровское замедление», сходное с тем, что видно для внешних планет Солнечной системы. И не наблюдаемое пока в других галактиках Вселенной, похожих на нашу.

Это не значит, что темной материи у нас нет: по расчетам авторов новой работы, ее здесь втрое больше, чем обычной. Проблема в том, что для других спиральных галактик это соотношение — шесть к одному, то есть вдвое больше.

Кривая изменения средней скорости звезд в диске Млечного Пути по мере удаления от его центра. Вначале скорость резко возрастает, однако после 15 тысяч парсек начинает снижаться. Такой картины нет в других спиральных галактиках сходной светимости

Второй большой сюрприз: масса Млечного Пути оказалась равна примерно 200 миллиардам масс Солнца. Это примерно в пять раз меньше прошлых общепринятых оценок (триллион солнечных масс) и заметно меньше, чем у других спиральных галактик тех же размеров, что наша, наблюдаемых астрономами. Из этого следует, что оценки масс галактик — спутников Млечного Пути (например, Большого Магелланова облака) нужно пересматривать «вниз», причем довольно сильно.

Авторы исследования отметили, что, согласно их результатам, Млечный Путь оказывается экстраординарно редкой и экстраординарной бедной материей Галактикой. Причины этого пока не ясны.

Среди возможных объяснений ученые приводят то, что после 8-10 миллиардов лет назад наша Галактика практически не испытывала крупных слияний и поглощений (то есть не присоединяла к себе другие галактики). В то же время большинство других наблюдаемых спиральных галактик испытывали крупные слияния не позднее шести миллиардов лет назад. Возможно, что и малое число поздних слияний и малое количестве темной материи у нас как-то связано с тем, что строение рукавов в нашей галактике несколько отличается от большинства наблюдаемых спиральных.

Другое объяснение: «Гайя» использует иные методы для учета скоростей движения галактик. Если с ней что-то не так, то новые результаты по массе и скоростям в Млечном Пути тоже некорректны. В каком-то смысле такой вариант не менее потрясающий, чем первый, поскольку на точности цифр «Гайя» основывается немало выводов астрономов за последние годы.

Отдельно отметим, что если цифры «Гайи» все же корректны, то гипотеза модифицированной ньютоновской динамики (МОНД) неверна. Модифицированная ньютоновская динамика — это теория, предполагающая, что гравитация имеет разную силу для разных расстояний. То есть это объяснение, полностью альтернативное современной физической картине мира, основанной на теории относительности, несовместимой с таким подходом.

МОНД долгие годы пользовалась определенной популярностью, поскольку позволяет и объяснить слишком быстрое вращение дисков других галактик, и не искать темную материю, которая объясняла бы такое вращение. Но, если в нашей Галактике никакого быстрого вращения периферических частей галактического диска нет, а есть кеплеровское замедление его звезд, то МОНД, очевидно, неверна: гравитация не может ослабевать с расстоянием везде, кроме Млечного Пути.

Зато другие подходы — конкретнее, темная материя — с новой работой получили серьезное подтверждение. Количество темной материи в разных галактиках может различаться в рамках самых разных гипотез о ее природе. Теперь осталось лишь выяснить, какая именно из них верна: та, что опирается на данные гравитационного телескопа LIGO, или какие-то иные.

Статья спизжена отсюда

Объект Хербига — Аро HH 211 на свежем снимке Джеймса Уэбба Такие объекты – это небольшие участки туманностей, связанные с молодыми звёздами. Они образуются, когда газ, выброшенный звёздами, вступает во взаимодействие с близлежащими облаками газа и пыли на скоростях в несколько сотен километров в секунду.

Северное сияние. 57°

Три дня назад от Солнца оторвался кусок плазмы. Да не просто оторвался, а как давай лететь в нашу сторону! И что вы таки думаете? Вчера вечером он как возьми да прилети!

На другой планете впервые нашли признаки вещества, которое на Земле вырабатывают водоросли

Наблюдения за экзопланетой в ста с лишним световых лет от нас позволили выявить в ее атмосфере газы, которые могут указывать на поверхностный водный океан. Еще там нашли признаки органического соединения, которое на Земле выделяют только живые организмы.

Экзопланета K2-18 b в представлении художника

В 2015 году на орбите звезды красного карлика K2-18 в созвездии Льва космический телескоп NASA «Кеплер» обнаружил экзопланету, которую обозначили как K2-18 b. Расстояние от нее до Земли — 120 световых лет, а само открытие было сделано с помощью транзитного метода. Он основан на обнаружении падения светимости звезды во время прохождения планеты перед диском родительского светила.

Дальнейшие наблюдения за K2-18 b, проведенные космическими телескопами «Спитцер» и «Хаббл», показали, что экзопланета в 8,6 раза массивнее Земли, а ее радиус в 2,6 раза больше земного. В ее атмосфере много водяного пара, есть водород и гелий.

Помимо этого, выяснилось, что K2-18 b вращается в так называемой зоне обитаемости — на таком расстоянии от родительской звезды, на котором планета получает необходимое количество тепла, чтобы вода на ее поверхности не превращалась в лед, а существовала в жидком состоянии.

Размер обитаемой зоны, уровень радиации, частота вспышек и продолжительность жизни звезд разного типа: красных (сверху), оранжевых (в центре) и желтых (снизу) карликов

Размер обитаемой зоны для разных типов звёзд

Иными словами, K2-18 b оказалась «суперземлей» — миром, масса которого превышает массу Земли, но меньше массы Нептуна, обладающим гелиево-водородной атмосферой с водными облаками и находящимся в «зоне обитаемости». В 2020 году ученые предположили, что на поверхности экзопланеты находится водный океан, кроме того, она может быть пригодна для поддержания жизни земного типа.

Чтобы оценить вероятность такого сценария, необходимо глубже исследовать состав атмосферы K2-18 b, ведь по наличию определенных газов можно понять, какие условия там существуют. Проблема в том, что подобные экзопланеты довольно сложно изучать, их буквально затмевает свет гораздо более крупных родительских звезд. Для детального анализа подходят лишь немногие методы исследования экзопланет, к тому же для полноты картины наблюдения важно проводить более чувствительными приборами с высокой разрешающей способностью.

К счастью, такие инструменты у людей имеются — самый большой и мощный космический телескоп в истории человечества «Джеймс Уэбб». Группа астрономов из Кембриджского университета (Великобритания) задействовала эту орбитальную обсерваторию, чтобы проанализировать свет родительского светила экзопланеты K2-18 b, проходящий через ее атмосферу, и определить наличие газов. Во время прохождения экзопланеты на фоне диска звезды свет последней проникает в верхние слои атмосферы экзопланеты, поэтому, изучая спектр этого света, можно выявить химические элементы, которые присутствуют в атмосфере космического тела. Результаты работы британские астрономы готовят к публикации в The Astrophysical Journal Letters, сейчас с ними можно ознакомиться на сайте ESA.

Данные, полученные телескопом «Уэбба», показали, что в атмосфере K2-18 b присутствуют углекислый газ (CO2), метан (CH4) и углерод (С). Наличие метана и углекислого газа в атмосфере экзопланеты, как предположили исследователи, подтверждает гипотезу о том, что под гелиево-водородной газовой оболочкой K2-18 b находится жидкий океан.

Метан легко разрушается под воздействием ультрафиолета, поэтому для поддержания его уровня в атмосфере необходимы постоянные источники. На Земле основные природные источники метана — озера, океаны, болота и живые организмы.

Спектры K2-18 b, полученные с помощью приборов «Уэбба» NIRISS (устройство формирования изображения в ближнем инфракрасном диапазоне и бесщелевой спектрограф) и NIRSpec (спектрограф ближнего инфракрасного диапазона). В атмосфере экзопланеты выявлено наличие метана, углекислого газа, а также признаки молекул диметилсульфида

Также телескоп обнаружил в атмосфере K2-18 b признаки молекулы органического соединения диметилсульфида (CH3SCH3). На нашей планете это продукт жизнедеятельности бактерий, еще его выделяют микроскопические водоросли, то есть на Земле диметилсульфид в скольких-нибудь заметных количествах производят только живые организмы.

«Результаты нашего исследования стали возможны благодаря беспрецедентной чувствительности "Уэбба", телескоп помог обнаружить спектральные особенности K2-18 b всего за два прохождения экзопланеты на фоне диска родительской звезды. Для сравнения, одно наблюдение транзита с "Уэбба" обеспечило точность, сопоставимую с восемью наблюдениями транзита с "Хаббла", проведенными в течение нескольких лет и в относительно узком диапазоне длин волн», — объяснил один из авторов исследования Субхаджит Саркар.

Ученые пока не делают поспешных выводов о том, что K2-18 b может быть пригодна для жизни земного типа. Они подчеркнули, что для подтверждения этой гипотезы нужны дальнейшие наблюдения, которые позволят точнее определить концентрацию диметилсульфида в атмосфере экзопланеты.

В будущих исследованиях британские астрономы планируют использовать спектрометр «Джеймса Уэбба» MIRI (прибор среднего инфракрасного диапазона), который, как надеются ученые, подтвердит их выводы и поможет измерить концентрацию газов в атмосфере, что еще больше прояснит, какие условия существуют на K2-18 b.

Стоит отметить, что хотя экзопланета находится в «зоне обитаемости» и, как теперь стало известно, в ее атмосфере содержатся молекулы метана, углекислого газа и углерода, это не означает, что на K2-18 b может быть пригодная для жизни обстановка. Большой размер экзопланеты (радиус в 2,6 раза больше земного) говорит о том, что значимую часть ее «внутренностей» может занимать мантия изо льда, как на Нептуне. С другой стороны, если там на поверхности плещется жидкий океан, он может быть слишком горячим, чтобы поддерживать жизнь.

Статья спизжена отсюда

Разгорается северное сияние. Вид на стредних широтах

Мужчина запечатлел МКС в свой телескоп

Ученые нашли самую холодную звезду, все еще излучающую радиоволны

Астрономы из Сиднейского университета обнаружили крошечную тусклую звезду — самую холодную из когда-либо зарегистрированных в радиодиапазоне.

Типичный коричневый карлик крупнее Юпитера

Температура поверхности типичных звезд измеряется тысячами градусов Цельсия: к примеру, на поверхности Солнца температура составляет около 5600 градусов, хотя наше светило относительно холодное в сравнении с некоторыми другими звездами. А на поверхности белого карлика Сириус B в 8,6 светового года от нас температура впятеро выше — почти 25 тысяч градусов.

Однако есть звезды, еще более холодные, чем Солнце, и астрономы из Сиднейского университета (Австралия) смогли обнаружить чрезвычайно холодную звезду, до сих пор излучающую радиоволны. «Ультрахолодный» коричневый карлик WISE J062309.94–045624.6, находящийся в 37 световых годах от Земли, оказался холоднее обычного костра на нашей планете: его температура составляет лишь 425 градусов Цельсия, тогда как температура горения дерева — около 500-800 градусов.

Это не самая холодная звезда в истории — она все еще горячее карликовой звезды WISE 1828+2650, температура поверхности которой может опускаться ниже нуля, — но первая, открытая с помощью методов радиоастрономии. Поскольку коричневые карлики малоактивны, они обычно не создают магнитных полей, генерирующих радиоизлучение, которое можно зафиксировать с помощью земных телескопов.

Меньше десяти процентов обнаруженных коричневых карликов активны в радиодиапазоне, и, возможно, WISE J062309.94–045624.6 создает магнитные поля за счет быстрого вращения вокруг собственной оси: когда магнитное поле вращается со скоростью, отличной от скорости ионизированной атмосферы карлика, оно может создавать электрический ток. В этом случае считается, что радиоволны создаются притоком электронов в область магнитного полюса звезды — в сочетании с вращением коричневого карлика это вызывает регулярно повторяющиеся радиовсплески.

Такие звезды — своеобразное переходное звено между крупнейшими газовыми гигантами, подобными Юпитеру, и самыми маленькими звездами, на которых протекают ядерные реакции. Любопытно, что WISE J062309.94–045624.6 меньше Юпитера, но при этом как минимум вчетверо массивнее его (Солнце массивнее Юпитера в 1000 раз).Такие звезды — своеобразное переходное звено между крупнейшими газовыми гигантами, подобными Юпитеру, и самыми маленькими звездами, на которых протекают ядерные реакции. Любопытно, что WISE J062309.94–045624.6 меньше Юпитера, но при этом как минимум вчетверо массивнее его (Солнце массивнее Юпитера в 1000 раз).

Статья спизжена отсюда

Физик увеличил возраст Вселенной вдвое

С новым днём, пидоры!

Согласно новому исследованию канадского физика, возраст Вселенной может достигать 26,7 миллиарда лет. Эта гипотеза бросает вызов доминирующей космологической модели и весьма сложно доказуема, но при этом может ответить на некоторые проблемные вопросы ранней Вселенной.

Эволюция Вселенной, начиная с Большого Взрыва слева, за которым следует появление Космического Микроволнового Фона. Формирование первых звезд завершает космические темные века, за которыми следует образование галактик

В течение многих лет астрофизики рассчитывали возраст нашей Вселенной, измеряя время, прошедшее с момента Большого взрыва, и изучая самые старые звезды на основе красного смещения света, исходящего от далеких галактик. Делали это так: все сверхновые типа Ia (надежно опознаваемые по спектру) имеют близкую энергию вспышки, однако их наблюдаемая яркость разная, поскольку они находятся на разном расстоянии от Земли. Сравнивая яркость этих «стандартных свечей космологии», можно понять, насколько удалены от нас те галактики, в которые входят эти сверхновые.

Затем астрономы обнаружили, что объекты, которые таким методом определены как далекие, выглядят очень красными в сравнении со сходными объектами, определенными как близкие (космологическое красное смещение). Чтобы объяснить эту странность, сначала предложили модель «утомленного света» — что фотоны с расстоянием теряют энергию, отчего становятся более «красными» (то есть более длинноволновыми). Это объяснение не работало по целому ряду причин, включая, например, ту, что вспышки сверхновых в далеких областях Вселенной длятся, на взгляд астрономов, дольше, чем в близких.

Поэтому вместо гипотезы «утомленного света» увеличение красного смещения с расстоянием объяснили общей теорией относительности. Согласно ей красное смещение — нормальный исход для фотона, летящего через пространство-время, которое расширяется. Это объясняло и то, почему вспышки сверхновых в ранней Вселенной шли дольше, чем в ближней: из-за растягивания фотонов от далеких сверхновых астрономы наблюдали кажущееся замедление времени для событий в ранней Вселенной. По расчетам в рамках этого подхода, наблюдаемое красное смещение от далеких галактик дает четко определенную скорость их удаления друг от друга за счет расширения Вселенной — примерно 70 километров в секунду на мегапарсек. Если поделить расстояние между далекими галактиками и нами на эту величину, получается 13,8 миллиарда лет — выходит, Большой взрыв, породивший нынешнюю Вселенную, случился именно тогда.

Сложности с возрастом

Однако в последний десяток лет начали накапливаться слабо совместимые с классической моделью развития Вселенной данные. Существуют некоторые очень древние звезды, такие как Мафусаил (HD 140283) и другие, которые должны были сформироваться 13,5 миллиарда лет назад. Между тем до сих пор считалось, что между Большим взрывом и образованием первых звезд должны были пройти многие сотни миллионов лет. Также ученые обнаружили некоторые галактики из ранней Вселенной, находящиеся на продвинутой стадии космической эволюции: хотя они видны нам такими, какими были лишь через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, они содержат относительно богатые тяжелыми элементами звезды, для формирования которых требуется большое время звездной эволюции.

Чтобы разрешить это противоречие, профессор Раджендра Гупта (Rajendra Gupta) из Оттавского университета (Канада) предложил объединить гипотезу «усталого света» с объяснением красного смещения через расширение Вселенной в рамках теории относительности. Работу на эту тему ученый опубликовал в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

По мнению астрофизика, в сочетании с моделью усталого света обретают смысл и гипотезы о том, что фундаментальные физические константы, управляющие взаимодействием между частицами, могут меняться со временем. Включая те константы, на основании которых вычисляются космологическое красное смещение и возраст Вселенной.

Если константы действительно меняются таким образом, то временные рамки формирования ранних галактик, наблюдаемых на больших красных смещениях, могут быть увеличены с нескольких сотен миллионов лет до нескольких миллиардов лет. Это дает больше времени на развитие галактик и появление старых звезд в ранней Вселенной. В итоге Гупта предположил, что вероятный возраст Вселенной — 26,7 миллиарда лет, то есть примерно вдвое больше современных оценок.

Новые ответы, новые вопросы

В своем подходе Гупта пытается убрать противоречия между наблюдаемым в рамках теории относительности небольшим возрастом Вселенной (13,8 миллиарда лет) и очень зрелыми галактиками, которые астрономы открыли в последний десяток лет. Скажем, галактике HD1 — 13,463 миллиарда лет, она образовалась лишь через 324 миллиона лет после Большого взрыва. При этом она еще очень яркая, на уровне многих современных галактик. Современная мейнстримная космология не может объяснить, как за такое короткое время могло появиться достаточное количество звезд, нужное для образования яркой галактики. Неудивительно, что на этом фоне Гупта обратился к гипотезе конца 1920-х об утомленном свете.

Однако его работа, во-первых, объяснила далеко не все слабые места «утомленного света». Например, если бы фотоны «утомлялись» с расстоянием, то спектр реликтового излучения (от момента Большого взрыва) выглядел бы совсем не так, как сейчас. Теоретически, произвольно меняя физические константы (исходя из предположения Гупты, что они меняются со временем), можно попробовать объяснить и это, но тут наступает «во-вторых».

Второй слабостью подхода Гупты следует назвать то, что его крайне сложно проверить, если это вообще возможно. Если мы будем исходить из того, что физические константы в ранней Вселенной менялись, можно объяснить почти любые наблюдения из нее. Но подтвердить, менялись ли они описанным образом, мы не можем, поскольку эксперименты в ранней Вселенной недоступны. Следовательно, гипотеза Гупты слабо проверяема, что ставит ее на грань ненаучности.

Альтернативные мнения

Есть и другие попытки объяснить существование очень зрелых галактик в очень ранней Вселенной — на основе одной только теории относительности и без привлечения экзотических гипотез типа «утомленного света» или изменяющихся со временем физических констант. По мнению сторонников этой точки зрения, наша Вселенная — циклическая, претерпевающая сжатия с последующим расширением.

При этом из одного цикла Вселенной в другой переходит значительная популяция «реликтовых» черных дыр, служащих «семенами» для быстрого формирования галактик и такого же быстрого начала звездообразования в них. Наиболее полная на сегодня теория из такого ряда изложена в вышедшей в 2023 году книге физика Николая Горькавого «Осциллирующая Вселенная». В рамках нее возраст Вселенной тоже превышает 13,8 миллиарда лет (столько прошло лишь с последнего Большого взрыва), но уже не вдвое, а в огромное количество раз.

Статья спизжена отсюда