Исследователи космоса

Гигантский солнечный протуберанец над поверхностью нашего светила 12 июля 2023 года.

Вверху показаны для сравнения размеры Луны, Земли, Сатурна (без колец) и Юпитера.

Необычное затмение у Марса. Спутник Деймос скрывается за более крупным спутником Фобосом. Анимация из кадров, полученных аппаратом Mars Express.

Ещё посты про:

Транзит Фобоса по диску Солнца

Транзит Деймоса по диску Солнца

Благодаря космическому телескопу Джеймса Уэбба (JWST) астрономы решили небесную загадку почти четырехлетней давности, обнаружив нейтронную звезду, спрятанную в сердце сверхновой 1987A, расположенной на расстоянии около 170 000 световых лет от нас в Большом Магеллановом облаке.

Нейтронные звезды — это объекты, рождающиеся в результате гравитационного коллапса массивной звезды, как правило, после того, как она исчерпала свое ядерное топливо. При разрушении ядра экстремальные условия давления и плотности заставляют электроны прижиматься к протонам, превращая их в нейтроны в результате ядерных реакций.

На этом этапе вещество звезды сжимается и достигает необычайно высокой плотности. Представьте себе массу, сравнимую с массой Солнца, но сжатую в сферу диаметром около двадцати километров.

Тайна раскрыта благодаря телескопу Джеймса Уэбба

Сверхновая 1987A - результат взрыва массивной звезды, примерно в восемь-десять раз более массивной, чем Солнце. Обнаруженная 37 лет назад, эта вспышка произошла около 160 000 лет назад в Большом Магеллановом Облаке, небольшой галактике-спутнике Млечного Пути, и стала самой близкой и яркой сверхновой, наблюдавшейся в течение примерно 400 лет. Напомним, что эти события играют важнейшую роль в рассеивании таких элементов, как углерод, кислород, кремний и железо, по всей Вселенной, формируя основу для будущих звезд, планет и, возможно, даже жизни.

Объект, лежащий в основе сверхновой 1987A, предположительно был нейтронной звездой, хотя возможность существования черной дыры не исключалась. Сложность обнаружения нейтронной звезды заключалась в толстом слое газа и пыли, выброшенном во время первоначального взрыва. Он действовал как радиоэкран.

Открытие стало возможным благодаря использованию чувствительного инфракрасного прибора телескопа "Джеймс Уэбб", способного проникать сквозь пыль. Выбросы ионизированного аргона и серы из центра сверхновой стали доказательством присутствия нейтронной звезды. Эта ионизация была вызвана излучением, испускаемым нейтронной звездой.

Нейтронная звезда неопределенной природы

Команда определила, что этот объект примерно в десять раз менее светлый, чем Солнце. Однако его точная природа остается загадкой. Исследователи выдвинули две возможные идеи. Первая заключается в том, что эта нейтронная звезда может быть плотным ядром, называемым пульсаром, который выбрасывает частицы во всех направлениях. Вокруг этого пульсара можно представить себе некое облако, называемое туманностью пульсарного ветра. Вторая идея заключается в том, что эта нейтронная звезда может быть просто более классической, без всякой искусственности вокруг нее.

Дальнейшие наблюдения с помощью телескопа могут разрешить эти вопросы и определить, какой из этих двух сценариев наиболее правдоподобен.

Пролетая через самый край пояса Койпера — обширной внешней зоны Солнечной системы за орбитой Нептуна, населенной сотнями тысяч ледяных и каменистых астероидов, — космический аппарат New Horizons продолжает собирать данные, которые помогут нам лучше понять этот регион.

Здесь, почти в 60 раз дальше от Солнца, чем Земля, объекты пояса Койпера (ОПК) часто сталкиваются друг с другом, а частицы пыли, поднятые этими ударами, разлетаются в окружающее пространство. Однако, согласно моделям ученых, в пределах 2 миллиардов километров внутри пояса Койпера плотность ОПК и пыли должна уменьшиться вплоть до полного отсутствия.

Недавно прибор New Horizons Venetia Burney Student Dust Counter (SDC) обнаружил гораздо более высокие уровни пыли, чем ожидалось, на том участке, который до сих пор считался внешним краем пояса Койпера. Согласно наблюдениям этой миссии, этот край может простираться на миллиарды километров дальше, чем предполагается в настоящее время. А может быть, существует и второй пояс в дополнение к уже известному.

Ошеломляющие данные, но не уникальные

Последние поразительные результаты были получены в течение трех лет, пока New Horizons находился на расстоянии 45-55 астрономических единиц (АЕ) от Солнца (1 "АЕ" - это расстояние между Землей и Солнцем, около 150 миллионов километров). И их специально искали ученые из команды миссии. Ведь с помощью земных обсерваторий, таких как японский телескоп Субару на Гавайях, они также обнаружили ряд ОПК далеко за пределами традиционного внешнего края пояса Койпера.

Считалось, что этот внешний край, где плотность объектов начинает уменьшаться, находится на расстоянии около 50 АЕ. Однако новые данные свидетельствуют о том, что пояс может простираться до 80 АЕ и даже дальше.

Дополнительные доказательства были получены с помощью прибора SDC, разработанного и построенного студентами Лаборатории атмосферной и космической физики (LASP) при Университете Колорадо в Боулдере. SDC обнаружил микроскопические зерна пыли, образовавшиеся в результате столкновений между астероидами, кометами и другими объектами пояса Койпера во время длительного путешествия New Horizons по Солнечной системе.

Действительно ли мы уверены?

SDC подсчитывает и измеряет размеры пылевых частиц, предоставляя информацию о скорости столкновения небесных тел во внешней части Солнечной системы. Высокие показатели, полученные в последнее время, позволяют предположить, что гипотеза о гораздо большем, чем ожидалось, крае пояса Койпера как никогда вероятна.

Другая, возможно, менее вероятная возможность заключается в том, что радиационное давление и другие факторы выталкивают пыль, образовавшуюся во внутреннем поясе Койпера, за пределы 50 АЕ. Возможно, "Новые горизонты" также столкнулись с более короткоживущими частицами льда. Они не могут достичь внутренних частей Солнечной системы и пока не учитываются в существующих моделях пояса Койпера.

Несомненно то, что "Новые горизонты" впервые в истории проводят прямые измерения межпланетной пыли далеко за пределами Нептуна и Плутона. Поэтому каждое наблюдение потенциально может привести к открытию. Алекс Донер, ведущий автор исследования, выпускник физического факультета Университета Колорадо в Боулдере и глава SDC, сказал:

"Идея о том, что мы, возможно, обнаружили расширенный пояс Койпера с совершенно новой популяцией объектов, сталкивающихся и производящих больше пыли, дает еще один ключ к разгадке тайн самых отдаленных регионов Солнечной системы".

Работа "New Horizons" тем временем продолжается

Миссия New Horizons была продлена в октябре 2023 года. Ожидается, что у него будет достаточно топлива и энергии, чтобы работать до 2040 года на расстоянии более 100 АЕ от Солнца. На таком расстоянии SDC сможет даже зафиксировать переход зонда в область, где в пылевой среде преобладают межзвездные частицы.

Это означает, что вместе с дополнительными наблюдениями с помощью телескопов с Земли у "Новых горизонтов" есть уникальная возможность узнать больше о ОПК, источниках пыли и протяженности пояса Койпера. Но также и о межзвездной пыли, а значит, и о пылевых дисках вокруг других звезд.

"Эти новые научные результаты, полученные с помощью New Horizons, могут стать первым случаем, когда космический аппарат обнаружил новую популяцию тел в нашей Солнечной системе", — сказал Алан Стерн, руководитель миссии New Horizons. "Не терпится увидеть, как далеко удастся зайти за пределы этих высоких уровней пыли в поясе Койпера".