«Джеймс Уэбб» подтвердил обнаружение самой древней галактики, которую видело человечество
Во вторник в журнале Nature Astronomy вышла прошедшая рецензию статья, которая утвердила статус самой древней из наблюдаемых галактик. Объект JADES-GS-z13-0 образовался через 320 млн лет после Большого взрыва. На нынешнем отрезке жизни Вселенной это всего 2 % от её существования. Открытие бросает вызов нашему чёткому пониманию эволюции звёзд, галактик и даже самой Вселенной.
Галактика JADES-GS-z13-0 и три других подобных объекта в ранней Вселенной были обнаружены летом прошлого года в первых обзорах космической обсерватории «Джеймс Уэбб». Это были фотометрические обзоры, которые не позволяют оценить истинное расстояние или, если угодно, возраст галактик. Об удалённости светящихся объектов во времени говорит их спектр. Точнее, анализ линий спектра молекулярного водорода и поиск так называемого предела Лаймана (длина волны 91,15 нм). Спектр обрывается на этой границе, и это служит точкой отсчёта для вычисления величины красного смещения объекта и его удалённости от нас.
Учёные из международной группы астрономов использовали инфракрасные спектрографы «Джеймса Уэбба» для вычисления красного смещения четырёх галактик в ранней Вселенной: JADES-GS-z10-0, JADES-GS-z11-0 и JADES-GS-z12-0 и JADES-GS-z13-0. И если до этого все четыре галактики были кандидатами в своей категории, то после спектрального анализа и публикации статьи они стали тем, чем являются — первые три галактики находятся на отрезке менее 450 млн лет после Большого взрыва и их красные смещения, соответственно, равны 10,38, 11,58 и 12,63, а четвёртая и вовсе рекордсмен!
Самой далёкой от нас стала галактика JADES-GS-z13-0 со смещением 13,2 или обнаруженная через 320 млн лет после Большого взрыва. Прежний рекорд был установлен в наблюдениях «Хаббла» — галактика GN-z11 со смещением 10,95 или на этапе 400 млн лет после Большого взрыва.
Также изучение всех четырёх объектов показало, что они имеют массы примерно 100 млн солнечных масс, что для первых галактик нормально. Наш Млечный Путь, например, имеет массу 1,5 трлн солнечных масс. При этом в юных галактиках происходит активное звездообразование (относительно их масс) — каждый год там рождается примерно по три звезды массы Солнца. Кроме того, как положено юным галактикам, они бедны на металлы или на химические вещества тяжелее гелия.
В принципе, открытие галактик в такой ранний период эволюции Вселенной крайне познавателен, но не столь необычен. Необычность, которая бросает вызов нашим знаниям о Вселенной, в том, что таких объектов много больше и они более активны, чем считалось ранее. Тот же «Джеймс Уэбб» обнаружил чуть позже шесть очень массивных галактик в ранней Вселенной, где им быть в теории не положено, но они там есть.
Сильная вспышка на Солнце
Сильную вспышку на Солнце зафиксировали ученые 6 апреля, она уже привела к нарушениям коротковолновой радиосвязи. Кроме того, ученые предполагают, что завтра, 7 апреля, на Солнце возникнет еще одна вспышка.
Больше новостей в телеграмм канале ETR https://t.me/ETRNEW
"В ОЖИДАНИИ СИГНАЛА"
Вселенская перенастройка: Странный объект в космосе внезапно направил радиосигнал прямо на Землю
Астрономы улавливают его сигналы уже много лет, но недавно он по неизвестным причинам резко изменил направление вещания так, чтобы землянам его было максимально хорошо "слышно".
На этом фото — не тот объект, о котором идёт речь, но он очень хорошо помогает понять суть произошедшего. Мы видим галактику в созвездии Центавра, и в центре у неё (как и, собственно, практически у всех галактик) — сверхмассивная чёрная дыра. К примеру, в центре нашего Млечного Пути находится чёрная дыра массой в четыре миллиона Солнц. А помимо диска самой галактики на этом снимке прослеживаются мощнейшие струи плазмы, которые вырываются из точек у полюсов чёрной дыры. То есть галактический диск обосновывается вокруг её экватора, а из полюсов извергаются вот такие струи. Их называют релятивистскими джетами.
По мнению учёных, они исходят всё-таки не из самой чёрной дыры (она из себя ничего или почти ничего не выпускает), а из облака окружающего вещества в непосредственной близости от неё — аккреационного диска. Эти джеты могут простираться на многие миллионы световых лет и мчатся на скорости, очень близкой к скорости света. Возникает даже иллюзия их сверхсветового движения.
Но струи эти исходят из чёрных дыр вовсе не в каждой галактике во Вселенной, а только в галактиках очень активных и потому очень ярких. А активные и яркие они, как поняли учёные, в силу своей молодости: это галактики-"подростки". Вообще, ещё Эдвин Хаббл проанализировал множество и великое разнообразие увиденных им галактик и пришёл к такому выводу: "новорождённая" галактика — это галактика эллиптическая, то есть овальное облако. Потом она делается линзовидной, то есть выпуклым диском. И только потом эта линза превращается в спираль. Так что мы живём во взрослой галактике. Когда Млечный Путь состарится, его великолепные рукава рассеются и он превратится в бесформенное облако — неправильную галактику.
Активные галактики, или галактики с активными ядрами, встречаются эллиптические либо линзовидные. Молодые. И ещё одно проявление их юности — идущее от них мощное радиоизлучение. Оно настолько сильнее, чем у всех остальных галактик, что для них даже есть специальный термин — радиогалактики.
Так вот, именно в таком виде, как и показанная выше галактика Центавр А, и привыкли наблюдать загадочный объект PBC J2333.9-2343. Он находится более чем в 650 миллионах световых лет от нас. Для сравнения, ближайшая к нам галактика Андромеды отстоит от нас на 2,5 миллиона световых лет. То есть этот объект выглядел как молодая радиогалактика с вот такими же релятивистскими струями. И струи эти простирались по небу в разные стороны на все четыре миллиона световых лет. Значит, они покрывали собой расстояние в полтора-два раза больше, чем между нами и Андромедой.
Но недавно PBC J2333.9-2343 понаблюдали снова и этих двух гигантских джетов уже не увидели. А вместо них прослеживался один, который занимал видимый участок неба протяжённостью всего-навсего 172 световых года. Астрофизики со всей ответственностью заявляют, что так внезапно "выключиться" релятивистские струи плазмы абсолютно не могут. Поэтому они пришли к удивительному выводу: эта предполагаемая радиогалактика неожиданно резко развернулась градусов на 90 — и теперь один из её джетов "смотрит" прямо на нас. Может быть, и не совсем идеально точно на Землю, но, по некоторым измерениям, под углом всего градуса в три. Опять же, для иллюстрации: вот молодая эллиптическая галактика М87 со струёй плазмы, направленной более-менее в нашем направлении. Соответственно, у PBC J2333.9-2343 она бы "била" практически в объектив.
А когда так происходит, то объект становится уже настолько ярким, что его даже классифицируют по-другому: как блазар. Этот термин обыгрывает английское слово blaze — "полыхать". Хотя астрофизики всё больше склоняются к тому, что радиогалактики и блазары — это на самом деле одно и то же, просто расположено по-разному по отношению к нам: у одних джеты смотрят, грубо говоря, влево и вправо, а у других — перпендикулярно, один джет направлен к Земле. Но самый интересный вопрос, что же этот объект могло так развернуть? Предполагают, что галактика могла столкнуться с другой галактикой. А может быть, это какое-то ещё не изученное проявление её молодости.
Адель Романенкова
Полярное сияние рисуем
Для тех, у кого нет возможности посмотреть Полярное сияние вживую, скачивайте удобные рисовалки (например https://www.sketchbook.com/) и рисуйте, может станет легче. А может нет.
Сигнал из созвездия Стрельца: Загадочная яркая вспышка в космосе не поддаётся научному объяснению
Данные многочисленных наблюдений этого феномена слабо согласуются с тем, что о нём знают учёные.
Поразительно уже то, что объект (то есть источник излучения) находится в двух миллиардах и 400 миллионах световых лет от нас, и при таком расстоянии он породил мощнейшую подобную вспышку за всю историю астрономических наблюдений. Какой-то фантастикой выглядит сам факт, что в такой невообразимой дали вообще можно что-либо зафиксировать. Как пишут учёные, объект был раз в 70 ярче любого из подобных ему, какие только приходилось видеть. Такое событие, по представлениям астрофизиков, случается раз в тысячи лет. Как пишут в Европейском космическом агентстве, это может быть единственный случай за всю историю человеческой цивилизации.
Объект получил название GRB 221009A и находится в созвездии Стрельца. Кстати, где-то там находится центр нашей галактики — Млечный Путь, в котором скрывается сверхмассивная чёрная дыра. Но этот GRB 221009A явно не местный: протяжённость галактики Млечный Путь — это примерно 250 тысяч световых лет.
Что он собой представляет: это называется гамма-всплеск. Гамма-всплеск — это внезапная мощнейшая вспышка гамма-излучения в космосе. Во время такого всплеска его источник порой выдаёт столько энергии, сколько наше Солнце ещё не успело выработать за всю свою жизнь. А ему, между прочим, 4,5 миллиарда лет.
К слову, с точки зрения радиации, то есть губительного воздействия на всё живое, гамма-излучение — это самое ужасное, что только можно себе представить. Оно разрушает сами атомы в живом организме. И если возникает ощущение, что нас это в любом случае не касается, то на этот счёт есть смутные сомнения: к примеру, учёные подозревают, что именно гамма-вспышка где-то в наших космических окрестностях привела 445 миллионов лет назад к "ордовикскому вымиранию" — одному из пяти самых трагических массовых вымираний в истории земной жизни.
Так вот, гамма-всплески в космосе наблюдают в основном двух разновидностей. Первая — короткие гамма-всплески: такая вспышка длится максимум две секунды, а очень часто и вовсе какие-то ничтожные доли секунды. По мнению учёных, такое происходит в то мгновение, когда где-то в глубинах Вселенной сливаются воедино две столкнувшиеся, например, нейтронные звезды. Напомним, нейтронная звезда — это сверхплотный сгусток почти одних только нейтронов, в который сжимается ядро оставшейся без оболочки "умершей" звезды. А если это ядро "при жизни" звезды было ещё массивнее, то оно уже схлопывается просто в никуда — в чёрную дыру. И эти чёрные дыры тоже могут не вечно поодиночке блуждать где-то там в космосе, они могут сталкиваться с теми же нейтронными звёздами или даже друг с другом. И при этом тоже происходит такая мгновенная "ослепляющая" гамма-вспышка.
А бывает второй тип такого явления — длинный гамма-всплеск: обычно он не настолько убийственно мощный, зато продолжается вплоть до шести часов. И это, по всем признакам, одно из проявлений взрыва сверхновой звезды, то есть прощального фейерверка умирающего светила, которое в этот момент сбрасывает с себя всю свою оболочку. В центре, соответственно, остаётся одинокое бывшее ядро, которое коллапсирует либо в нейтронную звезду, либо в чёрную дыру. То есть взрыв сверхновой — процесс немного более плавный и продолжительный.
Так вот, учёные сейчас не очень понимают, к чему приписать загадочную гамма-вспышку в созвездии Стрельца. По мощности её бы отнести к коротким, вот только она какая-то не очень короткая: сначала несколько секунд наблюдали самое сильное излучение, потом ещё без малого час продолжалось нечто послабее, но тем не менее тоже очень мощное, а потом астрофизики ещё несколько дней наблюдали, как это излучение разгоняет облака космической пыли и создаёт в них "концентрические кольца". Более того, по мнению учёных, "послесвечение" этой вспышки способно продлиться долгие годы. И всё это вызывает вопрос, что, собственно, в Стрельце произошло. Пока основная версия, что это всё-таки был взрыв сверхновой и там образовалась чёрная дыра. Правда, учёные не наблюдают выброшенной звёздной мантии. Остаётся только предположить, что чёрная дыра оказалась настолько массивной, что тут же эту мантию проглотила.
Адель Романенкова
Обнаруженная планета меняет представления ученых о развитии Вселенной
На удалении около 730 световых лет от нас учёные обнаружили экзопланету размерами с Юпитер, но с поражающей воображение плотностью. Замеры и расчёты показали, что инопланетный мир TOI-4603b имеет массу около 13 масс юпитеров, то есть планета состоит из материала, ощутимо более плотного, чем свинец.
Экзопланета TOI-4603b относится к небольшой, однако важной категории открытий, которое не укладывается в наши знания о Вселенной и её развитии. Именно подобные вещи движут вперёд земную науку. По своим характеристикам TOI-4603b вышла на границы массы и размера между планетой и коричневым карликом, что открывает возможность лучше понять эволюцию этих звёзд.
«Это одна из самых массивных и плотных транзитных планет-гигантов, известных на сегодняшний день, — пишет группа астрономов под руководством Аканши Кханделвал (Akanksha Khandelwal) из Лаборатории физических исследований в Индии, — и ценное дополнение к популяции из менее чем пяти массивных близких планет-гигантов в области перекрытия планет с высокой массой и коричневых карликов с низкой массой, что необходимо для понимания процессов, ответственных за их формирование».
Экзопланета TOI-4603b, как уже ясно, расположена довольно близко к своей звезде и вращается вокруг неё с периодом 7,25 суток. Её плотность в три раза больше плотности Земли и в 9 раз больше плотности Юпитера. Об открытии астрономы подготовили статью для журнала Astronomy & Astrophysics Letters и разместили препринт на сайте arXiv.
Учёным давно понятно, какую предельную массу может иметь планета. Если масса превысит этот показатель, давление и температура в её ядре запустят реакцию ядерного синтеза и планета превратится в звезду. Минимально необходимая для этого масса звезды должна быть около 85 масс Юпитера. С этого момента водород начнёт превращаться в гелий.
Считается, что для планеты верхний предел массы составляет от 10 до 13 юпитеров. От этой границы до запуска ядерного синтеза лежит промежуток образования коричневых карликов — звёзд, в которых ядерный синтез не запускается, но может плавиться тяжёлый изотоп водорода — дейтерий. В принципе, коричневые карлики образуются так же, как звёзды из протозвёздного диска. Но одно из главных замеченных отличий в эволюции коричневых карликов и звёзд в том, что они почти всегда находятся на удалённых орбитах. Существует необъяснимый провал в отсутствии пар из звезд и коричневых карликов на дистанции ближе 5 а.е. (или ближе, чем пять расстояний от Земли до Солнца).
Открытие TOI-4603b в тесной паре со своей звездой и массой близкой к массе, за которой начинается классификация в сторону коричневого карлика — это ценное открытие в малоизученной области, которое может много дать науке об эволюции звёзд и Вселенной.
Экзопланета TOI-4603b была открыта транзитным методом по провалу в блеске звезды — она с заданным периодом проходила по её диску и на это время снижала светимость, что дало данные о радиусе экзопланеты. Наблюдение за «колебаниями» звезды в этой паре — определение её радиальной скорости в процессе движения вокруг общего центра масс — позволили вычислить массу экзопланеты и её плотность.
Расчёты показали, что масса TOI-4603b в 12,89 раз превышает массу Юпитера, а её радиус в 1,042 раза больше радиуса Юпитера. Тем самым средняя плотность экзопланеты составила 14,1 г/см3. Для сравнения, плотность Земли составляет 5,51 г/см3. Плотность Юпитера равна 1,33 г/см3, а плотность свинца — 11,3 г/см3.
Пограничное состояние экзопланеты, её близость и короткий орбитальный период вокруг звезды подталкивают к раскрытию механизмов эволюции и миграции коричневых карликов — в область знаний, где пробелов больше, чем знаний.