Совместные наблюдения радиотелескопа ALMA и космического телескопа James Webb (JWST) позволили зафиксировать уникальный момент: протозвезду HOPS-315, находящуюся вблизи отражательной туманности M78 (NGC 2068) в созвездии Ориона. Это самая ранняя стадия формирования планетной системы из всех, что когда-либо наблюдали астрономы.

Что происходит в HOPS-315?

На расстоянии 1360 световых лет (420 парсек) от Земли, в протопланетном диске HOPS-315, прямо сейчас (с поправкой на время распространения света) идёт процесс конденсации вещества, из которого в будущем сформируются планеты.

• Температура в диске достигает 1027°C, что позволяет испаряться и снова конденсироваться сложным соединениям.

• На расстоянии ~2,2 а.е. (примерно там, где в Солнечной системе находится пояс астероидов) обнаружены кристаллические силикаты (форстерит Mg₂SiO₄, энстатит MgSiO₃) — те же минералы, из которых состоят земные породы и астероиды.

• В газовой фазе присутствуют водяной пар, оксид кремния (SiO), угарный газ (CO), ацетилен (C₂H₂) и синильная кислота (HCN) — ключевые "строительные блоки" органики и будущих атмосфер планет.

Аналогия с молодой Солнечной системой

Если бы 4,5 миллиарда лет назад JWST направил свои инструменты на формирующееся Солнце, он увидел бы почти идентичную картину:

• Горячий протопланетный диск, где пыль и газ начинают слипаться под действием гравитации.

• Первые сгустки вещества — будущие планетезимали (зародыши планет), которые впоследствии станут ядрами газовых гигантов или каменистыми мирами.

• Химические процессы, ведущие к образованию воды и сложных молекул, которые позже могут попасть на планеты и стать основой для жизни.

Почему это открытие важно?

1. Прямое наблюдение ранних стадий планетообразования — мы видим, как из хаотичного диска рождается упорядоченная система.

2. Химия протопланетных дисков помогает понять, откуда взялись вода и органика на Земле.

3. Сравнение с другими системами позволит выяснить, насколько типичен был процесс формирования Солнечной системы.

HOPS-315 — это "космическая лаборатория", где прямо сейчас разворачиваются процессы, которые миллиарды лет назад привели к появлению Земли и других планет. Благодаря ALMA и JWST мы можем изучать эти явления в беспрецедентных деталях, приближаясь к разгадке тайны нашего собственного происхождения.

Международная группа астрономов провела подробные радионаблюдения скопления галактик Abell 3558 и обнаружила в его центре необычное явление — мини-гало, то есть небольшое рассеянное радиоизлучение. Результаты своих исследований они опубликовали 10 июля на сайте arXiv.

Скопления галактик — это самые большие структуры во Вселенной, связанные гравитацией и включающие тысячи галактик. Они формируются, когда массы разных объектов объединяются, и потому являются отличным местом для изучения того, как развиваются галактики и сама Вселенная.

Abell 3558 — массивное скопление галактик, расположенное на расстоянии, соответствующем красному смещению около 0,047. Его масса примерно равна 1,48 квадриллионам масс Солнца, а рентгеновское излучение, которое оно испускает, очень мощное.

Ранее учёные уже знали, что в центре Abell 3558 есть рассеянное радиоизлучение, но его свойства были изучены не полностью. Чтобы разобраться, откуда оно берётся, команда астрономов под руководством Кигана Трехавена из Университета Родса (Южная Африка) использовала радиотелескопы MeerKAT и uGMRT, а также данные других обсерваторий.

Наблюдения показали, что радиоизлучение в центре скопления гораздо более протяжённое, чем считалось раньше — его длина достигает около 1,8 миллиона световых лет. Мощность излучения на частоте 1,4 ГГц составляет примерно 68 мегаватт на герц. Учёные также обнаружили, что излучение распространяется за пределы так называемого холодного фронта — области с резким изменением температуры газа внутри скопления.

Анализ спектра излучения показал, что в некоторых местах спектр «плоский», что говорит о локальном повторном ускорении частиц из-за турбулентности газа. В других областях спектр «круче», и эти зоны совпадают с областями горячего газа с высокой энтропией, но низким давлением.

В итоге астрономы пришли к выводу, что в центре Abell 3558 находится радио-мини-гало — небольшое, но заметное рассеянное радиоизлучение, ограниченное холодными фронтами и вызванное турбулентностью в газе. Кроме того, они заметили гребневидную структуру, которая совпадает с газовым следом и, возможно, связана с крупномасштабной турбулентностью.

Мини-гало обычно встречаются в спокойных, не слишком активных скоплениях с холодными ядрами, где не было крупных столкновений. Их происхождение пока изучается, но считается, что они возникают из-за повторного ускорения частиц, вызванного турбулентностью газа или активностью центральной галактики.

Таким образом, новое исследование помогает лучше понять процессы, происходящие в скоплениях галактик и природу радиоизлучения в них.