Астрономы из Института ядерной физики Макса Планка и их коллеги обнаружили новый источник гамма-излучения в окрестностях звездного скопления Вестерлунд 1, проливая свет на механизмы ускорения космических лучей и образования гигантских "суперпузырей". С помощью данных с телескопов H.E.S.S. и Fermi, исследователи связали асимметричную структуру гамма-излучения с оттоком вещества из скопления, которое проталкивает частицы за пределы галактического диска. Это открытие подтверждает роль молодых массивных скоплений в транспорт космических лучей, влияя на понимание эволюции галактик.

Звездные скопления играют ключевую роль в жизни галактик, служа местом рождения новых звезд. Часто они содержат массивные звезды — с массой в десятки солнечных — чьи мощные stellarные ветры коллективно создают "суперпузыри": гигантские полости в межзвездной среде, очищенные от газа и пыли. Эти скопления также являются источниками высокоэнергетических частиц — космических лучей, — но изучать их напрямую сложно из-за отклонения заряженных частиц магнитными полями. Вместо этого астрономы фокусируются на гамма-излучении высокой энергии, которое космические лучи генерируют и которое распространяется по прямым линиям.

В Млечном Пути выделяется скопление Вестерлунд 1: ближайшее и самое массивное из известных массивных скоплений, расположенное примерно в 13 000 световых годах от Земли. Оно ярко светится и активно рождает звезды, производя множество космических лучей. Ранние наблюдения с помощью системы телескопов H.E.S.S. подтвердили присутствие тераэлектронвольтного (ТэВ, 10¹² эВ) гамма-излучения вокруг Вестерлунд 1, проявляющегося как кольцеобразная структура. Это излучение связано с ускорением частиц на фронте ударной волны от коллективного ветра звезд. Однако кольцо было асимметричным: с "хвостом" в одном направлении, причины которого оставались загадкой.

Теперь международная команда астрономов во главе с профессором Марианной Лемуан-Гумар из университета Бордо и доктором Ларсом Мурманом из H.E.S.S. collaboration представила новое исследование, опубликованное в журнале Nature Communications. Используя данные космического гамма-телескопа Fermi, чувствительного к гигаэлектронвольтным (ГэВ, 10⁹ эВ) энергиям, ученые обнаружили дополнительный источник гамма-излучения на расстоянии около 320 световых лет от Вестерлунд 1 — именно в направлении хвоста ТэВ-структуры.

"Это гамма-излучение сильно связано с наблюдаемым ТэВ-излучением по пространственным характеристикам и спектрам, что указывает на общее происхождение", — объясняет Лемуан-Гумар, первый автор работы. Дополнительные наблюдения на 21-сантиметровой линии водорода выявили дефицит плотности газа в области нового источника, совпадающий с положением гамма-излучения. Это позволило предположить, что мы наблюдаем отток вещества из скопления, проталкивающий частицы от плоскости галактики и формирующий полость.

Моделирование показывает, что оба типа гамма-излучения возникают от электронов космических лучей, ускоренных на фронте ударной волны вблизи Вестерлунд 1 через процесс обратного комптоновского рассеяния. Высокоэнергетичные электроны испускают ТэВ-излучение рядом со скоплением, теряя энергию быстро. Более низкоэнергетичные электроны перемещаются дальше по потоку, генерируя ГэВ-излучение на большом расстоянии. Однако эти электроны сопровождаются другими компонентами космических лучей — протонами и тяжелыми ядрами.

"Это открытие — первое наблюдательное подтверждение сценария, где суперпузырь вокруг массивного скопления асимметрично расширяется из-за градиента плотности среды, формируя зарождающийся отток", — добавляет Люсия Харер, докторантка в MPIK, разработавшая теоретическую модель.

Ученые предполагают, что такой поток через миллионы лет вырвется за пределы галактического диска, открыв канал для переноса космических лучей в галактическое гало. Этот процесс важен для эволюции галактик, но ранее не имел подтверждений. "Результаты подчеркивают, что потоки частиц могут быть распространены вокруг молодых массивных скоплений", — отмечает Мурман.

Будущие наблюдения с помощью Cherenkov Telescope Array и исследований других скоплений помогут определить, является ли открытие у Вестерлунд 1 уникальным или типичным. Это исследование не только уточняет механизмы звездных скоплений, но и расширяет наше видение космоса.

Международная коллаборация астрономов из Китая, США, Европы и Мексики готовят масштабное исследование с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST). Их цель — подтвердить или опровергнуть существование экзотического спутника, вращающегося вокруг коричневого карлика HD 206893 B. Этот проект может коренным образом изменить наши представления о формировании планетных систем и классификации небесных тел.

Объектом исследования является сложная и богатая система в созвездии Козерога, удаленная от нас на 133,091 световых года. В ее центре находится звезда HD 206893 A — бело-желтый карлик спектрального класса F5V, чья масса и размеры примерно на 25% превышают солнечные. Система известна наличием массивных поясов обломков, похожих на пояс Койпера в нашей Солнечной системе, но значительно более плотных. На периферии системы, на расстоянии около 79 астрономических единиц (а.е.), находится кандидат в планеты-гиганты HD 206893 ABc массой примерно 1,4 массы Юпитера.

Главный интерес ученых сосредоточен на объекте HD 206893 B — коричневом карлике, вращающемся вокруг главной звезды на расстоянии 9,85 а.е. (что сравнимо с расстоянием от Солнца до Сатурна). Его масса, равная 21 массе Юпитера, помещает его в интересную «серую зону» между самыми массивными газовыми гигантами и самыми легкими звездами. Он слишком массивен, чтобы считаться планетой, но недостаточно массивен для запуска устойчивых термоядерных реакций синтеза гелия в ядре.

В ходе предыдущих наблюдений с помощью наземных телескопов и «Уэбба» астрономы под руководством Юнь Вана обнаружили интригующие намёки на наличие у этого коричневого карлика собственного массивного компаньона. Данные спектроскопии и астрометрии указывают на объект с расчетной массой около 0,8 массы Юпитера, вращающийся вокруг HD 206893 B на очень тесной орбите — всего 0,21–0,26 а.е. (примерно половина расстояния от Меркурия до Солнца). Предварительный анализ показывает, что его орбита может быть сильно наклоненной, возможно, близкой к полярной.

Это открытие порождает фундаментальный вопрос терминологии: можно ли такой объект называть «луной»? Традиционно лунами считаются спутники, обращающиеся вокруг планет. Коричневый карлик — это не планета, а неудавшаяся звезда. Поэтому многие астрономы предлагают более точный, хотя и более громоздкий термин — «спутник субзвездного объекта». Масса кандидата (≈0.8 M_J) также стирает грань между понятиями «спутник» и «компонент двойной системы». Для сравнения, самый массивный спутник в Солнечной системе, Ганимед, легче Юпитера в 12 000 раз.

Хотя текущие данные обнадеживают, команда Вана избегает громких заявлений об открытии. Сигнал слаб, и требуется его однозначное подтверждение и независимая верификация. Ключевой этап намечен на 2027 год. К тому времени орбитальное движение HD 206893 B и его возможного спутника значительно изменят их взаимное положение, что позволит «Уэббу» зафиксировать изменения в спектре и траектории и окончательно подтвердить или опровергнуть его существование.

Если гипотеза подтвердится, это будет первое в истории открытие спутника у коричневого карлика. Оно предоставит бесценные данные для проверки моделей формирования планет и звезд в двойных системах, особенно в таком редком и экстремальном массовом соотношении. Это откроет новую главу в астрономии, посвященную изучению лун в совершенно чуждых нам мирах.

Новое исследование, проведенное международной командой астрономов с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST), совершило прорыв в понимании атмосферной динамики коричневых карликов. Исследование, возглавляемое Шанхайским университетом Цзяо Тонг при участии профессора Станимира Мечева из Университета Западного Онтарио, кардинально меняет прежние представления о формировании гигантских пылевых бурь на этих загадочных объектах. Оказалось, что их природа фундаментально отличается от процессов, формирующих знаменитое Большое красное пятно Юпитера.

Коричневые карлики, часто называемые «неудавшимися звездами», занимают уникальную нишу в космосе. Их масса недостаточна для запуска термоядерного синтеза, но значительно превышает массу планет. Наиболее массивные из них, в 10 и более раз тяжелее Юпитера, получили прозвище «супер-Юпитеры». Именно их сходство с гигантскими экзопланетами и чрезвычайно активная атмосфера делают их идеальными лабораториями для изучения климата вне нашей Солнечной системы.

Фокусом нового исследования стал объект VHS 1256b, коричневый карлик в созвездии Ворона, известный своей экстремальной изменчивостью блеска. Мощные спектрографы «Джеймса Уэбба» (NIRSpec и MIRI) предоставили прямые доказательства наличия и состава силикатной пыли в его атмосфере. Ранее доминировала гипотеза, что атмосферы таких объектов устроены по аналогии с Юпитером, имея устойчивые полосы и долгоживущие вихри. Однако моделирование и данные «Уэбба» показали, что для VHS 1256b это не так.

Был обнаружен принципиально иной механизм, ключом к которому являются крупномасштабные экваториальные волны. Облака силикатной пыли, сконцентрированные у экватора, активно поглощают внутреннее излучение, сильно нагреваясь. Этот локальный перегрев создает мощный температурный дисбаланс, для компенсации которого в атмосфере возникают масштабные волны. Эти волны инициируют гигантские, быстро движущиеся пылевые бури, которые постоянно меняют структуру облачного покрова. Предложенный механизм «обратной связи между излучением и облаками» создает самоподдерживающийся цикл активности: бури поднимают новую горячую пыль, которая усиливает нагрев и поддерживает волновой процесс.

Главная причина отличия от Юпитера — температура. Гораздо более горячая атмосфера VHS 1256b сильно чувствительна к излучению, что приводит к мощным конвективным процессам, которые генерируют волны и препятствуют формированию стабильных полос. В отличие от этого, более медленные процессы в холодной и плотной атмосфере Юпитера успевают организоваться в устойчивые структуры.

Это открытие suggests, что атмосферы многих горячих юпитеров могут циркулировать по сценарию, более близкому к VHS 1256b. Это заставляет пересмотреть существующие климатические модели для этих далеких миров. Дальнейшие наблюдения с помощью «Джеймса Уэбба» помогут определить, насколько распространен открытый волновой механизм, продолжая раскрывать сложное устройство атмосфер вне нашей Солнечной системы.

Уран — седьмая планета от Солнца, ледяной гигант, отличающийся от газовых гигантов вроде Юпитера и Сатурна преобладанием воды, аммиака и метана в сверхкритической "ледяной" форме. Атмосфера — слоистая структура облаков с минимальной температурой −224 °C, делая Уран самой холодной планетой, хотя верхние слои нагреваются до −197 °C. Уникальный наклон оси вращения 82,23° (почти параллельно орбите) и ретроградное вращение вызывают экстремальные сезоны: 42 года света на одном полюсе сменяются 42 годами темноты. Период вращения — 17 часов 14 минут, орбитальный — 84 года.

Уран третий по диаметру (немного больше Нептуна) и четвёртый по массе (14,5 массы Земли), с плотностью 1,27 г/см³, указывающей на ледяные компоненты. Внутреннее строение: атмосфера из водорода и гелия, ледяная мантия (вода, аммиак, метан) и каменистое ядро (0,55 массы Земли). В недрах возможны алмазные дожди или океаны жидкого углерода. "Поверхность" условна (1 бар), в атмосфере — углеводороды, CO и CO₂ от комет или фотохимии. Ветры до 900 км/ч, хаотичные облака, слабое внутреннее тепло — загадка.

Система из 13 тёмных колец (отражают 2% света, частицы от микрометров до метров), с ярким ε-кольцом; вероятно, из обломков спутников. Открыты в 1977 году, изучены "Вояджером-2" (1986) и "Хабблом" (добавил кольца и спутник Маб). Внешние кольца синие/красные.

Магнитосфера асимметрична: поле смещено, наклонено на 59°, в 50 раз сильнее земного, но слабее на южном полюсе. Включает радиационные пояса, ударную волну, хвост; в 2020 году обнаружен плазмоид. Яркие полярные сияния от солнечного ветра, но слабое влияние на термосферу.

У Урана 29 спутников, названных по Шекспиру и Поупу: 19 обычных (14 малых внутренних, крупные — Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания, Оберон из льда и камня, с кратерами; Ариэль — гладкий, возможно активный; Миранда — каньоны от приливов). 10 неправильных — захваченные.

История: древние видели как звезду (Гиппарх); 1690 — Флемстид; 1781 — Гершель открыл как планету, удвоив Солнечную систему. Названа по богу Урану в 1848-м. Посетил только "Вояджер-2" (1986). Сейчас — телескопы; планы: миссия NASA (2023–2032) и китайский "Тяньвэнь-4".

Формирование по модели Ниццы: ледяные гиганты набрали меньше газа, мигрировали наружу. Орбита — 20 а.е., эксцентриситет 1,8 а.е. (как у Плутона), свет в 400 раз слабее земного. Лаплас рассчитал орбиту (1783), помог открыть Нептун (1846). Наклон — от столкновения с протопланетой 3–4 млрд лет назад.

Уран видим невооружённым глазом +5,68m, тусклый, медленный. В телескоп — голубой диск с кольцами (фиксируют с помощью ИК фильтров) и спутниками. Уран раскрывает тайны ледяных гигантов и планетных систем.