Международная команда астрономов провела самое детальное рентгеновское исследование сверхгиганта Wd1-9 с помощью обсерватории НАСА "Чандра". Результаты, опубликованные 23 июля на arXiv, дают новые сведения о природе этой редкой звезды класса B[e] (sgB[e]) — эволюционировавших массивных сверхгигантов с плотной запылённой околозвездной средой.

Wd1-9 находится в массивном галактическом скоплении Вестерлунд 1 на расстоянии около 13 800 световых лет и является самым ярким радиоисточником в скоплении. Ранее звезда изучалась в разных диапазонах, но её истинная природа оставалась неясной из-за пылевого кокона. Предполагалось, что Wd1-9 может быть холодным гипергигантом, голубой переменной или взаимодействующей двойной системой.

Наблюдения "Чандры" выявили значительную долговременную рентгеновскую изменчивость и впервые обнаружили 14-дневный периодический сигнал, который интерпретирован как орбитальный период системы. Рентгеновский спектр Wd1-9 оказался жёстким и содержал сильные линии излучения кремния, серы, аргона и впервые — железа с энергией 6,7 кэВ, что свидетельствует о двойственности звезды.

Спектр Wd1-9 схож с таковым у ярких двойных звёзд Вольфа-Райе в том же скоплении. Кроме того, наблюдаются изменения тепловой температуры в разные моменты времени. На основе новых данных и ранее выявленных признаков потери массы авторы заключили, что Wd1-9 представляет собой двойную систему, состоящую из звезды-донора Вольфа-Райе и слабоосвещённого компаньона класса OB.

Прежде чем начать строить казино на Луне, стоит обсудить несколько важных моментов. Во-первых, нужно понять, как будет работать рулетка в условиях низкой гравитации. Во-вторых, крайне важно соблюдать тишину.

Хотя безвоздушная среда Луны хорошо блокирует звуки, радиошумы представляют серьёзную проблему. Нетронутая природа Луны обеспечивает одни из самых чистых и тихих мест в Солнечной системе для радиоастрономии.

Сегодня радиообсерватории расположены по всему миру — например, Very Large Array в Нью-Мексико, обсерватория Паркса в Австралии и телескоп FAST в Китае. Они позволяют изучать квазары — мощнейшие маяки Вселенной, питаемые гравитационной энергией сверхмассивных чёрных дыр, потоки заряженных частиц в газопылевых областях и распределение материи в крупнейших скоплениях галактик. Радиовидение космоса — это удивительное зрелище.

Однако эти обсерватории — зоны строгой радиочистоты, где запрещено использовать личную электронику, поскольку даже мобильный телефон создаёт помехи, которые могут исказить данные. Источники радиоизлучения человека — сотовые телефоны, радиотрансляции, авиационная связь, GPS — затрудняют астрономические наблюдения. Чтобы минимизировать помехи, новые обсерватории строят в удалённых местах, например, Square Kilometer Array в пустынях Западной Австралии и Южной Африки.

Но даже самые отдалённые наземные площадки недостаточно хороши для обнаружения «святого грааля» радиоастрономии — слабого сигнала нейтрального водорода из эпохи «космического средневековья», когда Вселенной было менее ста миллионов лет, а первые звёзды и галактики ещё не сформировались. Этот сигнал содержит важные сведения о природе тёмной материи и формировании космических структур, но полностью поглощается земным радиоизлучением, и обнаружить его с Земли практически невозможно.

Луна же предлагает уникальную возможность. Её вращение синхронизировано с орбитой, поэтому обратная сторона всегда обращена в противоположную от Земли сторону. Именно там радиошум Земли блокируется лунным телом, создавая наиболее радио-чистую среду в ближайшей Солнечной системе.

Существуют конкретные проекты, направленные на использование этой уникальной среды. Например, радиотелескоп «Лунный кратер», разработанный Лабораторией реактивного движения НАСА. Идея — разместить набор марсоходов по краю подходящего кратера, где одни закреплялись бы на ободе, а другие спускались по стенкам, протягивая тонкие провода. Эти провода соединялись бы с центральным посадочным модулем, разворачивающим приемную антенну, превращая весь кратер в гигантскую тарелку, превосходящую по размерам земные аналоги. Хотя такой телескоп не будет идеален по конструкции, радиочистота обратной стороны Луны даст ему уникальные возможности для улавливания древних космических сигналов.

Другой амбициозный проект — FARSIDE (Farside Array for Radio Science Investigations of the Dark Ages and Exoplanets). Вместо одной большой антенны планируется развернуть сеть посадочных модулей и марсоходов, которые будут разматывать километры проводов, создавая распределённый массив с высоким разрешением для изучения тёмных веков и экзопланет.

Оба проекта требуют разработки множества автономных аппаратов и, возможно, использования лунных ресурсов для производства оборудования. При этом обсерватории должны размещаться именно на обратной стороне Луны, чтобы сохранить преимущество радио-тиши.

Для полноценной работы таких обсерваторий понадобятся спутники-ретрансляторы связи, стабильные источники энергии и, возможно, добыча полезных ископаемых, чтобы не зависеть от частых поставок с Земли. Это неизбежно приведёт к развитию промышленности на Луне — индустриализации, которая может быть использована не только для науки, но и для других целей.

Тем не менее, при тщательном планировании освоение Луны можно сосредоточить на научных исследованиях, используя местные ресурсы исключительно для поддержки этих задач, а не для коммерческих развлечений вроде лунных казино.

В 2019 году всему миру представили первые снимки черной дыры в центре галактики Мессье 87, которая находится в 55 миллионах световых лет от Земли. На этих снимках черная дыра выглядела как светящееся кольцо — «пончик». Сейчас учёные с помощью суперкомпьютеров пытаются лучше понять, что происходит вокруг черной дыры — в частности, с материей, которая находится сразу за её горизонтом событий.

Эндрю Чейл, молодой исследователь из Принстонского университета, входит в команду проекта Event Horizon Telescope (EHT). Этот проект объединяет телескопы по всему миру, чтобы создать гигантский виртуальный телескоп размером с Землю. Такой метод позволяет получить детальные изображения черной дыры M87, используя радиоволны и технику интерферометрии.

На снимках видно свет от горячих электронов, которые движутся по линиям магнитного поля вокруг черной дыры и излучают особый вид света — синхротронное излучение. Учёные хотят понять, какие частицы составляют эту плазму, как они взаимодействуют с магнитными полями и как именно черная дыра выбрасывает мощные струи частиц на тысячи световых лет.

Для этого Чейл и его команда используют суперкомпьютеры, чтобы смоделировать, как взаимодействуют частицы и поля в экстремальных условиях вокруг черной дыры. Они применяют сложные методы, которые учитывают электроны и протоны отдельно, а не как одну смесь. Это важно, потому что температура электронов и протонов влияет на яркость и другие свойства изображения.

Результаты показали, что электроны вокруг черной дыры M87 намного горячее, чем считалось раньше, хотя наблюдения говорят о том, что они могут быть холоднее протонов примерно в 100 раз. Это противоречие указывает на необходимость дальнейших исследований.

Чейл провёл серию симуляций на суперкомпьютерах Stampede2 и Stampede3 в Техасском центре передовых вычислений, используя законы общей теории относительности и магнитной гидродинамики. Эти симуляции учитывают сильное гравитационное притяжение черной дыры и поведение магнитных полей и плазмы вокруг неё.

Исследования показывают, что хотя общая форма и размер тени черной дыры остаются почти постоянными из года в год, детали изображения меняются из-за турбулентности и движения плазмы. Самое яркое пятно на кольце сдвигается, потому что частицы нагреваются и охлаждаются в хаотичном ритме.

Чейл отмечает, что черные дыры — очень сложные объекты, и только с помощью мощных суперкомпьютеров и продвинутого моделирования учёные могут понять, что там происходит. В будущем команда EHT планирует создать даже фильм, показывающий, как меняется черная дыра со временем, используя новые данные и модели.

В новой статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy и подготовленной профессором Йоркского университета Шарлем-Эдуардом Букаре, представлена простая теоретическая модель эволюции внутренней атмосферы горячих скалистых экзопланет — так называемых «лавовых планет».

«Лавовые планеты обладают экстремальными орбитальными характеристиками, из-за чего знания о каменистых планетах Солнечной системы неприменимы напрямую, и это затрудняет прогнозы при их наблюдении», — отмечает Букаре, доцент кафедры физики и астрономии Йоркского университета.

Разработанная модель предлагает концептуальную основу для понимания их эволюции, включая внутреннюю динамику и химические изменения. Хотя процессы на лавовых планетах протекают в более экстремальных условиях, они сходны с теми, что формируют скалистые планеты в нашей системе.

Лавовые планеты — это миры размером от Земли до сверхземель, вращающиеся очень близко к своим звездам с периодом менее суток. Как и Луна, они находятся в приливном захвате, постоянно обращая к звезде одну сторону. Их дневные поверхности достигают таких температур, что силикатные породы плавятся и испаряются, создавая уникальные условия, не встречающиеся в Солнечной системе. Благодаря короткому периоду обращения эти экзопланеты легко наблюдать, что открывает новые возможности для изучения фундаментальных процессов планетной эволюции.

Исследование объединяет геофизическую механику жидкостей, атмосферную физику и минералогию, чтобы изучить, как химический состав лавовых планет меняется в процессе, напоминающем дистилляцию. При плавлении и испарении горных пород элементы — магний, железо, кремний, кислород, натрий и калий — распределяются между паровой, жидкой и твердой фазами по-разному. Уникальная орбитальная конфигурация лавовых планет поддерживает равновесие между этими фазами на протяжении миллиардов лет, стимулируя долгосрочную химическую эволюцию.

Статья «Роль внутренней динамики и дифференциации на поверхности и атмосфере лавовых планет» написана в соавторстве с учеными из Университета Сент-Эндрюс, Университета Макгилла, Университета Ватерлоо, Университета Сите-Париж и другими.

С помощью численного моделирования команда выделила два возможных конечных состояния лавовых планет:

1. Полностью расплавленная внутренняя часть (вероятно, молодые планеты), при которой атмосфера отражает основной состав планеты, а тепловой перенос внутри расплавленного ядра поддерживает тёплую и динамичную темную сторону.

2. В основном твердая внутренняя часть (вероятно, более старые планеты), с неглубоким лавовым океаном на дневной стороне и снижением содержания натрия, калия и железа в атмосфере.

Букаре отмечает, что исследование начиналось как поисковое с низкими ожиданиями, основанное на новом подходе к моделированию расплавленных скалистых планет, разработанном совместно с коллегами из Института физики земного шара в Париже и опубликованном ранее в Nature.

Результаты работы способствовали выделению 100 часов наблюдений на космическом телескопе Джеймса Уэбба (JWST) — самой совершенной инфракрасной обсерватории с 6,5-метровым сегментированным зеркалом и сверхчувствительными приборами. Предстоящие наблюдения под руководством одного из соавторов позволят проверить теоретическую модель.

«Мы надеемся наблюдать и различать молодые и старые лавовые планеты. Это станет важным шагом в развитии представлений об экзопланетах», — заключает Букаре.

Телескоп: Veber PolarStar 650/130 EQ рефлектор

Расстояние в момент съёмки: 383 452 87 км

Освещение Луны: 96%

Место съёмки: Новосибирск, балкон