Астрономы создали самую детальную 3D-карту нашей Галактики

Анализ более 800 галактических систем из обзора Sloan выявил чрезмерно большое количество галактик-спутников, движение которых коррелирует друг с другом. По мнению ученых, это признак того, что массивные группы галактик появились позже, чем предсказывает стандартная космологическая модель. Значит, и Вселенная моложе, чем мы думаем.

В стандартной космологической модели (ΛCDM) галактические системы растут постепенно за счет присоединения более мелких объектов. Сперва эти объекты становятся спутниками, но рано или поздно сливаются с основной галактикой. Так, недавно ученые поняли, что Малое Магелланово Облако, галактика — спутник Млечного Пути, состоит из двух отдельных структур, вероятно, остатков бывших галактик. А еще ранее в центре Млечного Пути обнаружили звезду, которая, видимо, сформировалась в какой-то карликовой галактике, после чего мигрировала к нам.

Именно поэтому астрономы изучают движение галактик — спутников ближайших к нам крупных галактик. И оказывается, что многие из них вращаются в одной плоскости, которая к тому же часто совпадает с плоскостью центральной галактики. Ученые объясняют это через «присоединение» спутников вдоль нитей космической паутины и другие взаимодействия объектов как друг с другом, так и с более масштабными структурами Вселенной. Тем не менее данные наблюдений расходятся с расчетами.

Расхождение в расчетах и наблюдениях в прошлых исследованиях можно объяснить малой выборкой галактик, отчего ранее ученые признали результаты неоднозначными. Поэтому авторы нового исследования провели статистический анализ подходящих галактик из Слоановского цифрового небесного обзора. Работа опубликована в журнале Nature Astronomy.

В качестве «центральных» ученые отобрали галактики с массой от 1011 до 1011.5 солнечной массы, затем, следуя принятым параметрам для выявления галактик-спутников, они отыскали в окрестностях крупных галактик чуть менее яркие объекты. В результате получилось 813 галактических систем как минимум с двумя различимыми галактиками-спутниками.

Среди спутников ученые искали пары — галактики, которые находятся на противоположных сторонах от центрального объекта. Затем по смещению скорости вдоль луча зрения относительно центральной галактики они разделили эти пары на коррелирующие и некоррелирующие. Оказалось, коррелирующих — тех, которые летают вокруг центральной галактики в противоположных направлениях — гораздо больше.

По словам одного из авторов профессора Гуй Ци (Gui Qi), чрезмерное количество коррелирующих пар говорит о том, что эти галактики-спутники присоединились недавно. В компьютерных моделях тоже есть такая тенденция: коррелирующих получается больше, но не настолько.

Данные наблюдений, по расчетам авторов исследования, расходятся с моделями Millenium и Illustris TNG300 на 4,1 и 3,6 сигмы, то есть стандартного отклонения. Это меньше «золотых» пяти сигм, равных 99,9999 процента вероятности, но все равно расхождение получается заметным. Значит, вероятно, массивные группы галактик образовались позже, чем предсказывает стандартная космологическая модель.

«Возраст массивных галактических групп тесно связан с возрастом Вселенной, поэтому полученные результаты указывают на то, что Вселенная моложе, чем показывают расчеты по фоновому микроволновому излучению, проведенные Planck Collaboration», — объяснил выводы главный автор исследования Гу Цин (Gu Qing).

Однако у наблюдений китайских астрономов могут быть и другие объяснения. Ранее Naked Science писал, что галактик-спутников у крупных галактик наблюдается в десятки раз меньше, чем должно быть по стандартной космологической модели. Недавняя научная работа на примере Млечного Пути показала, что причина этого — в быстром разрушении галактик-спутников. С ее учетом вопрос об «омоложении» Вселенной не следует и из новой работы китайских исследователей.

Тем не менее это обостряет другую проблему: быстрое разрушение галактик-спутников означает, что у них по каким-то причинам нет темной материи, иначе она стабилизировала бы их и не дала разрушаться. Стандартная космологическая модель не допускает массового существования галактик без темной материи — впрочем, как мы отмечали, последние открытия ставят эту модель под серьезное сомнение.

Международная команда исследователей открыла двойную звездную систему со сверхмалыми, сверхлегкими звездами и с чрезвычайно коротким периодом вращения вокруг общего центра масс. Хотя теоретические модели предсказывали наличие таких типов систем во Вселенной, напрямую астрономы их еще ни разу не наблюдали.

Субкарлики — небольшие, очень тусклые и относительно старые звезды, которые впервые обнаружили американские астрономы Уолтер Адамс (Walter Adams) и Альфред Джой (Alfred Joy) в 1922 году. Тогда эти светила называли «промежуточными белыми карликами», поскольку они тусклее звезд главной последовательности, но ярче белых карликов. Термин «субкарлик» прижился позднее.

Со временем специалисты стали открывать все больше таких объектов. Выяснилось, что эти тела могут отличаться друг от друга размерами, температурными показателями, спектральным классом и даже источниками энергии. Поэтому ученые стали разделять эти объекты на холодные и горячие субкарлики.

Например, одно из главных отличий горячих субкарликов от холодных в том, что первые в своих ядрах сжигают гелий, а вторые — водород.

В предыдущих исследованиях китайские астрономы предположили, что горячие субкарлики могут быть самыми маленькими звездами Вселенной, а еще — частью двойных маломассивных звездных систем со сверхкоротким периодом вращения (в таких системах масса светил, предположительно, может варьироваться от 0,32 до 0,36 массы Солнца).

Гипотеза китайских астрономов противоречит устоявшемуся в научном сообществе мнению, что звание «самых маленьких звезд Вселенной» носят красные карлики.

Однако международная команда астрономов под руководством китайского Университета Цинхуа подтвердила догадки своих коллег. С помощью массива оптических телескопов Tsinghua University-Ma Huateng Telescope for Survey (TMTS) ученые отыскали бинарную звездную систему, один из компаньонов в которой — горячий субкарлик крошечных размеров. После детального анализа его параметров выяснилось, что это самая маленькая звезда из когда-либо наблюдавшихся. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Astronomy.

Звездная система получила обозначение TMTS J052610.43+593445.1, она находится примерно в 2760 световых годах от Земли. Один из ее обитателей — J0526A, белый карлик с углеродно-кислородным ядром, который имеет массу около 74 процентов от массы Солнца (0,735 массы Солнца). Второй — горячий субкарлик J0526B, масса которого составляет 0,361 массы Солнца. Интересно, что радиус этого крошечного объекта всего лишь в семь раз больше радиуса Земли. Для сравнения: радиус Юпитера в 11,2 раза превышает земной, а Сатурна — в 9,5 раза. То есть субкарлик J0526B меньше двух газовых гигантов.

Белый карлик J0526A и горячий субкарлик J0526B обращаются вокруг общего центра масс с периодом 20,5 минуты — это рекорд для такого типа двойных систем, но не для бинарных звездных систем вообще. Например, белые карлики рентгеновской двойной звезды HM Рака вращаются друг вокруг друга с периодом 5,4 минуты.

Интересно, что в новой системе более тяжелый компаньон J0526A напрямую астрономами не наблюдался. То, что он там существует, удалось выяснить по гравитации. Поскольку белый карлик намного плотнее субкарлика, он подвергает «напарника» сильному гравитационному воздействию, из-за чего сферическая форма последнего деформируется, начинает вытягиваться.

Точный механизм образования горячих субкарликов пока остается загадкой. Однако известно, что такие тела точно не могут возникать как «классические» звезды. Авторы работы предположили, что для формирования субкарликов необходима звезда-компаньон, с которой происходят гравитационное взаимодействие и обмен веществом. Вероятно, взрыв белого карлика приводит к выбросу общей оболочки, что и превращает звезду-компаньона в субкарлика. Потом в дело вступает гравитация, ускоряющая взаимное сближение.

Дальнейшие исследования с помощью наземных и космических телескопов помогут подтвердить или опровергнуть эту гипотезу. В любом случае, чтобы понять, как именно появляются звезды меньше планет, нужно найти как можно больше таких объектов.

Ядро спиральной галактики NGC 1097, расположенной в 45 миллионах световых лет от Земли, скрывает сверхмассивную черную дыру массой 140 миллионов солнечных масс.

Для сравнения: масса сверхмассивной черной дыры Стрелец А* в центре Млечного Пути составляет около 4,3 миллиона солнечных масс.

Группа астрономов под руководством Дэвида Ли из Университета Торонто подтвердила открытие десяти потенциальных "тёмных галактик" – объектов со столь слабым звёздным свечением, что традиционные обсерватории практически не способны их зафиксировать. Среди них особое место занимает Кандидат Тёмной Галактики-2 (CDG-2) – структура, которая предположительно на 99% состоит из тёмной материи и лишь на 1% из обычного вещества.

Открытие стало возможным благодаря объединению данных сразу трёх обсерваторий: космического телескопа Хаббла, космической обсерватории Euclid и наземного телескопа Subaru на Гавайях. Ключом к обнаружению галактики стали шаровые скопления – компактные сферические скопления звёзд, удерживаемых вместе гравитацией. Именно они сыграли роль своеобразных маяков в почти абсолютной темноте.

С помощью камер Хаббла исследователям удалось выявить четыре шаровых скопления в скоплении галактик Персей, расположенном в 300 миллионах световых лет от Земли. Дополнительные наблюдения с помощью Euclid и Subaru позволили зафиксировать слабое свечение вокруг этих скоплений – отблески галактики с едва различимыми следами звёздного света. Суммарная светимость CDG-2 эквивалентна излучению одного миллиона звёзд, подобных Солнцу, а сами четыре шаровых скопления составляют 16% от всего видимого содержимого объекта.

Расширенный статистический анализ показал, что 99% массы CDG-2 приходится на тёмную материю. Обычное вещество – в том числе водород, необходимый для звёздообразования, – по всей видимости, было "выметено" из галактики гравитационными взаимодействиями с соседними галактиками в скоплении Персей.

Авторы исследования характеризуют свидетельства галактической природы CDG-2 как "исключительно убедительные" – это первая галактика, обнаруженная исключительно по наличию соседних шаровых скоплений, и один из наиболее богатых тёмной материей объектов из когда-либо зафиксированных.

Шаровые скопления оказались надёжным инструментом поиска подобных объектов – их высокая плотность звёзд защищает их от гравитационного приливного разрушения, что позволяет им сохраняться даже в галактиках, практически лишённых обычного вещества.

Этот метод, по мнению учёных, может открыть путь к систематическому поиску других "галактик-призраков" во Вселенной – объектов, которые при стандартных подходах просто остаются невидимыми.

ссылка

23 июня 2007 года марсоход NASA "Спирит", бороздивший марсианские просторы с 4 января 2004 года, сделал то, что обычно считается нежелательным для планетоходов – он переехал камень. Операторы на Земле стараются избегать таких ситуаций, чтобы не повредить чувствительное оборудование аппарата или его колеса. Но именно эта случайность подарила ученым ключ к разгадке марсианских тайн.

Камень, получивший романтичное название "Невинный Свидетель" (англ. Innocent Bystander), оказался не таким уж и крепким. Он легко раскололся под весом 185-килограммового марсохода, обнажив свое внутреннее содержимое. И это содержимое заставило ученых затаить дыхание.

Что скрывал "Невинный Свидетель"?

Анализ показал, что внутри камня скрывался настоящий клад – опаловый кремнезем. Для обычного человека это может звучать не слишком впечатляюще, но для ученых это было сродни находке сокровищ пиратов.

Дело в том, что опаловый кремнезем формируется в очень специфических условиях – в глубоководных гидротермальных жерлах. Проще говоря, этот камень когда-то лежал на дне океана, омываемый потоками горячей воды, бьющей из трещин в марсианской коре.

Марс – планета океанов?

"Невинный Свидетель" стал одним из первых весомых доказательств того, что когда-то на Марсе действительно была вода. И не просто лужицы или небольшие озера, а настоящие океаны, покрывавшие значительную часть планеты.

Это открытие заставило ученых по-новому взглянуть на историю Марса. Если на планете были океаны, значит, когда-то там могла существовать и жизнь...

Наследие "Спирита"

Открытие "Невинного Свидетеля" маленьким, но гордым марсоходом "Спирит", миссия которого завершилась 25 мая 2011 года, стало поворотным моментом в изучении Красной планеты. Это находка проложила путь к новым, более глубоким исследованиям марсианского прошлого.

Сегодня дело "Спирита" продолжают его более совершенные собратья – марсоходы Curiosity и Perseverance. Они, вооруженные передовыми научными инструментами, неустанно собирают данные, помогающие ученым воссоздать историю Марса.

Благодаря этим исследованиям, у нас теперь практически нет сомнений в том, что в далеком прошлом Марс был совершенно иным миром. Планета обладала плотной атмосферой, на ее поверхности бурлили реки, простирались глубокие озера и плескались огромные океаны. Марс прошлого разительно отличался от той холодной, сухой пустыни, которую мы видим сегодня.

Однако, несмотря на все эти открытия, один важный вопрос остается без ответа: была ли когда-нибудь жизнь на Марсе? Или, может быть, она существует там и сейчас, скрываясь от наших глаз? Эта загадка продолжает волновать умы ученых и вдохновлять новые миссии.

Так, маленький камень, случайно раздавленный "Спиритом", не только раскрыл тайны марсианского прошлого, но и подтолкнул нас к новым захватывающим исследованиям. Кто знает, какие еще удивительные открытия ждут нас на Красной планете?

Читайте также:

• NASA Perseverance показал солнечное затмение, наблюдаемое с поверхности Марса.

• Сенсационное открытие: на Марсе найден подповерхностный резервуар жидкой воды.

• От пустыни Атакама к Марсу: новый метод поиска внеземной жизни.

В 2019 году далекая тусклая галактика SDSS1335+0728 неожиданно быстро нарастила яркость. В центре галактик бывают вспышки яркости, когда какая-нибудь неудачливая звезда подлетает слишком близко к черной дыре. Обычно эти события длятся десятки дней. Тут же галактика остается яркой спустя несколько лет. Видимо, астрономы впервые поймали возникновение активного галактического ядра.

Сверхмассивные черные дыры в центре различных галактик большую часть своей массы накапливают за счет активного поглощения окружающей материи. Считается, что этот период быстрого роста у каждой дыры длится от десятков тысяч до десятков миллионов лет. Активность объекта при этом непостоянна. Судя по размерам сверхмассивных черных дыр, большинство известных нам галактик уже прошли этот этап. Но у черных дыр средней массы все еще может быть впереди.

Средними считают черные дыры размером от десятков до сотен тысяч солнечных масс, малыми сверхмассивными — от сотен тысяч до миллионов солнечных масс. По расчетам, они вырастают из «зародышей» массой от сотен солнечных масс до десятков тысяч. Если мы полагаем, что в будущем небольшие черные дыры станут такими же огромными, как сверхмассивные, значит, в какой-то момент они неизбежно войдут в период активности.

Ученые ищут галактики со средними дырами в надежде поймать момент начала роста. В феврале 2024 года астрономы сообщили об открытии молодого активного галактического ядра в ранее спокойной галактике. Исследование вышло в журнале Astronomy & Astrophysics.

К сожалению, на момент обнаружения объекта с «пробуждения» прошло несколько лет. Теперь же ученым повезло.

В конце 2019 года непримечательная галактика SDSS1335+0728 неожиданно начала светиться гораздо ярче, чем раньше. Чтобы понять причину, астрономы организовали дополнительные наблюдения. Пика яркости объект достиг к марту 2020-го. С тех пор яркость падает уже более 1550 дней. Сейчас объект ярко светится в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах волн. В феврале 2024 года галактика начала излучать рентгеновские лучи.

Есть несколько возможных причин вспышки центра галактики: событие приливного разрушения, смена состояния активного галактического ядра, просто необычное поведение активного ядра и другие. Даже появление сверхновой в центральной области галактики может выглядеть как вспышка центра галактики.

Сопоставив новые данные с архивными наблюдениями с космических и наземных телескопов, исследователи пришли к выводу, что им все же удалось поймать заветный момент «активации» черной дыры в центре галактики. Они не могут исключить гипотезу, что это было событие приливного разрушения. Впрочем, если это действительно была подлетевшая слишком близко звезда, ее разрушение вышло крайне аномальным. Слишком уж тусклая получилась вспышка, и слишком долго затухает ее яркость.

Свет галактики SDSS1335+0728 летел к нам приблизительно 340 миллионов лет (красное смещение 0,024). Она расположена в направлении созвездия Девы. Ее масса — около шести миллиардов солнечных масс. Масса черной дыры в центре — примерно пара миллионов солнечных масс, то есть она считается малой сверхмассивной черной дырой.

По словам соавтора исследования Клаудио Ричи из Университета Диего Порталеса (Чили), «подобная [активация ] может произойти и с нашим Стрельцом А*, массивной черной дырой в центре нашей Галактики». Правда, неизвестно, насколько вероятно такое событие.

Авторы новой работы, опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics, все же уверены, что наконец поймали «активацию» галактического ядра. Но, чтобы исключить другие гипотезы, нужно продолжать наблюдать за объектом. Упомянутое выше молодое активное ядро, описанное в феврале 2024 года, может послужить ориентиром того, какими должны стать параметры SDSS1335+0728 через несколько лет.

«Какими бы ни были причины вариативности, эта галактика — источник ценной информации о росте и эволюции черных дыр», — прокомментировала открытие Паула Санчез Саез (Paula Sánchez Sáez), астроном Европейской южной обсерватории и главный автор новой научной работы.

Когда астрономы из Техасского университета в Остине приглядывались к далеким системам, они заметили в данных телескопа нечто пугающее. Жуткий красный «глаз» смотрел на них с той стороны. Эта «клякса» оказалась галактикой AzTECC71, которая образовалась примерно через 900 миллионов лет после Большого взрыва.

Как говорит Джед Маккини научный сотрудник Техасского университета в Остине: "Несмотря на то, что она выглядит как маленькая капля, на самом деле она формирует сотни новых звезд каждый год и тот факт, что даже что-то настолько экстремальное едва видно на самых чувствительных изображениях нашего новейшего телескопа, меня очень волнует. Это потенциально говорит, как от нас пряталась целая популяция галактик."

Это открытие может изменить представление ученых о ранней Вселенной, поскольку ранее они считали, что массивные звездные питомники были редкостью, но AzTECC71 дает основания полагать, что они могут быть раз в десять более распространенными.

Обнаружение AzTECC71 важно еще и тем, что обычно запечатлеть пылевые галактики довольно сложно, поскольку большую часть света их звезд поглощает завеса пыли, либо он переизлучается в более длинных волнах.

Также «Джеймс Уэбб», который не так давно снял галактику Водоворот, открыл астрономам глаза на то, что их понимание истории эволюции галактик было предвзятым, потому что они видели только незатененные и менее пыльные галактики.

Сначала призрачный объект появился как светящаяся капля на снимках наземных телескопов. Затем оказалось, что его совсем не видно на изображениях телескопа Хаббл. Теперь же он снова появился как слабая, но отчетливо видная галактика на изображении, полученном космической обсерваторией Джеймс Уэбб.

Астрономы коллаборации COSMOS-Web идентифицировали объект AzTECC71 как пыльную звездообразующую галактику. Другими словами, это галактика, которая занята формированием множества новых звезд, но окутана пыльной завесой, сквозь которую трудно увидеть. Когда-то считалось, что подобные объекты чрезвычайно редки в ранней Вселенной, но это открытие, а также более дюжины дополнительных кандидатов, обнаруженных в первой половине данных COSMOS-Web, которые еще не описаны в научной литературе, позволяют предположить, что они могут встречаться в 3—10 раз чаще, чем ожидалось.

Пыльную звездообразующую галактику трудно увидеть обычной оптикой, потому что большая часть света ее звезд поглощается завесой пыли, а затем повторно излучается в более красных длинах волн. До введения в эксплуатацию Джеймса Уэбба астрономы иногда называли их "темными галактиками Хаббла", имея в виду самый чувствительный на тот момент космический телескоп.

"До сих пор единственный способ увидеть галактики в ранней Вселенной — это оптическая перспектива с помощью Хаббла, — сказал МакКинни. — Это означает, что наше понимание истории эволюции этих объектов является искаженным, потому что мы видим только незатененные, менее пыльные из них".

Эта галактика, AzTECC71, была впервые обнаружена как нечеткая капля пыли с помощью камеры телескопа Джеймса Клерка Максвелла на Гавайях, которая видит в длинах волн между дальним инфракрасным и микроволновым диапазоном. Затем команда COSMOS-Web выявила объект в данных, собранных другими учеными с помощью телескопа ALMA в Чили, который имеет более высокое пространственное разрешение и может видеть в инфракрасном диапазоне. Это позволило им сузить местоположение источника. Когда они просмотрели данные Джеймса Уэбба в инфракрасном диапазоне на длине волны 4,44 микрона, они обнаружили едва различимую галактику точно в том же месте. В более коротких длинах волн света, ниже 2,7 микрон, она была невидима.

Сейчас команда работает над обнаружением большего количества этих едва заметных космических объектов.

"С помощью Уэбба мы впервые можем изучать оптические и инфракрасные свойства этой скрытой популяции галактик, сильно замаскированной пылью, — говорит МакКинни. — Телескоп настолько чувствителен, что может не только смотреть в самые дальние уголки вселенной, но и проникнуть сквозь толстую пылевую завесу".

По оценкам команды, галактика наблюдается с красным смещением около 6, что соответствует примерно 900 миллионам лет после Большого взрыва.

Команда опубликовала свои выводы в The Astrophysical Journal.

Проект COSMOS-Web — крупнейшая первоначальная исследовательская инициатива, работающая с Уэббом, возглавляемая Кейтлин Кейси, доцентом Калифорнийского университета в Остине. Задача организации — изучить фрагмент неба размером с три полных луны, нанести на карту до 1 миллиона галактик. Частично цель состоит и в том, чтобы понять самые ранние структуры Вселенной. Команда из более чем 50 исследователей получила 250 часов наблюдения в первый год работы космического телескопа и собрала первый массив данных в декабре 2022 года. Новый набор наблюдений поступит до января 2024 года.

Исследования показывают, что галактика NGC 4656, известная как "Хоккейная клюшка", обрела свою необычную изогнутую форму в результате гравитационного взаимодействия с соседней галактикой NGC 4631 — их "космический танец" продолжался сотни миллионов лет.

При этом деформация — не единственное последствие этого взаимодействия. В изогнутых областях галактики наблюдается интенсивное звездообразование, создающее характерное голубое свечение молодых звезд, а общая протяженность этой космической "клюшки" составляет более 100 000 световых лет.

Объект находится на расстоянии около 30 миллионов световых лет от Земли.

Спиральная сейфертовская галактика NGC 5495, находящаяся на расстоянии около 300 миллионов световых лет от Земли, которая наделена особенно яркой центральной областью.

Сейфертовской называется галактика с чрезвычайно активным ядром, которое представлено "прожорливой" сверхмассивной черной дырой, разгоняющей приближающиеся газопылевые облака до гигантских скоростей (несколько тысяч километров в секунду).

Примечательно, что некоторой части газа, разогретого до миллионов градусов Цельсия, все же удается "убежать" от черной дыры; этот раскаленный поток сталкивается с холодными облаками газа, передает им энергию и запускает звездообразование. Выходит, что активные черный дыры — одна из причин рождения звезд.

Обратите внимание на несколько звезд в кадре, от которых как бы исходят четыре шипа. Эти звезды являются частью Млечного Пути, расположившись между Землей и NGC 5495, а шипы — оптические артефакты.

Снимок был получен космическим телескопом NASA/ESA "Хаббл" 26 сентября 2022 года.

Читайте также: Рождаются ли во Вселенной новые галактики?

Спиральная галактика с перемычкой NGC 1512, раскинувшаяся на 70 000 световых лет, находится на расстоянии около 30 миллионов световых лет от Земли в созвездии Часов.

Ее отличительная особенность — изящная спиральная структура с яркой центральной перемычкой, окруженной кольцом интенсивного звездообразования.

Перед вами спиральная галактика M 77 в созвездии Кита. Это один из ярчайших представителей галактик Сейферта — особого класса галактик с необычайно активными ядрами.

В "сердце" M 77 находится сверхмассивная черная дыра массой около 15 миллионов солнечных масс. Окружающий ее газопылевой аккреционный диск, разогретый до миллионов градусов и вращающийся на околосветовых скоростях, создает мощное излучение, делая ядро галактики исключительно ярким.

Диаметр этого космического гиганта составляет около 100 000 световых лет, что сопоставимо с размерами нашего Млечного Пути. Находясь на расстоянии около 47 миллионов световых лет от Земли, M 77 является одной из самых хорошо изученных активных галактик благодаря своей относительной близости и яркости.

На этом снимке от космического телескопа NASA/ESA "Хаббл" прекрасно видна спиральная структура галактики с характерным золотистым ядром и синими областями активного звездообразования в спиральных рукавах.

На первый взгляд может показаться, что на этом снимке от космического телескопа NASA/ESA "Хаббл" запечатлено звездное скопление.

Однако в действительности это карликовая неправильная галактика UGC 8201, расположенная в созвездии Дракона на расстоянии 15 миллионов световых лет от Земли.

Подобные объекты значительно меньше галактик, таких как наш Млечный Путь. Если в Млечном Пути насчитывается от 100 до 400 миллиардов звезд, то карликовые галактики, вроде UGC 8201, вмещают лишь сотни миллионов, а в редких случаях — несколько миллиардов светил.

Обратите внимание на задний план: почти все видимые объекты на этом снимке — другие галактики, раскинувшиеся на бескрайних просторах космоса.

Читайте также:

Исследование: сверхновые стали причиной двух массовых вымираний на Земле.

Астрономы из Калифорнийского университета в Риверсайде использовали космический телескоп Джеймса Уэбба для создания наиболее подробной на сегодняшний день карты космической паутины – гигантской структуры из тёмной материи, газа и филаментов, которая связывает галактики и скопления в единую сеть.

По описанию самих исследователей, космическая паутина "формирует базовую архитектуру космоса, соединяя галактики и скопления в единую, сложную и далеко простирающуюся структуру".

Космическая паутина – одна из фундаментальных структур Вселенной, но до появления телескопа Уэбба её изучение на больших расстояниях было крайне затруднено. Новые наблюдения позволили заглянуть в эпоху, когда Вселенной было всего несколько сотен миллионов лет, что ранее оставалось практически недоступным для астрономов.

Бахрам Мобашер, профессор Калифорнийского университета в Риверсайде и один из исследователей, сказал:

Скачок в глубине и разрешении действительно значителен, и теперь мы можем видеть космическую паутину в то время, когда Вселенной было всего несколько сотен миллионов лет – эпоху, которая была по сути недосягаема до JWST. То, что раньше выглядело как единая структура, теперь распадается на множество, а детали, которые прежде были сглажены, теперь отчётливо видны.

Ведущий автор исследования Хоссейн Хатамния, аспирант Калифорнийского университета в Риверсайде и обсерваторий Карнеги, отметил, что впервые появилась возможность изучать эволюцию галактик в скоплениях и филаментарных структурах на протяжении космического времени.

По его словам, новая карта охватывает период от момента, когда Вселенной был всего миллиард лет, вплоть до ближайших к нам областей космоса.

Источник

На новом снимке Джеймса Уэбба гравитационное влияние скопления галактик MACS-J0417.5-115 настолько велико, что искажает вид галактик, находящихся за ним. Этот эффект, очень часто используемый астрономами, называется гравитационным линзированием. Благодаря ему удается увеличить изображения объектов, а в некоторых случаях и заставить их появляться одновременно в нескольких местах.

Именно это и произошло в нашем случае. Мы видим две далекие взаимодействующие галактики: первая — спиральная, обращенная к нам лицевой стороной, вторая — красная пыльная галактика, видимая сбоку. Они появляются несколько раз, прочерчивая знакомую нам форму. Активное звездообразование и удивительно правильная спиральная форма галактики указывают на то, что взаимодействие двух объектов только начинается.

Точка вопросительного знака — не связанная с ними галактика. Она лишь оказалась в нужном месте в нужное пространство-время.

Перед вами ESO 137-001, нетипичная спиральная галактика с перемычкой (вытянутой структурой из звезд и газа в галактическом диске), которая похожа на семенную головку одуванчика, подхваченную ветром. Кроме того, ESO 137-001 ведет себя соответственно, распространяя свои "семена" в пространстве.

⠀

Галактика движется со скоростью около семи миллионов километров в час, что приводит к стремительной потере газа — газопылевые облака буквально отрываются от нее. Экстремальные условия запускают звездообразование, и на свет появляются массивные и чрезвычайно горячие звезды, которые на изображении выглядят как голубые точки, формирующие яркие "потоки" у основания ESO 137-001.

⠀

Изображение, прикрепленное к посту, создано на основе данных, которые были получены космическим телескопом NASA/ESA "Хаббл" и космической обсерваторией NASA "Чандра".

Интересное по теме:

▪ Рождаются ли во Вселенной новые галактики?

14 июля 2015 года космический аппарат NASA "Новые горизонты" совершил исторический пролет мимо системы Плутона, передав на Землю детальные изображения карликовой планеты и ее крупнейшего спутника Харона.

Далекий и холодный Харон, названный в честь мифического перевозчика душ умерших через реку Стикс, оказался не менее интересным объектом, чем сам Плутон.

Красное пятно Мордор

Первое, что бросается в глаза при изучении снимков Харона — огромное красно-коричневое пятно, покрывающее львиную долю северной полярной области. Эта особенность, получившая название "Пятно Мордор" (лат. Mordor Macula), отсылает нас к мрачным землям из эпического романа Дж. Р. Р. Толкина "Властелин колец".

Загадочная область сформировалась благодаря экстремальным температурным условиям, царящим в столь удаленном от светила регионе Солнечной системы.

Когда на северном полюсе Харона наступает зима (которая длится более 100 лет), температура поверхности падает до -258°C. В таких условиях молекулы метана и азота, захваченные Хароном из разреженной атмосферы Плутона, замерзают и оседают на поверхности спутника. С приходом лета температура повышается до -213°C, летучие газы испаряются, но под ними остается слой тяжелых органических соединений - толинов. Под воздействием ультрафиолетового излучения со стороны Солнца эти вещества приобретают характерный красновато-коричневый оттенок.

Каньоны глубже земных

Поверхность Харона испещрена системой гигантских каньонов и разломов, протянувшихся на сотни километров.

Некоторые из них достигают глубины 7-9 километров, что существенно глубже знаменитого Большого каньона (Гранд-Каньона) на Земле, максимальная глубина которого "всего" 1,8 километра.

Эти структуры появились в результате естественного растрескивания ледяной коры, связанного с остыванием небесного тела, начавшегося миллиарды лет назад.

Кратеры из страны Оз

Зонд "Новые горизонты" позволил идентифицировать на поверхности Харона множество ударных кратеров разного возраста и размера. Все они были названы в честь персонажей и мест из произведений о вымышленных мирах.

Самый крупный — кратер Дороти диаметром около 100 километров, названный в честь главной героини "Волшебника страны Оз".

Рядом расположены кратеры поменьше: Пиркс (в честь капитана Пиркса из цикла рассказов Станислава Лема), Насреддин (фольклорный персонаж мусульманского Востока и некоторых народов Средиземноморья и Балкан), Немо (в честь капитана Немо из произведений Жюля Верна) и другие.

Двойная планета

Средний диаметр Харона составляет 1 214 километров — это почти половина диаметра самого Плутона (2 377 километров). Из-за столь необычного соотношения размеров систему Плутон-Харон иногда называют двойной карликовой планетой. Оба тела находятся в приливном захвате и всегда повернуты друг к другу одной стороной, вращаясь вокруг общего центра масс, который находится вне Плутона.

Поверхность Харона состоит преимущественно из водяного льда, что делает его заметно светлее Плутона. Именно контраст между серо-белой ледяной поверхностью и красно-коричневым полярным регионом обеспечивает столь необычный облик спутника на цветных изображениях.

Снимки, переданные "Новыми горизонтами" более 10 лет назад, остаются единственными детальными изображениями Харона (да и системы Плутона в целом). Космический аппарат остается действующим, продолжая свое путешествие в "глубины" пояса Койпера.

Читайте также:

• 10 удивительных фактов о Хароне, спутнике Плутона.
• Космический телескоп «Джеймс Уэбб» раскрывает тайны Харона.
• Плутон без фильтров: что скрывается за красочными снимками NASA.

10 марта 2023 года орбитальный аппарат "Аль-Амаль" (в переводе — "Надежда"), запущенный в 2021 году Космическим агентством Объединенных Арабских Эмиратов (UAESA) для изучения марсианской атмосферы, приблизился к Деймосу на рекордные 104 километра.

Это было максимальное сближение с естественным спутником за всю историю исследования системы Красной планеты. Результат: самые детализированные снимки и данные, которые меняют наше понимание его происхождения.

Что мы знаем о Деймосе?

Деймос — меньший и наиболее удаленный из двух спутников Марса (второй — Фобос). Его средний диаметр составляет всего 12,4 километра, а орбита проходит на высоте около 23 500 километров от поверхности планеты. Этот каменистый спутник неправильной формы был открыт в 1877 году и назван в честь древнегреческого бога ужаса.

Первые снимки Деймоса были получены автоматической межпланетной станцией NASA "Маринер-9" в 1971 году. С тех пор спутник попадал в кадр многих миссий, но всегда издалека.

Зонд "Надежда" изменил это, сделав детальный снимок обратной стороны спутника и получив подробную информацию о его составе и структуре.

Революционное открытие

Продолжительное время господствовала гипотеза, что Деймос и Фобос — астероиды, попавшие в гравитационную ловушку Марса. Аргументация этой концепции была просто абсурдна: спутники слишком маленькие, кривые и непохожи на "нормальные" луны.

Инфракрасный спектрометр "Надежды" показал, что состав Деймоса ближе к марсианскому базальту, чем к астероидам класса D (темным объектам с красноватым спектром, которые очень плохо отражают свет).

Это весомое доказательство в пользу гипотезы, предложенной в 2018 году планетологом (планетологиней?) Робин Кануп, которая гласит, что спутники Марса являются фрагментами самой планеты, выброшенными в космос в результате древнего столкновения с массивным объектом. Моделирование показывает, что диаметр ударного тела мог достигать 1 000 километров. Для сравнения: средний диаметр Марса составляет 6 792 километра.

Примечательно, что эта гипотеза не только объясняет происхождение спутников Марса, но и дает подсказки касательно катастрофических климатических изменений, превративших Марс в промерзлую пустыню.

Читайте также:

• Ученые доказали, что 7 миллиардов лет назад Вселенная была вдвое горячее.
• У Марса обнаружено твердое внутреннее ядро.
• Откуда на Марсе кислород?

В 2020 году австралийский радиотелескоп ASKAP зафиксировал странный сигнал ASKAP J173608.2-321635, источник которого скрывался в направлении центра Млечного Пути. Сначала казалось, что это рядовое явление, так как космос полон радиоисточников: пульсары, квазары, остатки сверхновых.

Однако чем больше данных накапливалось, тем очевиднее становилось, что "нечто", породившее сигнал ASKAP J173608.2-321635, не похоже ни на что известное науке.

Космический хаос

Космические источники излучения обычно предсказуемы. У каждого типа объектов есть свой "почерк". Например:

• Пульсары вращаются вокруг своей оси с точностью атомных часов — от одного оборота за несколько секунд до нескольких сотен оборотов в секунду.
• Звезды в двойных системах регулярно затмевают друг друга, создавая периодические провалы в яркости. Цикл повторяется раз за разом.
• Пульсирующие переменные звезды меняют светимость из-за поочередного расширения и сжатия внешних слоев и изменения их температуры. Этот процесс подчиняется законам звездной физики и полностью предсказуем.
• Даже квазары, питаемые сверхмассивными черными дырами и демонстрирующие на первый взгляд хаотичное поведение, подчиняются статистическим закономерностям.

ASKAP J173608.2-321635 игнорирует все правила.

Объект может молчать три недели, а потом внезапно вспыхнуть на пять дней. Затем полугодавая тишина, которая сменится вспышкой, длящейся всего несколько часов. И вновь тишина. За пять лет наблюдений астрономы зарегистрировали десятки активных фаз — ни одна не повторила предыдущую ни по длительности, ни по мощности.

Это не просто нерегулярность. Это полное отсутствие какой-либо систематичности.

Эффект выключателя

Примечательно, что между периодами активности объект не тускнеет постепенно. Он "выключается" мгновенно и полностью.

Представьте радиоисточник как лампочку. Обычные переменные объекты ведут себя как лампы с диммером — плавно становятся ярче или тусклее. А вот ASKAP J173608.2-321635 работает как обычная лампа накаливания: щелк — горит, щелк — не горит. Никаких промежуточных состояний.

Такое поведение противоречит физике большинства известных астрономических процессов, которые имеют инерцию и не могут "выключаться" мгновенно.

Призрак в радиодиапазоне

Одна из самых загадочных особенностей объекта — его избирательность по длинам волн. ASKAP J173608.2-321635 излучает исключительно в узком радиодиапазоне около 1 гигагерца. Астрономы, в попытках понять природу аномалии, наводили на эту область:

• Рентгеновские телескопы — ничего;
• Инфракрасные обсерватории — пусто;
• Оптические телескопы — тишина;
• Ультрафиолетовые детекторы — ноль.

Объект буквально неуловим во всех диапазонах, кроме радио.

Следовательно, это исключает практически все кандидатов:

• Пульсары светятся постоянно во всем спектре — от радио до гамма-лучей. Они не могут "спрятаться".
• Магнетары (сверхнамагниченные нейтронные звезды) производят мощнейшие рентгеновские вспышки, которые невозможно не заметить.
• Переменные звезды видны в оптическом (видимом) диапазоне по определению — это же звезды.
• Черные дыры и нейтронные звезды с аккреционными дисками разогревают падающее вещество до миллионов градусов. Такой объект сияет в рентгене ярче прожектора.

Что может излучать только в радио и быть абсолютно невидимым во всех остальных диапазонах? Астрономы не знают.

Провалившиеся гипотезы

Версия 1: экзотический пульсар

Первое предположение — необычный пульсар с нестабильным вращением. Возможно, его магнитное поле устроено так, что луч излучения "мигает" непредсказуемо.

Проблема: пульсары не "выключаются" полностью. Их сигнал может ослабевать, но полностью исчезать на недели, а то и месяцы — это за гранью известной физики нейтронных звезд.

Версия 2: магнетар в спящем режиме

Магнетары периодически "просыпаются", производя всплески активности в виде радиоволн. Может быть, перед нами такой случай?

Проблема: магнетары обязательно излучают в рентгеновском и гамма-диапазонах. Даже в спокойной фазе их рентгеновское свечение регистрируется. Здесь его нет вообще.

Версия 3: двойная система с затмениями

Возможно, это пара объектов, где один периодически заслоняет излучение другого?

Проблема: Затмения в двойных системах происходят регулярно, с четким периодом обращения. Здесь никакой периодичности нет.

Версия 4: белый карлик с аномальным магнитным полем

Некоторые белые карлики обладают чрезвычайно сильными магнитными полями и могут производить радиовспышки.

Проблема: белые карлики горячие — их можно наблюдать в ультрафиолетовом и видимом диапазонах. Объект ASKAP J173608.2-321635 невидим в этих спектрах.

Версия 5: коричневый карлик с радиовспышками

Коричневые карлики — "неудавшиеся звезды" — иногда производят мощные радиовсплески из-за магнитной активности.

Проблема: коричневые карлики излучают преимущественно в инфракрасном диапазоне. Они недостаточно горячи для того, чтобы наблюдать их в оптические телескопы, но по ИК-излучению их легко найти. Здесь инфракрасного излучения нет.

Неизведанный класс объектов?

В настоящее время научное сообщество склоняется к радикальной гипотезе: мы нашли нечто, для чего у нас нет теоретической модели. Вероятно, мы столкнулись с новым классом космических объектов, который выходит за рамки наших стандартных классификаций.

История науки знает такие примеры. Например, когда в 1967 году открыли первый пульсар, то астрономы были так поражены, что устроили масштабную проверку данных — сигнал был настолько регулярным, что его даже в шутку назвали LGM-1 (Little Green Men — "маленькие зеленые человечки"). Потребовалось время, чтобы понять: это быстровращающаяся нейтронная звезда.

А когда в 1960-х годах обнаружили первые квазары, то их яркость казалась невозможной, а удаленность от Земли — просто запредельной. Потребовались десятилетия исследований, чтобы ученые осознали, что имеют дело со сверхмассивными черными дырами, активно пожирающими окружающую материю.

Возможно, ASKAP J173608.2-321635 — начало новой главы в астрономии.

Читайте также:

• Что остается после смерти звезды?
• Межзвездная комета 3I/ATLAS: 7 аномалий, которые озадачили астрономов.
• Исследование: темная материя меняет цвет Вселенной.

На полученных изображениях — примерно 100 миллионов объектов, и это лишь сотая доля предстоящей работы. По этим снимкам ученые в итоге составят самую большую трехмерную карту Вселенной и даже попытаются понять природу темной энергии.

Euclid находится в точке Лагранжа L2 на расстоянии 1,5 миллиона километров от Земли и наблюдает Вселенную в оптическом и инфракрасном диапазонах. Основная цель миссии — за шесть лет провести полный обзор небесной сферы. Европейское космическое агентство 15 октября поделилось результатами первой части этой огромной работы — мозаикой, собранной из 260 изображений. Она покрывает участок неба в южном полушарии, который по площади в 500 с лишним раз больше пространства, закрываемого полной Луной.

На этом «пазле» запечатлены 100 миллионов звезд и галактик. Сильное впечатление на ученых произвело то, что можно и рассматривать малейшие детали вроде звездного скопления рядом с далекой галактикой, и одновременно обозревать масштабы космоса. Общий вид Вселенной от телескопа Euclid необходим астрофизикам для выполнения одной из важнейших задач современной науки — разобраться, что за неведомая темная энергия все время расширяет Вселенную и притом ускоряет ее расширение.

По разным оценкам, она составляет от 68 до 74% массы-энергии Вселенной, то есть большую часть. Но природа ее неясна, хотя есть правдоподобные гипотезы. Астрофизики надеются, что обзор Euclid позволит лучше понять, как действует темная энергия.

Между тем еще 22% космоса — это темная материя, о которой известно только то, что она обладает огромной массой и заключает галактики в невидимые «коконы». Без нее галактик не было бы вообще: звезды не могли бы удерживаться вместе. Их взаимной гравитации не хватило бы даже с учетом центральной сверхмассивной черной дыры. И Euclid в этом вопросе тоже будет очень полезен: он способен «видеть», как практически любая масса искажает ткань пространства-времени и создает оптическое явление под названием «гравитационная линза».

Этот эффект проявляется в том, что какой-то фоновый объект выглядит слегка растянутым или смещенным. Когда, например, черная дыра следует по небу, закрывая собой далекую галактику, то эта галактика позади нее вытягивается в подкову или даже целое кольцо. Это сильное гравитационное линзирование. В то же время темная материя, по представлениям ученых, работает как слабая, едва заметная линза, и ее может заметить только очень чувствительный телескоп.