Первые звёзды, вспыхнувшие во Вселенной вскоре после Большого взрыва, десятилетиями оставались исключительно теоретической концепцией. Астрономы могли лишь моделировать их свойства, не имея ни единого прямого наблюдения.
Теперь данные космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) предоставили, возможно, самое весомое на сегодняшний день подтверждение того, что эти древние светила действительно существовали – и сформировались всего через 400 миллионов лет после рождения Вселенной.
Результаты представлены в двух независимых исследованиях на arXiv. Первое возглавил Роберто Майолино из Кембриджского университета, второе – Элка Руста из Флорентийского университета.
В случае подтверждения открытие даст учёным прямое наблюдательное окно в условия ранней Вселенной и поможет понять, как самое первое поколение звёзд определило всё, что появилось после.
Так называемые звёзды Популяции III (Population III) принципиально отличались от современных. Они формировались из облаков практически чистого водорода и гелия – задолго до того, как более тяжёлые элементы вроде углерода, кислорода и железа были сформированы в недрах звёздных ядер.
По расчётам астрономов, эти светила были чрезвычайно массивными и горячими, сжигая своё топливо всего за несколько миллионов лет – мгновение по космологическим меркам. Завершив жизненный цикл, они взрывались сверхновыми, засеивая межзвёздное пространство тяжёлыми элементами для следующих поколений звёзд.
Ещё в 2024 году команда Майолино обнаружила необычный сигнал в гало GN-z11 – одной из самых ярких известных галактик ранней Вселенной. С помощью NIRSpec-IFU, спектрографа ближнего инфракрасного диапазона на борту JWST, учёные зафиксировали слабую линию излучения от небольшого объекта-спутника, получившего название Геба (Hebe). Объект расположен всего в трёх килопарсеках от родительской галактики.
Линия излучения совпала с сигнатурой дважды ионизированного гелия – процесса, требующего исключительно мощного ультрафиолетового излучения. В сочетании с отсутствием обнаружимых металлов в спектре команда предположила, что именно звёзды Популяции III были наиболее вероятным источником. Однако на тот момент речь шла лишь о предварительной гипотезе.
Теперь, используя возможности инструмента NIRSpec-IFU с более высоким разрешением, группа Майолино подтвердила реальность гелиевого сигнала и разделила его на два отдельных компонента.
Параллельно команда Русты независимо обнаружила линию излучения водорода из того же участка неба, обеспечив вторую точку привязки для идентификации. Ни в одном из двух исследований не было найдено следов тяжёлых элементов в спектрах излучения.
Используя теоретическое моделирование, группа Русты смогла по наблюдаемому соотношению гелия к водороду оценить массу первых звёзд. Анализ указывает на так называемое "тяжёлое" распределение масс – большинство звёзд попадало в диапазон от 10 до 100 солнечных масс.
Такой результат согласуется с теоретическими предсказаниями о том, что первые звёзды были горячими и массивными, формируясь во Вселенной, ещё не обогащённой продуктами звёздного нуклеосинтеза.
До полноценного понимания жизненного цикла этих древних светил потребуется ещё множество наблюдений. Тем не менее два независимых исследования, подтверждающих друг друга, дают на данный момент самые чёткие свидетельства того, что звёзды Популяции III действительно существовали.
Дальнейшее изучение этих данных может приблизить астрономов к пониманию того, как зародились структуры, определившие облик современной Вселенной.
Три года назад астрономы из Университета Карнеги обнаружили нечто неожиданное у небольшого красного карлика – газового гиганта размером с Юпитер.
В звёздной системе вроде нашей это было бы рядовым событием, но TOI 5205b оказалась настолько велика относительно своей звезды, что при прохождении перед ней блокировала семь процентов света. Это один из крупнейших транзитов экзопланет за всю историю наблюдений.
Существующие модели формирования газовых гигантов не могли объяснить, каким образом красный карлик с массой всего 40% от солнечной способен породить подобную планету.
Учёные назвали её "запретной" – в буквальном смысле физически невозможной. Согласно общепринятой теории, планеты формируются в протопланетном диске из газа и пыли, оставшемся после рождения звезды. Каменистое ядро будущего газового гиганта должно набрать около десяти масс Земли, чтобы обладать достаточной гравитацией для конденсации газа вокруг себя. У такого маленького красного карлика попросту не должно было хватить материала.
Теперь астрономы направили на TOI 5205b телескоп Уэбба, чтобы изучить атмосферу "запретного" мира.
Главная из них – концентрация тяжёлых элементов относительно водорода в атмосфере планеты оказалась ниже, чем у газовых гигантов Солнечной системы (Юпитера и Сатурна). Металличность TOI 5205b – то есть содержание элементов тяжелее водорода и гелия – также ниже, чем у её собственной звезды. Обычно у планет этот показатель выше, чем у родительских звёзд.
Ведущий автор исследования, астроном Анжали Пьетт, отметила:
Эти результаты важны для нашего понимания процесса формирования гигантских планет, который происходит на ранних этапах жизни звезды.
Пока учёные не нашли объяснения, которое бы устранило все противоречия. Однако аномально низкая металличность даёт определённые подсказки.
По словам соавтора исследования Шубхама Канодии из Carnegie Science, данные указывают на то, что тяжёлые элементы планеты мигрировали вглубь в процессе формирования, а её недра и атмосфера не перемешиваются между собой. Результаты свидетельствуют об атмосфере, богатой углеродом и бедной кислородом.
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.
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.
Двойная звездная система TMTS J0526 в представлении художника
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.
Квазары — ярчайшие объекты из всех, что доводилось наблюдать человечеству. Яркость одного такого объекта может превосходить яркость Солнца в триллион раз — он светит ярче целой галактики с миллиардами звезд. Эти космические маяки, находящиеся на расстоянии в миллиарды световых лет от Земли, позволяют астрономам заглянуть в очень далекое прошлое Вселенной.
Но что представляют собой квазары и какие силы обеспечивают им столь невероятную яркость? Давайте разбираться.
Что такое квазар?
Слово "квазар" — сокращение от "квазизвездный радиоисточник". Первый объект такого рода, выглядевший как точечный источник света, похожий на яркую звезду, был обнаружен в 1960 году астрономами Алланом Сэндиджем и Томасом Мэтьюзом. Однако от типичного светила его отличало огромное количество энергии, излучаемой в радиодиапазоне. Несмотря на это, находка, получившая обозначение 3C 48, долгое время рассматривалась как "нетипичная звезда".
Сегодня мы знаем, что 3C 48 и подобные ему объекты — это квазары, представляющие собой активные ядра галактик, в центре которых находятся сверхмассивные черные дыры массой от нескольких миллионов до миллиардов солнечных масс. Такая черная дыра с лютой жадностью пожирает огромное количество материи, которая ее окружает — газ, пыль, целые звезды — и в ходе этого процесса генерирует колоссальное количество энергии.
Не секрет, что сама черная дыра не способна быть источником света — все, что падает за горизонт событий, не способно вырваться наружу. Но материя, устремляющаяся к черной дыре, разогревается до миллионов градусов, образуя вокруг нее светящийся аккреционный диск. Именно этот диск и джеты (струи вещества, выбрасываемые вдоль оси вращения черной дыры со скоростью, близкой к скорости света) обеспечивают запредельную яркость квазара.
Для сравнения, светимость Солнца около 3,8 × 10^26 ватт. По земным меркам это, конечно, впечатляющий показатель, но в масштабах космоса — капля в море.
Типичный квазар излучает энергию на уровне 10^40–10^41 ватт и светит ярче, чем вся наша галактика Млечный Путь, в которой может быть более 400 миллиардов звезд.
Просто представьте: объект размером с Солнечную систему (аккреционный диск квазара имеет диаметр в несколько световых дней или недель) светит ярче, чем галактика диаметром в 100 000 световых лет с сотнями миллиардов звезд.
Как работает квазар
Сверхмассивная черная дыра, по сути являющаяся сердцем квазара, поглощает материю с невероятной скоростью — в среднем несколько солнечных масс в год. Падающее вещество закручивается в аккреционный диск, где частицы сталкиваются, трутся друг о друга, разгоняются до релятивистских (околосветовых) скоростей.
Трение и сжатие разогревают диск до 10-100 миллионов градусов, из-за чего материя начинает излучать в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах, то есть в одних из самых энергетичных форм света.
Примечательно, что не вся материя попадает в черную дыру — часть выбрасывается вдоль ее магнитных полюсов в виде релятивистских джетов — узких струй плазмы, способных двигаться со скоростью 99,999<...>% скорости света. При этом протяженность джетов может составлять миллионы световых лет, что позволяет наблюдать их далеко за пределами родительской галактики.
Если джет направлен в сторону наблюдателя, квазар кажется еще ярче из-за релятивистского усиления — эффекта, при котором излучение от объекта, движущегося почти со скоростью света, фокусируется в узкий конус.
Рекордсмен среди квазаров
Самый яркий из известных квазаров — QSO J0529−4351, идентифицированный* в 2024 году. Его светимость превышает светимость Солнца в 500 триллионов раз!
*На самом деле объект оказался в данных наблюдений еще в 1980 году. Однако его десятилетиями считали просто звездой.
QSO J0529−4351 находится на расстоянии около 12 миллиардов световых лет от нас, а значит свет от него, который мы видим сегодня, был испущен, когда возраст Вселенной составлял примерно 1,8 миллиарда лет — она была еще совсем юной.
В центре этого квазара находится сверхмассивная черная дыра массой около 17–20 миллиардов масс Солнца. И эта черная дыра — одна из наиболее быстрорастущих в известной Вселенной. Каждый день она поглощает около одной солнечной массы.
Есть ли квазары рядом с нами?
Абсолютно все известные квазары удалены на миллиарды световых лет от нас. В близлежащих галактиках их нет. Почему?
Потому что квазары существовали исключительно в молодой Вселенной, когда галактики были переполнены газом и пылью — топливом для сверхмассивных черных дыр. В те времена черные дыры активно питались, стабилизируя свои галактики и интенсивно светясь.
Со временем сверхмассивные черные дыры расчистили свои окрестности — поглотили все до чего позволяло "дотянуться" гравитационное поле — и перешли в "спящий режим". То есть сверхмассивные черные дыры никуда не делись, они продолжают пребывать в центрах всех крупных галактик, включая Млечный Путь, — но они больше не светятся** как квазары, потому что нет для этого ресурсов.
**И все же в центрах некоторых галактик есть активные черные дыры. Однако в сравнении с квазарами они светятся крайне тускло, потому что вокруг уже нет такого количества "свободной" материи.
Квазары и судьба галактик
Энергия, выделяемая квазаром, настолько велика, что способна остановить звездообразование в родительской галактике.
Связано это с тем, что джеты и мощное излучение нагревают окружающий газ и часть его выбрасывают из галактики, лишая ее ключевого материала для формирования новых звезд. Это подтверждают наблюдения: в наиболее массивных галактиках практически прекратилось звездообразование.
Интересное наблюдение: в нашей Галактике каждый год рождается всего около 2-3 новых звезд, что является очень низким показателем. Можно предположить, что Стрелец А*, сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути, в свое время питала квазар, который "выжег" львиную долю газа.
Квазары — это одновременно разрушители и созидатели. Они отвечали за рост галактик и распределение материи в ранней Вселенной, формируя ее структуру.
Эра квазаров закончилась миллиарды лет назад. Однако свет, испущенный ими, все еще продолжает свое путешествие по просторам Вселенной, рассказывая о том, каким было это таинственное мироздание в самом начале своей истории.
Периодически на просторах интернета встречается утверждение, что Юпитеру "чуть-чуть не хватило массы" для превращения в звезду. На деле же это серьезное искажение реальности: разница между массой Юпитера и минимальной звездной массой колоссальна.
В настоящее время Юпитер генерирует значительное количество энергии за счет гравитационного сжатия. Планета ежегодно сокращается примерно на два сантиметра, преобразуя гравитационную потенциальную энергию в тепловую. Этот процесс приводит к общему излучению в 335 триллионов ватт – примерно на 67% больше энергии, чем газовый гигант получает от Солнца.
При всей мощи этих процессов, температура в ядре Юпитера достигает лишь 24 000 градусов Цельсия, тогда как для начала термоядерных реакций необходима температура около семи миллионов градусов. Достижение такой температуры требует значительно большего гравитационного давления.
Предел Кумара
Для запуска термоядерных реакций масса объекта должна превышать так называемый предел Кумара – около 80 масс Юпитера (или примерно 0,08 массы Солнца). Это минимальная масса, необходимая для создания достаточного давления и температуры в ядре для начала термоядерных реакций.
Текущие параметры
Масса Юпитера составляет 1,9 × 10^27 килограммов. Для достижения звездного статуса требуется масса около 1,6 × 10^29 килограммов. При такой массе гравитационное сжатие создало бы необходимые условия для самоподдерживающихся термоядерных реакций, превратив планету в красный карлик — самый маломассивный тип звезд.
Существующая масса Юпитера оптимальна для текущей конфигурации Солнечной системы. Его гравитационное влияние играет ключевую роль в поддержании стабильности орбит других планет (особенно Марса) и защите внутренней Солнечной системы от крупных астероидов и комет. Достаточно вспомнить драматическое столкновение кометы Шумейкеров — Леви 9 с Юпитером в 1994 году – планета-гигант приняла удар на себя.
Гравитационное поле Юпитера отклоняет или захватывает большинство крупных комет и астероидов, которые могли бы достичь внутренних планет (включая Землю). Кроме того, его влияние структурирует пояс астероидов.
Помимо гравитационного влияния, Юпитер обладает мощнейшей в Солнечной системе (после Солнца) магнитосферой. Его магнитное поле в 14 раз сильнее земного, что обеспечивает дополнительную защиту как собственным спутникам, так и внутренней части Солнечной системы.
Европейское космическое агентство (ESA), NASA и Канадское космическое агентство (CSA) опубликовали новые снимки Сатурна, сделанные сразу двумя легендарными космическими телескопами – "Джеймсом Уэббом" и "Хабблом". Совместная работа двух обсерваторий дала беспрецедентно детальный взгляд на атмосферу газового гиганта.
Ключевая ценность этих наблюдений – в сравнении двух принципиально разных подходов к съёмке. "Хаббл" фиксирует тонкие цветовые вариации на поверхности планеты, тогда как инфракрасное зрение "Уэбба" проникает значительно глубже, выявляя облака и химические соединения на самых разных уровнях атмосферы – от глубинных облачных слоёв до разреженных верхних.
Снимки "Хаббла" были сделаны в августе 2024 года в рамках программы наблюдения за атмосферами внешних планет (Outer Planet Atmosphere Legacy), а "Уэбб" провёл свои наблюдения несколькими месяцами позже.
Как пояснили в NASA, "оба телескопа фиксируют солнечный свет, отражённый от полосатых облаков и дымки Сатурна", однако делают это совершенно по-разному.
"Хаббл" традиционно используется для отслеживания штормов на Сатурне, и на новом снимке отчётливо видны характерные полосы атмосферных облаков. Инфракрасные сенсоры "Уэбба" способны выделить ещё больше деталей – например, высокоотражающий лёд в кольцах Сатурна, который на инфракрасном снимке выглядит практически белым.
Отдельного внимания заслуживает серо-зелёное окрашивание полюсов планеты на снимках "Уэбба". Учёные предполагают, что необычная окраска может быть вызвана слоем высотных аэрозолей, рассеивающих свет на различных широтах. Другое возможное объяснение – заряженные молекулы, взаимодействующие с магнитным полем планеты и вызывающие полярные сияния.
Визуальные данные обоих телескопов уже представляют большую научную ценность, но со временем их значимость будет только расти. Наблюдения 2024 года, проведённые с разницей в 14 недель, зафиксировали Сатурн на этапе перехода от северного лета к равноденствию 2025 года.
По мере того как Сатурн будет входить в южную весну, а затем и в южное лето к 2030-м годам, "Хаббл" и "Уэбб" получат всё более качественный обзор южного полушария планеты. Это откроет новые возможности для долгосрочного изучения сезонных изменений в атмосфере газового гиганта.
На расстоянии около 190 световых лет от Земли находится звезда HD 140283, получившая неофициальное библейское прозвище — Мафусаил. Это имя было выбрано не случайно: по ранним оценкам астрономов, возраст HD 140283 составлял около 14,5 миллиарда лет. Вот только проблема в том, что возраст самой Вселенной оценивается примерно в 13,8 миллиарда лет.
Астрономам эта звезда известна уже давно: она была включена в каталог Генри Дрейпера еще в первой половине XX века. Но по-настоящему знаменитой HD 140283 стала лишь тогда, когда ученые попытались определить ее возраст.
Итак, как же звезда может быть старше мира, в котором существует?
Сразу предупреждаю: это не мистическая история и не фантазия об объекте из других измерений, как любят выдумывать журналисты. Это пример того, как наука ошибается, уточняет данные и постепенно приходит к правильному ответу.
Звезда-ископаемое
Мафусаил относится к числу очень древних малометалличных звезд. В астрономии "металлами" называют все элементы тяжелее водорода и гелия. Так, железа в HD 140283 примерно в 250 раз меньше, чем в Солнце, а кислорода — примерно в 50 раз.
Это типично для очень старых звезд, сформировавшихся в раннюю эпоху истории Вселенной, когда тяжелых элементов было еще крайне мало. Мафусаил появился спустя сравнительно небольшое время после Большого взрыва, когда космическое пространство было заполнено преимущественно водородом и гелием.
Мафусаил — сравнительно небольшая звезда: ее масса составляет около 0,8 массы Солнца, а радиус — примерно в 2,2 раза больше солнечного. Сейчас она находится на стадии субгиганта — переходного этапа между обычной звездой и красным гигантом. По космическим меркам эта фаза продолжается недолго, поэтому подобные объекты особенно ценны для астрономов: они помогают лучше понять эволюционный путь солнцеподобных звезд и предсказать будущее Солнечной системы.
Еще одна любопытная деталь: Мафусаил движется через окрестности Солнца с очень высокой скоростью — около 300 км/с. Такие скорости характерны для древних звезд гало Млечного Пути. По сути, это гость из самых старых областей нашей Галактики, случайно оказавшийся рядом с Солнечной системой.
Мафусаил — настоящее звездное ископаемое, свидетель ранней Вселенной.
Парадокс, который раздули до сенсации
Когда ранние измерения показали, что возраст звезды составляет примерно 14,5 миллиарда лет, тут же посыпались громкие заголовки об "аномалии", "крахе физики", "параллельных мирах", "отмене Большого взрыва" и прочих бессмыслицах.
Но ученые смотрели на ситуацию спокойнее. Они понимали, что проблема, скорее всего, не в устройстве Вселенной, а в точности измерений и несовершенстве существующих звездных моделей.
Уточнение данных
В 2013 году было опубликовано исследование, основанное на наблюдениях космического телескопа NASA/ESA "Хаббл". С его помощью астрономы очень точно измерили параллакс HD 140283, а значит — и расстояние до звезды. Зная расстояние и видимую яркость, ученые смогли вычислить ее истинную светимость, а затем уточнить возраст.
Результат оказался впечатляющим: 14,46 ± 0,8 миллиарда лет. Именно погрешность здесь играет ключевую роль. Она означала, что реальный возраст Мафусаила мог составлять как 15,26, так и 13,66 миллиарда лет. Иными словами, даже после первичного уточнения данных звезда вовсе не обязательно оказывалась старше Вселенной — все упиралось в пределы точности измерений и моделей.
После этого ученые занялись уточнением наблюдательных данных и улучшением теоретических расчетов. Они понимали, что для точного определения возраста важно не только знать светимость, но и точнее определить химический состав звезды, а также доработать модели звездной эволюции. Достаточно изменить некоторые параметры — и итоговая оценка заметно сдвинется.
Спустя восемь лет появилась новая модель эволюции HD 140283, созданная с использованием более совершенных методов астрофизического моделирования и данных о миллионах других звезд. Она учитывала целый набор физических процессов внутри звезды — термоядерные реакции, перенос энергии и изменения химического состава. Согласно этой работе, возраст Мафусаила составляет 12,01 ± 0,05 миллиарда лет, то есть звезда уже уверенно укладывается в современную оценку возраста Вселенной.
Сегодня Мафусаил по-прежнему считается одной из древнейших известных звезд, но уже не выглядит невозможным объектом, который ломает всю современную физику. Теперь мы знаем и другие крайне древние звезды — например, HE 1523-0901, 2MASS J18082002-5104378 B и SMSS J031300.36-670839.3, возраст которых оценивается примерно в 13,2, 13,5 и 13,6 миллиарда лет соответственно. Но именно история Мафусаила стала важной вехой в оттачивании методов оценки звездных возрастов и наглядно показала, как наука превращает мнимую аномалию в решаемую задачу.
Заканчивая эту историю, хочу сказать самое важное: кажущиеся противоречия в науке далеко не всегда означают крах теории. Чаще всего они говорят о том, что нужны новые данные, более точные измерения и доработанные модели. Прямо сейчас астрономия переживает похожий момент: космический телескоп NASA "Джеймс Уэбб" обнаружил в ранней Вселенной немало галактик, которые выглядят слишком массивными, яркими и зрелыми для своего возраста. Но это не означает, что Большого взрыва не было или что возраст Вселенной рассчитан неверно. Это показывает, что наше понимание формирования и роста первых галактик все еще далеко от совершенства.
Тут это, нашли углерод неясного происхождения, да не где-нибудь, а в Европе. Нет, не в нашей земной, а на спутнике Юпитера.
Европа - интересный спутник, так как он больше похож на объекты земной группы, нежели остальные его "ледяные собратья" - он состоит из камня, то есть различных силикатов, железного ядра и несовместимых с ними примесей, которые формируют кору. В рамках примесей считается стокилометровый слой из воды, верхнюю часть которого в размерах примерно тридцати километров представляет лед. То есть под слоем льда находится вполне себе жиденький океан - на это указывает магнитное поле Европы, обнаруженное аппаратом "Галилео", так как наличие магнитного поля говорит о слое электролитов между корой и ядром, что является, по сути океаном соленой воды. Другой пунктик, указывающий на наличие подповерхностного океана - сдвиг коры Европы на целых 80 градусов относительно недр, что невозможно при плотном прилегании верхних и нижних слоев небесного тела.
Область, где обнаружили углекислоту, зовется "Тара Регио" и ранее она уже светилась в новостях как место выхода поваренной соли, обнаруженной телескопом "Хаббл". Что-то мне подсказывает, что это не последний раз, когда мы о ней слышим - в 24 году к Европе отправится Europa Clipper, спутник, который изучит ее потенциал к поддержанию жизни, а также JUICE, аппарат, захвативший своей исследовательской программой все крупные юпитерианские луны.
Наличие углекислоты не подтверждает наличие жизни, но ясно указывает, на наличие условий для ее поддержания. Будем посмотреть.
Основная фишка этого телескопа, что он смотрит в инфракрасном диапазоне, благодаря этому может видеть объекты через газопылевые облака. И вот НАСА выложила новую обработанную фотку галактики NGC 5134, которая тусуется на расстоянии 65 миллионов световых лет от нас.
Так она выглядит в обычном видимом спектре (спёрто с вики)
А вот так 20 февраля 2026 года сфоткал её телескоп Уэбба (да, выложили сейчас, т.к. данные обработать надо было)
Чётко всё видна её структура.
Так что у астрономов появилась ешё туева хуча инфы, которую надо проанализировать. Одним словом скучать им телескоп не даёт...
Новаторское новое исследование может, наконец, дать ответ на одну из самых сложных загадок астрофизики — без необходимости добавлять что-либо новое к нашим текущим моделям. Физики предполагают, что черные дыры могут содержать странную форму энергии, которая ускоряет расширение Вселенной.
Фото: NASA’s Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman.
Астрономы знали с конца 1920-х годов, что Вселенная расширяется, и в течение десятилетий предполагалось, что скорость этого расширения со временем будет замедляться. В конце концов, гравитация сближает предметы, и считалось, что гравитационное притяжение всей материи во Вселенной притягивает все вокруг.
Но в 1990-х астрономы с помощью космического телескопа Хаббл сделали неожиданное открытие — происходило прямо противоположное. Чем дальше объект находился от нашей точки обзора, тем быстрее он удалялся от нас, что указывало на ускорение расширения Вселенной с течением времени. Без каких-либо объяснений в моделях того времени была сформулирована сила, получившая название «темная энергия», которая отталкивает все от всего остального с возрастающей скоростью.
С тех пор астрономы ищут признаки этой темной энергии, основываясь на ее свойствах. И в новом исследовании международная группа ученых утверждает, что нашла доказательства того, где может скрываться темная энергия — внутри черных дыр.
Вопреки тому, что мы могли бы подумать, вакуум не совсем пуст — случайные квантовые флуктуации производят то, что известно как энергия вакуума, оказывающая внешнее давление, которое может работать против гравитации и управлять расширением Вселенной. В некоторых моделях энергию вакуума можно найти в черных дырах, и в новом исследовании команда обнаружила первые наблюдательные доказательства этого.
Астрономы начали с изучения эволюции сверхмассивных черных дыр в центрах галактик за последние девять миллиардов лет. Эти черные дыры набирают массу в основном за счет поглощения пыли, газа, звезд и других черных дыр, но в некоторых галактиках, известных как гигантские эллиптические галактики, это сырье иссякает. Тогда следует ожидать, что сверхмассивные черные дыры в эллиптических галактиках перестанут расти.
Исследователи сравнили массы этих черных дыр в далеких эллиптических галактиках (которые видны такими, какими они были миллиарды лет назад) с теми, что ближе к нам в пространстве и времени. И действительно, сверхмассивные черные дыры в современных эллиптических галактиках в семь-двадцать раз массивнее, чем они были девять миллиардов лет назад.
Это указывает на то, что сверхмассивные черные дыры могут набирать массу и за счет какого-то другого механизма. И если они содержат энергию вакуума, они будут способствовать расширению Вселенной и также приобретать массу в результате явления, называемого космологической связью (космологическим взаимодействием).
Команда говорит, что это первое наблюдательное свидетельство того, что черные дыры содержат энергию вакуума, и когда они обработали цифры, они обнаружили, что это может объяснить количество темной энергии, измеренное во Вселенной сегодня.
Хотя недостатка в других предложенных источниках темной энергии не было, команда говорит, что эта новая модель может быть самой аккуратной. Это потому, что не требуется добавлять что-то новое к нашим существующим моделям — пробел может быть заполнен черными дырами, как и предсказывала общая теория относительности Эйнштейна.
В качестве дополнительного бонуса новая модель также объясняет еще одну космологическую загадку. В современных моделях предполагается, что черные дыры сжимают все, что попадает в них, в бесконечно плотную сингулярность, точку, в которой законы физики нарушаются. Они должны быть математически невозможны, поэтому физики либо находят для них обходные пути, либо принимают их за то, что наши модели неполны. Но если черные дыры содержат энергию вакуума, сингулярности больше не нужны, что может стать крупным прорывом в нашем понимании и дополнительным доказательством новой модели. Каким бы интригующим ни было исследование, для подтверждения модели потребуются дальнейшие исследования и наблюдения.
Исследование было опубликовано в двух статьях, в The Astrophysical Journal и Astrophysical Journal Letters. Команда описывает работу в видео ниже.
Космический телескоп имени Джеймса Уэбба зафиксировал свидетельства существования сверхмассивной черной дыры, которая была огромной с самого момента формирования и, судя по всему, не проходила через фазу звездного коллапса, при которой черная дыра поглощает материю родительской галактики для увеличения своей массы.
Профессор Роберто Майолино из Кавендишской лаборатории и Института космологии Кавли при Кембриджском университете, соавтор недавнего исследования, назвал открытие "полным пересмотром классических сценариев образования и роста черных дыр".
На протяжении десятилетий научный консенсус гласил, что массивные звезды внутри существующей галактики со временем коллапсируют, поглощая в процессе окружающую материю, что приводит к образованию черной дыры.
Теперь же получены доказательства существования черной дыры в миллионы раз больше нашего Солнца, которая выросла относительно быстро без поглощения окружающей среды в стиле Галактуса.
Исследователи провели детальные наблюдения объекта Little Red Dot QSO1. Большинство таких "маленьких красных точек" считаются сверхмассивными черными дырами, окруженными плотным газом ранней Вселенной.
Эта конкретная красная точка существовала всего через 700 миллионов лет после Большого взрыва, хотя долгое время считалось, что для формирования сверхмассивной черной дыры требуется минимум миллиард лет.
Масса астрономического объекта в 40 миллионов раз превышает массу Солнца, а находится он на расстоянии 13 миллиардов световых лет от нас. Открытие стало первым прямым измерением массы черной дыры в первый миллиард лет после Большого взрыва.
Уэбб уже несколько лет фиксирует потенциальные свидетельства существования таких ранних черных дыр, но прямых измерений до сих пор не проводилось. Дело в том, что газ, составляющий QSO1, имеет кеплеровское вращение, удерживаясь вокруг центральной точки подобно тому, как планеты Солнечной системы вращаются вокруг Солнца. Это позволило ученым рассчитать массу, поскольку кеплеровское движение подчиняется простым законам гравитации.
Исследователь Игнас Юодзбалис говорит:
Это важно, так как говорит нам о том, что большая часть массы QSO1 сосредоточена в черной дыре в центре. Если бы масса была распределена более равномерно, как это было бы при наличии множества звезд, газ не имел бы такого идеального кеплеровского вращения.
Соавтор исследования доктор Франческо Д'Эудженио добавил:
До сих пор все измерения масс черных дыр в ранней Вселенной были косвенными и основывались на предположениях, исходящих из наших знаний о черных дырах в локальной Вселенной.
Отменяет ли подобное открытие саму идею Большого взрыва? На самом деле нет. Да, Уэбб обнаружил сверхмассивные черные дыры, существовавшие вскоре после Большого взрыва, но у этой истории есть продолжение. Астрофизики из UCLA предположили, что разрешить эту загадку может темная материя.
Когда темная материя распадается, испускаемые фотоны, согласно гипотезе, становятся чрезвычайно горячими. Это могло ускорить весь процесс формирования, так как водородный газ нагревался бы достаточно сильно для того, чтобы гравитация собирала его в гигантские облака. Такие облака могли конденсироваться в сверхмассивную черную дыру гораздо быстрее, чем мы обычно наблюдаем.
Однако все это пока остается сугубо теоретическим. Мы точно не знаем, существует ли темная материя в действительности, и, как следствие, не имеем конкретной информации о ее составе. При этом нам нужно что-то, чтобы математика сходилась, и расчеты указывают именно на темную материю как на наиболее вероятного виновника.
Астрономы зафиксировали космическое событие, которое может оказаться первым в истории наблюдений примером так называемой «суперкилоновы». Это двойной взрыв, сочетающий признаки сверхновой и килоновы.
Речь идет о событии AT2025ulz, которое сначала выглядело как классическое слияние компактных объектов. Затем явление неожиданно проявило черты взрыва массивной звезды. Если интерпретация подтвердится, это станет важным звеном между двумя типами катастрофических процессов.
Их давно обсуждали в теории, но никогда ранее не фиксировали в реальности.
Астрономы зафиксировали двойной взрыв звезды
Большинство массивных звезд завершают свою эволюцию взрывом сверхновой, рассеивая по Вселенной элементы вроде углерода и железа.
Килоновы же возникают при столкновении нейтронных звезд и ответственны за образование еще более тяжелых элементов — включая золото и платину.
AT2025ulz, по мнению исследователей, объединяет оба сценария.
Сигнал был впервые зафиксирован 18 августа 2025 года детекторами гравитационных волн LIGO и Virgo. Он соответствовал слиянию двух компактных объектов.
Вскоре после этого телескоп Zwicky Transient Facility в Калифорнии обнаружил быстро тускнеющий красный источник света — типичный признак килоновы.
Однако поведение объекта оказалось необычным.
Вместо ожидаемого затухания он становился ярче, а спектральные наблюдения — с участием, в частности, обсерватории Кек на Гавайях — выявили присутствие водорода и гелия. Это характерная «подпись» сверхновых.
Авторы исследования, включая астрофизиков из Технологического института Калифорнии в США, предлагают следующую модель: быстро вращающаяся массивная звезда взорвалась как сверхновая, но ее ядро не сформировало один компактный объект, а распалось на две легкие нейтронные звезды.
В течение нескольких часов они сблизились и столкнулись, вызвав килонову внутри расширяющихся оболочек сверхновой.
Это и объясняет сложную, «двухэтапную» световую кривую события.
Дополнительную поддержку гипотезе дают данные гравитационных волн: с вероятностью 99% хотя бы один из объектов имел массу меньше солнечной, что противоречит стандартным представлениям о формировании нейтронных звезд, но укладывается в сценарий коллапса быстро вращающегося ядра.
Ученые подчеркивают: полностью исключить совпадение независимых событий пока нельзя.
Проверить существование суперкилонов удастся лишь с помощью будущих наблюдений, включая проекты обсерватории имени Веры Рубин и телескопа Нэнси Грейс Роман.
На проектирование и строительство космического телескопа "Джеймса Уэбб" ушли десятилетия, но эти титанические усилия уже приносят свои плоды. Не прошло и года с начала работы космического телескопа, а "Уэбб" уже прислал десятки потрясающих космических снимков, а также множество научных данных, которые помогли ученым продвинуться в понимании Вселенной. Телескоп будет работать в космосе 20 лет.
Скопление галактик SMACS 0723 или более известное название - "Первое глубокое поле Уэбба".
Одной из первых задач, которую НАСА выполнило с помощью телескопа "Уэбб", было воссоздание одной из самых знаковых фотографий "Хаббла" за всю историю наблюдений. Глубокое поле Уэбба (Deep Field) — это самое глубокое инфракрасное изображение Вселенной из когда-либо созданных, позволяющее увидеть тысячи галактик на участке неба размером с рисовое зернышко, которое держат на расстоянии вытянутой руки. Некоторым из галактик на этом изображении 13,1 миллиарда лет, они запечатлены в том виде, в каком они появились, когда Вселенная только-только остыла настолько, чтобы началось звездообразование.
Юпитер
Знаете ли вы, что у Юпитера есть кольца? Они не такие заметные, как у Сатурна, но мощная гравитация Юпитера притянула достаточно материала, чтобы у него появилось несколько своих колец. Большинство телескопов не могут разглядеть блеклые кольца планеты, но Уэбб может. Летом 2022 года ученые сфотографировали Юпитер с помощью "Уэбба" и запечатлели кольца, а также светящиеся полярные сияния на обоих полюсах.
Нептун
Говоря о кольцах, у Нептуна они тоже есть, но их еще труднее обнаружить. "Уэбб" работает в ближнем инфракрасном диапазоне от 0,6 до 5 микрон с помощью своей камеры NIRCam, поэтому планета не выглядит темно-синей, как на большинстве фотографий, но кольца видны очень четко. Ни один космический зонд не посещал Нептун со времен "Вояджера-2" в конце 1980-х годов. Таким образом, впервые за 30 лет удалось увидеть едва различимые кольца Нептуна.
Сатурн
Сатурн — последний газовый гигант нашей Солнечной системы на который обратил свое внимание телескоп "Уэбб". НАСА все еще работает над обработкой результатов наблюдений, но уже опубликовало предварительный снимок планеты, окруженной кольцами. На этом изображении Сатурн виден через фильтр NIRCam F323N (3,23 микрона). НАСА обработало это монохромное изображение и придало ему темно-оранжевый оттенок. Сатурн темнее колец, потому что метан в его атмосфере поглощает большую часть падающего на него света.
Экзопланета HIP 65426 b
Наблюдение за планетами с помощью "Уэбба" не ограничивается нашей Солнечной системой. "Уэбб" сделал свое первое изображение экзопланеты в 2022 году, когда он наблюдал за звездой HIP 65426. Там "Уэбб" обнаружил экзопланету HIP 65426 b. Экзопланета примерно в девять раз больше Юпитера, а ее орбита проходит в три раза дальше от звезды, чем Нептун от Солнца. Это помогло ученым разглядеть планету в "дымке" звезды, но все равно это впечатляющий подвиг для "Уэбба".
M74 или «Призрачная галактика»
Примерно в 32 миллионах световых лет от нас находится галактика, известная как M74 или «Призрачная галактика». На данный момент она движется в космосе под таким углом, что мы можем наблюдать сверху всю красу ее спиральной структуры. Этот звездный вихрь очень похож на нашу собственную галактику Млечный Путь, диаметр которой составляет 100 000 световых лет, а количество звезд оценивается в 100 миллиардов. Инструмент Mid-InfraRed Instrument (MIRI) "Уэбба" позволил ученым заглянуть сквозь пыль и газ, чтобы увидеть призрачную структуру галактики. "Уэббу" даже удалось сфотографировать ядерное звездное скопление в центре галактики.
Столпы творения
Разумеется, команда телескопа Уэбба не теряла времени даром и направило все свое внимание к, пожалуй, самому известному объекту Хаббла - Столпам творения. Эти структуры, самая большая из которых имеет высоту пять световых лет, являются частью туманности Орла, активной области звездообразования, расположенной на расстоянии около 6000 световых лет. Огромные столбы газа усеяны светящимися точками света от недавно образовавшихся звезд. Прибор NIRCam, установленный на "Уэббе", позволил увидеть гораздо больше звезд, чем это ранее сделал Хаббл, а также жуткое красное свечение в тех областях, где яркие молодые звезды приводят в движение атомы водорода.
Столпы творения, увиденные с помощью прибора MIRI.
"Уэбб" не видит Вселенную так, как мы, — он работает за пределами видимого спектра в инфракрасном диапазоне и может отображать один и тот же объект в разных спектрах, чтобы собрать больше данных. На предыдущем изображении Столбы показаны в ближнем инфракрасном диапазоне, но "Уэбб" также сделал снимок в среднем инфракрасном диапазоне с помощью своего прибора MIRI. Более темные области указывают на более плотный и холодный газ. Звезды не так ярко светятся в среднем инфракрасном диапазоне, поэтому большинство горячих молодых звезд не видны. Тем не менее, мы видим несколько голубых и белых звезд, сияющих сквозь него.
Квинтет Стефана
Это скопление из пяти галактик, открытое в 1877 году, было первой известной компактной группой галактик. Четыре из этих галактик находятся в тесной физической связи, и астрономы считают, что однажды они сольются. Один из объектов, NGC 7318, уже дает нам первые данные о слиянии галактик. Этот объект на самом деле представляет собой две галактики в процессе слияния. Изображение было получено с помощью прибора "Уэбба" MIRI, который показывает контуры пыли внутри галактик.
Протозвезда L1527
В конце 2022 года исследователи опубликовали изображение молодой протозвезды, известной как L1527. На изображении, полученном прибором "Уэбба" NIRCam, видно космическое облако в форме песочных часов, простирающееся от звезды посередине. По мере своего роста турбулентная протозвезда периодически выбрасывает материал, и светящаяся форма песочных часов показывает очертания полостей, созданных этими вспышками. Синие области — это места, где пыль тоньше, а оранжевые — более толстые слои. Вы также можете увидеть протопланетный диск в виде темной полосы прямо посередине звезды.
Звезда Вольфа-Райе WR 124
Звезды Вольфа-Райе представляют большой интерес для астрономов,
которые считают, что они могут быть ключом к пониманию того, почему во
Вселенной так много пыли. Эти звезды живут недолго, но проводят свою
короткую жизнь, извергая туманность из пыли и газа. Туманность вокруг WR
124 известна как M1–67, и "инфракрасные глаза Уэбба" (NIRCam и MIRI)
выявили невиданные ранее детали облаков.
Кольцо Эйнштейна
Телескоп "Уэбб" может видеть объекты на невероятном расстоянии, но иногда ему требуется небольшая помощь. Гравитационное линзирование может увеличивать удаленные объекты, иногда искажая свет, создавая так называемые кольца Эйнштейна. Это то, что Уэбб заметил в начале этого года — галактику, находящуюся на расстоянии 12 миллиардов световых лет от нас, линзированная галактикой, находящейся на расстоянии всего 3 миллиардов световых лет от нас. Более далекая галактика выглядит как кольцо вокруг более близкой из-за эффекта линзирования. В результате "Уэбб" смог проанализировать спектры фоновой галактики и найти доказательства существования органических материалов.
Столкновение космического аппарата с астероидом.
В октябре 2022 года "Уэбб" обратил внимание на интересную цель.
Именно тогда НАСА провело испытание DART (испытание на двойное
перенаправление астероидов), в ходе которого космический аппарат
врезался в меньший из двух самоорбитальных астероидов. "Уэбб" запечатлел
момент удара, как и телескоп Хаббл. Изображения "Уэбба" показывают
плотную светящуюся точку с расширяющимся наружу выбросом. Данные
наблюдения предоставили больше данных, чем "Хаббл".
Обнаружение углерода в туманности Ориона
Туманность Ориона находится на расстоянии 1300 световых лет от нас, но это одна из самых ярких туманностей на ночном небе — ее можно увидеть даже невооруженным глазом. Однако "Уэбб" видит гораздо больше нас. У одной из молодых звезд Ориона был обнаружен протопланетный диск, и ученые обнаружили интересный сюрприз в спектрах звезды. Именно вокруг этой звезды "Уэбб" обнаружил следы метилового катиона (CH3+), жизненно важной молекулы углерода, которая объединяется, образуя более сложную органику.
Галактика Колесо Телеги
В начале своей работы "Уэбб" взглянул на один самых популярных
объектов среди астрономов - галактику "Колесо телеги". В далеком прошлом
эта галактика пережила столкновение с другой галактикой, оставив ей
характерную колесообразную форму. "Уэбб" обнаружил более плавное
расположение старых звезд в ядре по сравнению с молодыми звездами в
расширяющемся кольце галактики.
Самые древние галактики
Мы уже обсудили "Первое глубокое поле Уэбба", но на этом изображении
скрываются некоторые особенные объекты, которые заслуживают внимания.
Две из множества галактик, видимых на этом кадре, привлекли внимание
исследователей из Гарвард-Смитсоновского центра. Было обнаружено, что
галактики (выше) имеют экстремальные красные смещения 10,5 и 12,5, что
означает, что они выглядят такими, какими они были всего через 450
миллионов и 350 миллионов лет после Большого взрыва. Это делает их
одними из самых далеких и, следовательно, самых старых галактик,
когда-либо виденных.
Туманность Южное кольцо
Южное кольцо — это планетарная туманность, облака пыли и газа,
образующиеся в результате вздутия и выброса массы стареющей звезды. Эти
плотные туманности могут существовать десятки тысяч лет, поскольку
звезды достигают конца своей жизни, и Южное кольцо является особенно
ярким примером с его многослойной формой. "Уэбб" наблюдал за этим
объектом в прошлом году, впервые обнаружив источник туманности. Это
затемнение двух звезд на правом изображении выше, которое было получено с
помощью прибора "Уэбба" MIRI. Другое изображение получено от NIRCam с
более короткой длиной волны, которая не может обнаружить вторую звезду.
"Хаббл" тоже не смог разглядеть звезду сквозь всю эту пыль, но "Уэбб"
без проблем заснял ее.
Туманность Киля
Среди первых изображений "Уэбба", опубликованных агентством НАСА,
было это поразительное видение туманности Киля. На изображениях показана
область звездообразования под названием NGC 3324 в туманности Киля.
Пустая область над клубящимися облаками возникает из-за интенсивного
ультрафиолетового излучения скопления горячих молодых звезд в центре
пузыря.
Галактика Бенгальский огонь
Вы думали, что мы закончили изучать "Первое глубокое поле Уэбба"? Ещё
нет, потому что там сотни необычных галактик. Там скрывается еще один
удивительный объект, который астрономы назвали «Бенгальский огонь». Как и
все на изображении, Бенгальский огонь выглядит таким, каким он был в
далеком прошлом. Эта галактика молодая и не очень большая, но она усеяна
шаровыми скоплениями, имеющими много общего со скоплениями, все еще
присутствующими в Млечном Пути. Ученые предполагают, что Бенгальский
огонь может быть очень похож на Млечный Путь в зачаточном состоянии.
Туманность Хамелеон I
"Уэбб" часто наблюдает за вихревыми потоками новообразованных звезд,
взорвавшихся солнечных систем и других жарких мест, но он также
заглядывал в глубины туманности Хамелеон I, которая отличается самой
низкой температурой в известной Вселенной. Хотя Хамелеон I,
расположенная примерно в 500 световых годах от Земли, является областью
звездообразования, там есть небольшая часть туманности, которая
изолирована от активной области. Там температуры, измеренные "Уэббом",
составляют невероятные -263 градуса Цельсия. Это всего лишь 10 градусов
по Цельсию от абсолютного нуля.
Водяной шлейф спутника Энцелад
Спутник Сатурна Энцелад представляет большой интерес для планетологов
благодаря выдающимся шлейфам воды, которые извергаются с его
поверхности. Это явное свидетельство наличия подповерхностного океана
сделало Энцелад возможной целью будущих космических миссий. "Уэбб"
недавно сфотографировал Энцелад, и хотя он не смог рассмотреть детали
самого крошечного спутника Сатурна, ему удалось увидеть шлейф воды,
извергающийся с его поверхности на расстоянии 9650 км.
Облака и поверхность Титана
Энцелад слишком мал, чтобы его можно было подробно изучить, но "Уэбб" без труда разглядел поверхность самого большого спутника Сатурна. Титан — единственный известный спутник с плотной атмосферой — там много азота со следами метана и водорода. На поверхности также есть озера углеводородов, и "Уэбб" смог обнаружить некоторые из них. На изображении выше показан спутник с несколькими различными параметрами фильтра. На левом изображении использован F212N (2,21 мкм), а на правом с особенностями поверхности спутника использовали комбинацию синего=F140M (1,40 мкм), зеленого=F150W (1,50 мкм), красного=F200W (1,99 мкм) и яркости=F210M (2,09 мкм).
Пояс астероидов Фомальгаут
"Уэбб" настолько мощный, что впервые видит особенности других
солнечных систем. Например, недавно телескоп впервые обнаружил пояс
инопланетных астероидов. Он находится в системе Фомальгаут, примерно в
25 световых годах от нас. Это близко по астрономическим меркам, и это
довольно мощный пояс астероидов. Наш главный пояс астероидов имеет
толщину около 1 а.е. (расстояние между Землей и Солнцем), но толщина
пояса Фомальгаута составляет ошеломляющие 80 а.е. Тем не менее, "Уэбб"
первый, кто это видит. Другие мощные телескопы, такие как ALMA и Hubble,
могут видеть только очертания диска.
Туманность Тарантул
В прошлом году "Уэбб" заметил космического паука. Туманность, которую НАСА охарактеризовало как «космического тарантула». Туманность Тарантул находится на расстоянии 161 000 световых лет в галактике-спутнике Млечного Пути, известной как Большое Магелланово Облако. Внешне она похожа на тарантула с многочисленной паутиной. Голубые звезды в центре образовали пузырь своим интенсивным ультрафиолетовым излучением и солнечным ветром, но тонкий «шелк» по краям представляет собой плотные столбы, способные противостоять силе звездного скопления.
На расстоянии около 18 000 световых лет от Земли, в направлении созвездия Стрельца, находится удивительный космический объект, который фактом своего существования бросает вызов нашему пониманию предельных скоростей во Вселенной
Этот объект, получивший скучное название PSR J1748-2446ad, представляет собой самый быстрый известный пульсар* во Вселенной. Обладая диаметром примерно 32 километра и массой около двух масс Солнца, пульсар PSR J1748-2446ad совершает полный оборот вокруг своей оси за 1,396 миллисекунды (716 оборотов в секунду!).
При такой невероятной скорости вращения PSR J1748-2446ad балансирует на грани разрушения. Если бы он вращался на 20% быстрее, то центробежная сила разорвала бы его на части.
*Что такое пульсар? Представьте себе сверхплотную нейтронную звезду – бывшую массивную звезду, сжатую до размеров города. Теперь представьте, что она бешено вращается, а ее магнитное поле, в миллиарды раз более мощное, чем земное, направлено не вдоль оси вращения, а под углом к ней. Из магнитных полюсов звезды бьют узкие лучи излучения – словно два космических прожектора на противоположных концах.
Подобно фигуристу, который ускоряет вращение, прижимая руки к телу, пульсар получает свою головокружительную скорость в результате сжатия. Когда массивная звезда коллапсирует в нейтронную звезду, она сохраняет большую часть своей массы, но сжимается до крошечного — относительно исходного — размера. При этом сохраняется и момент импульса звезды. В результате такого экстремального сжатия огромной массы она начинает вращаться с колоссальной скоростью.
Космический маяк
Каждый оборот пульсара отмечается вспышкой радиоизлучения, которую можно зафиксировать с Земли. Эти регулярные импульсы делают пульсары невероятно точными космическими часами. Астрономы используют их как инструменты для поиска гравитационных волн, проверки фундаментальных теорий гравитации и изучения структуры межзвездной среды. А космические агентства даже разрабатывают системы навигации для космических кораблей, основанные на сигналах от пульсаров – своеобразные космические GPS.
PSR J1748-2446ad был открыт в 2004 году командой астрономов, использовавших радиотелескоп Грин-Бэнк в США, и он до сих пор удерживает титул самого быстрого известного пульсара во Вселенной.
Всё очень просто - Телескоп снижает поверхностную яркость неба!
Телескоп увеличивает видимые размеры протяженных объектов. Но с ростом увеличения их свет распределяется на большую площадь, отчего изображение тускнеет. Это относится и к участкам дневного неба, от которого идет рассеянный воздухом солнечный свет.
Звезды же настолько малы, что в любой телескоп выглядят просто яркими точками. Поэтому увеличение не влияет на их яркость. Днем для невооруженного глаза свет звезд тонет в ярком свечении неба. Но при достаточно большом увеличении телескопа фон видимого в него неба темнеет, как в сумерках, и становятся различимы звезды.
Недавнее исследование астрономов из Калифорнийского университета в Беркли показало, что самые массивные черные дыры в известной Вселенной остановили свой рост. Наблюдения за 32 квазарами с черными дырами массой более 10 миллиардов солнечных масс показали, что все они достигли этого предела примерно 1,5 миллиарда лет назад.
Ученые предполагают, что существует фундаментальный предел роста черных дыр, связанный с эффективностью аккреции материи или с истощением доступного для поглощения вещества в их галактиках. Это открытие помогает объяснить, почему мы не наблюдаем черные дыры с массами в 100 миллиардов солнечных масс.
Глядя на захватывающие дух изображения дальнего космоса, многим из нас трудно представить, что у Вселенной могут быть границы. Кажется естественным полагать, что космическое пространство простирается бесконечно во всех направлениях. Однако некоторые современные космологические модели рассматривают возможность того, что наша Вселенная — пусть и невообразимо огромная — все же может быть конечной.
Согласнотеории Большого взрыва, примерно 13,8 миллиарда лет назад наша Вселенная начала расширяться из сингулярного состояния, достигнув того, что мы можем лицезреть сегодня. Но что находится за пределами этого расширения? Есть ли у Вселенной границы?
Безграничная конечность
Представьте себе муравья, ползущего по поверхности апельсина. Для него эта поверхность конечна, так как она имеет определенную площадь, но при этом у нее нет границ. Муравей может бесконечно долго двигаться в одном направлении, каждый раз возвращаясь в исходную точку. Похожим образом может быть устроена и наша Вселенная — конечная, но без границ.
Современная наука предполагает несколько возможных форм Вселенной:
Сферическая Вселенная
Если Вселенная имеет форму сферы, то она конечна, но безгранична. Это означает, что, двигаясь в одном направлении, вы в конечном итоге вернетесь туда, откуда начали (пример с муравьем и апельсином).
Тороидальная Вселенная
Другой вариант — Вселенная в форме тора (бублика). В этом случае пространство также будет конечным, но без границ.
Согласно данным космологических наблюдений, Вселенная, скорее всего, плоская. Однако даже в этом случае она может быть конечной, но с особой топологией, как в старых видеоиграх, где, выходя за один край экрана, персонаж появляется с противоположной стороны.
В поисках формы Вселенной
Как же ученые пытаются определить истинную форму Вселенной? Главным инструментом в этих исследованиях служит реликтовое излучение – древнейшее электромагнитное излучение во Вселенной, возникшее примерно через 380 000 лет после Большого взрыва, когда пространство достаточно остыло, чтобы свет мог свободно распространяться. Изучая характеристики этого излучения, заполняющего все космическое пространство, ученые получают важнейшие данные о крупномасштабной структуре Вселенной и ее геометрических свойствах.
Не менее важную роль играет и наблюдение за галактиками и галактическими скоплениями. Анализируя их распределение в пространстве и характер движения, космологи составляют все более точную картину геометрии Вселенной. Современные наблюдения указывают на то, что наше пространство удивительно близко к плоскому. Однако это не исключает возможности его конечности (о чем сказано выше) — просто масштабы настолько велики, что любое искривление становится заметным только на колоссальных расстояниях.
Важный прорыв в исследовании структуры Вселенной произошел в 2015 году с первой регистрацией гравитационных волн – колебаний самой ткани пространства-времени. Эти волны, предсказанные Эйнштейном за 100 лет до их открытия, стали новым инструментом в руках ученых, позволяющим исследовать геометрию космоса на самых больших масштабах.
Между наукой и философией
Рассуждая о конечной Вселенной, мы неизбежно приходим к вопросу: что находится за ее пределами? Однако этот вопрос может оказаться таким же бессмысленным, как поиск точки севернее Северного полюса. Само понятие "за пределами" подразумевает наличие некоего внешнего пространства, в которое эти пределы можно было бы вместить. Но наша Вселенная, даже если она конечная, может быть всем и сразу, и никакого "снаружи" просто не существует.
Конечность Вселенной могла бы существенно повлиять на наше понимание фундаментальных законов природы. Например, в конечном пространстве количество материи и энергии тоже не может быть бесконечным, что важно для многих космологических моделей.
Сегодня вопрос о том, конечна ли наша Вселенная или бесконечна, остается одной из самых волнующих и глубоких загадок, стоящих перед космологией. Каждое новое наблюдение далеких галактик, каждый технологический прорыв приближают нас — пусть и на крошечный шаг — к пониманию истинной природы пространства, в котором разворачивается удивительная история человечества.
Возможно, путь к разгадке этой тайны будет долгим и полным неожиданных открытий. Но пока ученые неустанно трудятся над раскрытием секретов Вселенной, мы можем каждую ночь поднимать глаза к звездному небу, наполняя свою жизнь трепетом, восхищением и неутолимой жаждой познания. Ведь стремление понять мироздание делает нас теми, кто мы есть — мыслящими и вечно ищущими существами в необъятном океане космоса.
Астрофизики из университета Ватерлоо, при анализе данных телескопа "Джеймс Уэбб" обнаружили самую далёкую галактику типа "медуза". Такой хвост, как щупальца у "медуз", образуется когда галактика проходит через какое-либо крупное скопление галактик или гигантское пылевое облако, межзвёздный газ как бы вымывает газ и пыль галактики-медузы...
Пример "медузы" с википедии.
COSMOS2020-635829 расположена на расстоянии 8.5 миллиарда световых лет (красное смещение Z=1.156) в области наблюдаемого неба под названием "COSMOS", её спецом выбрали, так, что бы она была в стороне от Млечного Пути, что бы звёзды и пыль нашей галактики не мешали наблюдениям.
Видны "вымытые" хвосты-щупальца COSMOS2020-635829
«Мы просматривали большой объем данных из этого хорошо изученного региона неба в надежде обнаружить ранее не исследованные галактики-медузы», — сказал доктор Иэн Робертс, научный сотрудник Бантинга в Центре астрофизики Ватерлоо на факультете естественных наук. «В начале нашего поиска данных JWST мы обнаружили далекую, ранее не описанную галактику-медузу, которая сразу же вызвала интерес».
Это же как можно по таким данным что-то разглядеть?
Учёные задействовали дополнительные спектроскопические данные, полученные инструментом GMOS телескопа Gemini, и подтвердили, что ионизированный газ в хвосте кинематически
связан с основной галактикой. Это исключает случайное совпадение и
доказывает их физическую связь.
Два года назад космический телескоп NASA "Джеймс Уэбб" поставил астрономов в тупик. В ранней Вселенной былиобнаружены галактики, которые, казалось, не могли существовать — они выглядели слишком большими и зрелыми для своего возраста. Теперь эта загадка получила неожиданное решение, которое может изменить наше понимание формирования первых черных дыр.
Эти необычные объекты (аномально зрелые галактики), получившие название "Маленькие Красные Точки" (Little Red Dots, LRDs), существовали, когда Вселенной было "всего" 600 миллионов лет. Изначально их параметры не укладывались в существующие модели эволюции галактик — для формирования таких массивных структур нужно было существенно больше времени.
Масс-медиа, подхватив эту информацию и исказив ее до неузнаваемости, стали причиной появления бесчисленного множества антинаучных публикаций о том, что наблюдения "Джеймса Уэбба" якобы доказали, что никакого Большого взрыва не было, а если и был, то произошел значительно раньше.
Но все это, разумеется, не соответствовало действительности, иразгадка природы"невозможных галактик" крылась в их центрах.
Тайна "Маленьких Красных Точек"
В сердцах этих древних объектов были обнаружены гигантские черные дыры, масса которых составляет около 10% от массы всей системы. Для сравнения: в современных галактиках, включая наш Млечный Путь, на сверхмассивные черные дыры в среднем приходится около 0,01% от массы галактики. Присутствие таких массивных объектов в столь ранний период существования Вселенной стало убедительным доказательством теории прямого коллапса.
Согласно этой теории, первые сверхмассивные черные дыры появились не в процессе гибели массивных звезд с последующим набором массы, а были рождены в ходе прямого коллапса гигантских облаков газа. В условиях ранней Вселенной эти облака могли коллапсировать целиком, минуя стадию формирования звезд, что приводило к появлению черных дыр массой в десятки или даже сотни тысяч солнечных масс.
Наблюдения "Джеймса Уэбба" показывают, что около 70%* "Маленьких Красных Точек" демонстрируют признаки присутствия таких черных дыр — в их центральных областях наблюдается вращение газа со скоростью около 1 000 километров в секунду.
*Речь именно о подтвержденных сверхмассивных черных дырах. По факту же нет никаких сомнений в том, что все LRDs наделены этими гигантскими "гравитационными монстрами".
Анатомия "Маленьких Красных Точек"
По сути, каждая "Маленькая Красная Точка" - это:
Огромная черная дыра, на массу которой приходится около 10% от массы всей системы;
Примечательно, что "Маленькие Красные Точки" существовали только в определенный период ранней Вселенной, а затем... исчезли, что делает их еще более интригующими для изучения.
"Маленькие Красные Точки" представляли собой особый класс объектов — своего рода "эмбрионы" будущих галактик, где главную роль играли именно сверхмассивные черные дыры.
Большинство "Маленьких Красных Точек" эволюционировали в современные галактики, но те, что "исчезли", на самом деле превратились в системы со спящими сверхмассивными черными дырами. Другими словами, за миллиарды лет черные дыры "сожрали" все вокруг и из-за дефицита материи "заснули". Это, так сказать, бракованные протогалактики, которые мы не можем наблюдать ни в оптическом, ни в инфракрасном диапазонах.
Открытие, сделанное на основе новых наблюдений "Джеймса Уэбба", проливает свет на происхождение первых сверхмассивных черных дыр и помогает лучше понять процессы формирования галактик в молодой Вселенной.
Это квазар RX J1131-1231, свет от которого шёл около 6 миллиардов лет. Галактика переднего плана так исказила идущий от него свет, что изображение вытянулось в кольцо с четырьмя отдельными яркими областями. Похоже на кольцо с драгоценными камнями.
Комментарии