Неопознанная планета

С помощью телескопа «Джеймс Уэбб» ученые нашли в облаке NGC 1333 шесть планет. Они блуждают, то есть не вращаются вокруг звезды, а в одиночестве мчатся сквозь межзвездное пространство.

Все эти планеты в 5-10 раз массивнее Юпитера — самой большой планеты Солнечной системы.

Мы привыкли, что планеты формируются в дисках газа и пыли вокруг молодых звезд.

Но эти гиганты, вероятно, сформировались при сжатии облаков газа и пыли. То есть также, как и звезды. Хотя вероятность выброса из системы тоже не исключена.

Кстати, коричневые карлики, масса которых составляет 13-75 масс Юпитера, тоже находили в большом количестве по одиночке и в туманности Ориона.

Это громкое начало стоит дополнить не только словами «вероятно» и «если данные подтвердятся» (которые вообще-то и так подразумеваются практически в любых научных новостях), но и фразой «это самое убедительное указание на внеземную жизнь, которое когда-либо получали ученые».
Телескоп «Уэбб» обнаружил в атмосфере далекой планеты K2-18b вещества, которые на Земле вырабатываются исключительно живыми организмами, - прежде всего фитопланктоном, микроскопическими водорослями. Экзопланета K2-18b, размером примерно в 2.5 раза больше Земли, вращается в «зоне жизни» (то есть, там, где вода может быть жидкой, а не только льдом или паром) вокруг звезды в 120 световых годах от Земли.

Состав атмосферы столь далекой планеты можно узнать по очень слабым изменениям светимости ее родной звезды, когда планета проходит перед звездой для наблюдателя с Земли. Во время транзита крошечная часть звездного света проходит через атмосферу экзопланеты, и атмосфера поглощает часть этого света, оставляя отпечатки в спектре звезды, зависящие от состава атмосферы.

В 2023 году «Уэбб» при беглом осмотре планеты K2-18b обнаружил метан и углекислый газ в ее атмосфере, - это стало первым случаем обнаружения углеродных и простейших органических молекул на экзопланете из «обитаемой зоны». Кроме того, «Уэбб» заметил там намеки на существование других органических молекул - диметилсульфида (ДМС) и диметилдисульфида (ДМДС), которые, насколько известно, вырабатываются только живыми организмами и считаются биосигнатурами, - признаками, по которым ищут жизнь в космосе.

Астрономы решили снова направить «Уэбб» на K2-18b, на этот раз используя другой прибор, - для наблюдения волн среднего инфракрасного диапазона. И обнаружили гораздо более выраженные признаки присутствия молекул ДМС и ДМДС. Их концентрация в атмосфере K2-18b намного выше, чем на Земле, - у нас она ниже одной части на миллиард по объему, а на K2-18b в тысячи раз сильнее — более десяти частей на миллион.

Но времени наблюдения не хватило для совсем надежного уровня статистической значимости: вероятность того, что это случайное отклонение в данных, составляет 0,3%, а чтобы считаться окончательно установленным открытием, по современным научным стандартам вероятность ошибки должна быть ниже 0,00006%. Чтобы окончательно подтвердить открытие и получить нужный уровень статистической значимости, понадобится еще один сеанс наблюдения «Уэббом» длительностью около суток.

«Никто не заинтересован в том, чтобы преждевременно заявлять, что мы обнаружили жизнь, — сказал Никку Мадхусудхан, астроном из Кембриджского университета и ведущий автор нового исследования, на пресс-конференции во вторник, - но лучшим объяснением этих наблюдений является то, что K2-18b покрыта теплым океаном, полным жизни. Это революционный момент, - первый раз, когда человечество увидело потенциальные биосигнатуры на пригодной для жизни планете».

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.

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.

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.

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 — 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.

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".

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.

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.

"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.

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.

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.

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.

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.

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".

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.

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.

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.

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.

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.

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.

"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.

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.

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).

"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.

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.

Источник

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.

отсюда

Среди землеподобных планет выделяются те, что расположены очень близко к своей звезде, с периодом обращения менее суток. Известно более 100 подобных объектов — они главные кандидаты на разрушение под действием приливных сил. Международный коллектив ученых описал один такой рекордный случай у красного карлика TOI6255.

Мы не смогли бы заметить полный аналог Земли с периодом обращения в год с помощью нынешних спектрографов. А вот ультракороткопериодические землеподобные объекты — вполне. Из-за близости к звезде они получают в тысячи раз больше тепла, чем наша планета. Кроме того, у них разрушены первичные водородно-гелиевые атмосферы, что облегчает изучение недр по составу вторичной газовой оболочки. Такие наблюдения может проводить телескоп «Джеймс Уэбб» методом изменения орбитальной фазы инфракрасного излучения и вторичных затмений.

Планета в тесной близости к звезде будет разрушаться приливными силами. Как показали исследования, обломки твердого тела, затянутые звездой, определенным образом меняют состав фотосферы. Наилучшие кандидаты для поглощения своей звездой — ультракороткопериодические планеты вроде TOI6255 b. Статья о ее открытии размещена на сервере препринтов за авторством большого числа ученых во главе с Фей Даем из Института астрономии при Гавайском университете (США).

Орбитальный телескоп TESS наблюдал звезду TOI6255 в 2022 году и засек два сигнала от возможных планет. Источник исследовали детальнее с помощью спектрографов Keck Planet Finder на 10-метровом телескопе Обсерватории Кека на Гавайях и CARMENES, размещенном на 3,5-метровом телескопе в Обсерватории Калар-Альто в Испании.

Ученые оценили массу звезды всего в 0,35 солнечной, а также подтвердили наличие одной каменной планеты — TOI6255 b — с периодом обращения 5,7 часа. По размеру она как Земля, только в 1,44 раза массивнее. Как полагают авторы исследования, на железное ядро планеты приходится от 45 до 30 процентов массы, остальное — силикатная мантия, скорее всего, расплавленная из-за высокой температуры на поверхности (свыше 1300 кельвинов). Такие миры называют лавовыми.

Из-за очень тесной близости к звезде планета, вероятно, деформирована. Расчеты показали, что у нее эллипсоидная форма с разницей по длине осей в 15 процентов. Уменьшение орбитального периода всего на 13 процентов приведет планету к пределу Роша, после чего ее разорвут приливные силы. Такие объекты известны, но TOI6255 b — рекордсмен. На движение к пределу Роша уйдет 400 миллионов лет, если верна добротность звезды Q, а в ней можно ошибиться на порядки.

Известны три планеты, которые уже начали разрушаться приливными силами: KOI-2700 b, KIC 12557548 b и K2-22b. Но их периоды обращения больше, чем у TOI6255 b. Ученые не обнаружили никаких признаков потери массы у вновь открытого мира — во всяком случае, пока.

 В 2017 году методом транзита была открыта экзопланета LHS 1140 b на расстоянии 50 световых лет от Земли. Приливной захват удерживает планету всё время одной стороной к своей звезде (тусклому красному карлику), постоянно нагревая одну сторону.

Предположительно, на освещенной стороне может быть до 20°C, что является комфортной температурой для зарождения биологической жизни. Плотность экзопланеты составляет 5,6 г/см3. Её радиус в 1,76 раза больше земного, а масса больше массы Земли в 5,6 раза. Если на всей остальной части планеты средняя температура около -50 °C, то получается, что LHS 1140 b почти вся покрыта льдом, за исключением относительно небольшой части, диаметр которой около 4000 км. Это делает её похожей на глазное яблоко.

Для сбора данных использовался космический телескоп «Джеймс Уэбб».

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.

На снимке изображена карликовая галактика NGC 4449, расположенная на расстоянии 12,5 миллионов световых лет от нас.

По оценкам ученых эта область звездообразования продолжит генерировать новые звезды еще примерно миллиард лет при нынешнем темпе и запасе газа.

Они попали на снимок участка туманности Киля

Астрономы подвели итоги пробного поиска галактик в зоне избегания Млечного Пути в данных наблюдений телескопа «Джеймс Уэбб». На снимке туманности NGC 3324 ученые отыскали 102 галактики, в том числе даже за самыми непрозрачными участками молекулярного облака. Препринт доступен на сайте arXiv.org.

Зоной избегания (Zone of avoidance) в астрономии называют пространство вблизи плоскости диска Млечного Пути, которое охватывает примерно 10-20 процентов небесной сферы при наблюдениях в оптическом диапазоне. В этой области неба высока концентрация звезд и облаков межзвездной пыли и газа, что делает попытки наблюдений внегалактических объектов в ней крайне сложными. Из-за этого ученые сталкиваются с трудностями при составлении трехмерной карты распределения материи во Вселенной, которая требует полноценного покрытия небесной сферы наблюдениями. Для уменьшения этой проблемы используются мультиволновые наблюдения, особенно в инфракрасном и радиодиапазонах. 

Группа астрономов во главе с Хосе Луисом Нило Кастельоном (José Luis Nilo Castellón‬) из Университета Ла Серены опубликовала результаты пробного поиска внегалактических объектов на изображениях участков МлечногоПути, полученных камерой NIRCam «Джеймса Уэбба». Ученые сосредоточились на снимках эмиссионной туманности NGC 3324 — северо-западного участка туманности Киля, где идут активные процессы звездообразования.

Исследователи искали среди звезд переднего плана на снимках протяженные внегалактические источники излучения при помощи кода, использованного ранее для поисков галактик в зоне избегания в данных инфракрасных обзоров неба VVV и VVVX. При этом учитывались возможные ложные срабатывания из-за дифракционных пиков от ярких звезд, неоднородности излучения от туманности или близости фронтов ионизации. 

Итоговая выборка, прошедшая ряд проверок, состоит из 102 галактик, обнаруженных на участке неба с площадью в 31 квадратную угловую минуту. Среди них выделяются восемь наиболее ярких систем: четыре спиральных галактики разных типов, две дисковые галактики, линзовидная галактика, видимая с ребра, и симметричная эллиптическая галактика. В восточной части исследованной области нашлась компактная группа из семи галактик на предполагаемом красном смещении 0,3–0,4, для которой в дальнейшем необходимо подтвердить или опровергнуть связанность гравитацией в единую систему.

Ученым также удалось найти линзовидную и спиральную галактики за самыми плотными областями молекулярного облака, связанного с NGC 3324, что ранее было труднодостижимо даже для обзоров неба в ближнем инфракрасном диапазоне. Эти системы получили обозначение транснебулярных галактик и наряду с другими обнаруженными галактиками подтверждают большой потенциал использования наблюдений «Джеймса Уэбба» для поисков галактик в зоне избегания.

Зона избегания также представляет собой область поисков галактик-спутников Млечного Пути, которых не хватает для соответствия предсказаниям стандартной космологической модели. 

Источник

Она очень запылена и активно рождает звезды

В ранней Вселенной обнаружена сильно запыленная и активно рождающая звезды галактика, которая в дальнейшем может породить массивную спокойную галактику. AC-2168 не попадает в области повышенной плотности галактик, что делает случай ее обнаружения большой удачей. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.

Популяция далеких пыльных звездообразующих галактик впервые обнаружена относительно недавно в ходе глубоких обзоров неба в дальнем инфракрасном и субмиллиметровом диапазонах волн. Эти системы крайне слабо видны в ультрафиолетовом и оптическом диапазонах волн. Большая удаленность в сочетании с высокими темпами звездообразования (на уровне сотен или тысячи масс Солнца в год) делает эти системы потенциально важным элементом для объяснения наблюдаемых в ранней и молодой Вселенной необычно массивных галактик, которые либо продолжают активно наращивать звездные массы, либо уже успели потушить звездообразование. 

Группа астрономов во главе с Лунджи Бингом (Longji Bing) из Университета Сассекса сообщила об обнаружении очень темной и далекой галактики AC-2168. Она найдена в ходе анализа данных миллиметрового обзора неба A3COSMOS, проводившегося радиотелескопом ALMA, и обзора этой же части неба камерой NIRCam «Джеймса Уэбба» в рамках инфракрасного обзора COSMOS-Web и подтверждена дополнительными наблюдениями телескопов NOEMA и ALMA. 

Спектроскопическое красное смещение AC-2168 составило 6,631, что означает, что она существовала, когда возраст Вселенной составлял менее 900 миллионов лет. Галактика заметна в миллиметровом диапазоне и очень тускла в инфракрасном, что отличает ее от других пыльных звездообразующих галактик с большими красными смещениями. Система характеризуется большой звездной массой (около 3,7 × 1010​ масс Солнца) и умеренным темпом рождения звезд (240 масс Солнца в год). Галактика сильно запылена, наблюдаемый резервуар пыли в ней относительно компактен (около килопарсека) и содержит теплую (около 60 кельвин) пыль. Общие запасы газа составляют около 4 × 1010​ масс Солнца, а сама AC-2168 не попадает в зоны пиковой плотности галактик в поле зрения обзоров. 

Наблюдаемые свойства делают AC-2168 менее активной в плане звездообразования, чем в случае очень ярких пыльных звездообразующих галактик из широкоугольных обзоров неба. Однако при этом она все равно хорошо вписывается в модель системы, переживающей фазу активного и скрытого пылью набора звездной массы. Предполагается, что AC-2168 может выступать прародителем массивных и спокойных в плане звездообразования галактик на красных смещениях более 4, которые проходили через стадии быстрого и интенсивного наращивания звезд.

Недавно также выяснилось, что активному звездообразованию в компактных галактиках ранней Вселенной могли способствовать сверхмассивные черные дыры. Правда, они же потом его и гасили.

Источник

Астрономы, работающие с космическим телескопом Джеймса Уэбба, наткнулись на одну из самых загадочных находок в недавней истории изучения экзопланет. Питер Гао из Лаборатории изучения Земли и планет Карнеги в Вашингтоне, соавтор исследования, рассказал:

Помню, после получения данных наша коллективная реакция была "Что это, чёрт возьми, такое?" Это крайне отличается от того, что мы ожидали.

Команда обнаружила экзопланету PSR J2322-2650b, которая вращается вокруг небольшой плотной звезды, излучающей электромагнитную радиацию – пульсара. Подобные пары называют системами "чёрная вдова", где быстро вращающийся пульсар соседствует с меньшим астрономическим телом. Сама по себе система "чёрная вдова" не редкость, но эта пара вызвала вопросы о том, как экзопланета изначально сформировалась.

Близость экзопланеты к пульсару и его интенсивное гравитационное притяжение исказили её в продолговатую форму лимона. Ещё более необычно то, что PSR J2322-2650b обладает уникальной атмосферой, состоящей в основном из гелия и углерода.

Вместо того чтобы найти обычные молекулы, которые мы ожидаем увидеть на экзопланете – такие как вода, метан и углекислый газ – мы обнаружили молекулярный углерод.— Майкл Чжан из Чикагского университета

Учитывая странную атмосферу, команда не уверена, как сформировалась экзопланета.

Очень трудно представить, как можно получить такой чрезвычайно обогащённый углеродом состав. Это, кажется, исключает все известные механизмы формирования.

Пока что это открытие остаётся ещё одной загадкой Вселенной.

Источник

На этом снимке мы видим столкновение двух спиральных галактик IC 2163 и NGC 2207, которые находятся примерно в 115 миллионах световых лет от нас.

Данное изображение создано из комбинации 2 снимков. Первый снят в среднем инфракрасном диапазоне космическим телескопом Джеймс Уэбб, а второй в видимом и ультрафиолетовом диапазоне космическим телескопом «Хаббл».

В обеих галактиках наблюдается высокая скорость образования звёзд. Каждый год в этих галактиках образуется около двух десятков новых звёзд размером с Солнце. В нашей галактике за год образуется всего 2 - 3 новые звезды размером с Солнце.

В течение многих миллионов лет галактики будут неоднократно проходить мимо друг друга. Возможно, их ядра и рукава сольются, оставив после себя полностью изменившиеся рукава и ещё более яркую центральную область. Формирование звёзд также замедлится, когда запасы газа и пыли уменьшатся.

При увеличении изображения становится достаточно заметна разница в состоянии зеркал телескопа спустя 2 года. Скорее всего, это вызвано столкновениями с микрометеоритами, подобными тому, которое произошло в мае 2022 года. После того случая ученые скорректировали научную программу так, чтобы телескоп двигался по направлению движения потенциальных микрометеоритов, избегая удара "лоб в лоб".

NASA пока не давало комментариев по этому поводу, что наводит на мысль, что подобные инциденты не сильно сказываются на научной мощности телескопа.

Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун

На снимке видна галактика SPT-S J041839-4751.8, расположенная на расстоянии в 12 млрд световых лет от Земли. Как отмечает астрономы, если бы не эффект гравитационного линзирования, мы не смогли бы получить изображение такого далекого объекта. Объект, довольно крупный – такой, как массивная галактика, черная дыра – искажает свет, который отклоняется, превращаясь в кольцо. Таким образом можно увидеть другую галактику, которая находится за той, которая искривляет свет. Этот эффект назван именем Альберта Эйнштейна – именно он предсказал гравитационное линзирование.

Снимок получен благодаря трем разным фильтрам MIRI. Красный — фильтр F1000W улавливает световые волны с длиной волны 10 мкм. Зеленый фильтр F770W нужен для длин волн 7,7 мкм и синий F560W — 5,6 мкм.