Перед вами часть кольцевой системы Сатурна, запечатленная космическим аппаратом NASA "Кассини" 28 мая 2009 года. Благодаря особому углу освещения Солнцем кольца выглядят как гигантская золотая виниловая пластинка.
Свет, пробиваясь сквозь тонкие слои частиц, состоящих преимущественно изо льда, подчеркивает сложную структуру колец — сотни узких полос и разрывов.
Обратите внимание на вертикальную темную полосу в правой нижней части кадра — это не артефакт съемки, а тень, отброшенная небольшим "пастушьим" спутником Пандора, который остался за пределами кадра.
Пандора имеет неправильную вытянутую форму и размеры примерно 110×88×62 километра. Для сравнения: средний диаметр Сатурна составляет 116 460 километров.
Кольца Сатурна состоят из бесчисленного множества фрагментов льда, камня и пыли, размеры которых сильно различаются: от мельчайшей пыли диаметром в несколько микрометров до глыб размером в несколько десятков метров. Большинство фрагментов — почти чистый водяной лед, который столь хорошо отражает солнечный свет.
Несмотря на то, что диаметр кольцевой системы превышает 270 000 километров, ее средняя толщина составляет всего около 30 метров.
Данные, полученные в ходе миссии "Кассини", показали, что возраст колец может составлять "всего" 100–200 миллионов лет, что делает их значительно моложе самой планеты, возраст которой превышает 4,5 миллиарда лет.
Одна из ведущих гипотез гласит, что кольца Сатурна появились в результате разрушения ледяного спутника Кризалис, который в ходе сложного резонансного взаимодействия с крупными лунами был выброшен на нестабильную орбиту. В итоге он подошел слишком близко к планете и был разорван ее приливными силами. Разноразмерные обломки постепенно распределились вокруг планеты и образовали современные кольца.
Примечательно, что сатурнианские кольца постепенно разрушаются. Частицы льда непрерывно падают на планету под действием гравитации и магнитного поля — это явление называют "кольцевым дождем". Расчеты и моделирование показывают, что каждую секунду кольцевая система "худеет" примерно на 10 тонн. Если этот процесс продолжится с такой же скоростью, то примерно через 100 миллионов лет большая часть колец исчезнет.
Перед вами необработанный снимок мощного вихря на северном полюсе Сатурна, находящегося в центре загадочного шестиугольника — одной из самых необычных атмосферных структур в Солнечной системе. Кадр был получен космическим аппаратом NASA "Кассини" 27 ноября 2012 года.
Гигантский шестиугольник Сатурна — это атмосферный феномен, не встречающийся больше нигде в Солнечной системе. В поперечнике он достигает примерно 25 000 километров, а длина каждой стороны составляет 13 800 километров. Для сравнения: средний диаметр Земли — 12 742 километра.
Вихрь, который не исчезает
Впервые шестиугольник вместе с его центральным вихрем был замечен зондами NASA "Вояджер-1" и "Вояджер-2" еще в 1980-х годах. Спустя четверть века, в 2006 году, аппарат "Кассини" вновь обнаружил его на том же месте.
Продолжительные наблюдения "Кассини" показали, что шестиугольник вращается против часовой стрелки со скоростью 530 км/ч, совершая полный оборот за 10 часов 40 минут. При такой скорости его правильная геометрическая форма выглядит еще более загадочно. Обычно вихри имеют округлую форму — как вихрь на южном полюсе Сатурна или Большое красное пятно на Юпитере.
Инфракрасные наблюдения показали, что в пределах шестиугольника есть участки с менее плотной облачностью, позволяющие увидеть более глубокие слои атмосферы Сатурна — как минимум примерно на 75 километров ниже облаков, видимых в обычном свете. При этом сама структура не ограничивается верхней облачной зоной: было установлено, что она простирается и выше, поднимаясь более чем на 300 километров над основными облачными слоями.
Кроме того, над этой областью были выявлены последовательные слои дымки, состоящие из частиц сконденсированных углеводородов, возникающих в результате фотохимических реакций.
Вихрь в центре шестиугольника — самое теплое место на всей планете. Если в других районах Сатурна температура держится не выше −185 °C, то в этой области атмосфера "разогрета" до −122 °C.
Кстати, в центре вихря можно увидеть характерный "глазок" — как у земных тропических циклонов.
Однако эта буря в два раза сильнее самого мощного урагана, когда-либо зафиксированного на Земле.
Почему шестиугольник?
У ученых пока нет окончательного объяснения этого феномена. Однако ведущая гипотеза предполагает, что шестиугольник образуется из-за взаимодействия струйных течений в атмосфере планеты.
В пользу этой версии говорит эксперимент команды исследователей из Оксфордского университета. Ученые использовали цилиндрическую емкость с водой, имитировавшую атмосферу Сатурна, установленную на медленно вращающейся платформе. Внутри системы находились кольца разного диаметра, которые также вращались, но быстрее самой емкости. Изменяя скорость вращения этих колец, которым была отведена роль многослойной структуры атмосферы, исследователи добились формирования вихрей на "полюсах", отклонявшихся от округлой формы. При определенных условиях они приобретали форму треугольника, квадрата, овала и, наконец, шестиугольника.
Уникальная асимметрия
Интересно, что на южном полюсе Сатурна также зафиксирован мощный вихрь, но без шестиугольной структуры. Там ураган имеет обычную круглую форму с четким "глазком" в центре. Почему северный и южный полюса ведут себя настолько по-разному, — еще одна загадка газового гиганта.
Шестиугольник Сатурна также меняет цвет в зависимости от времен года и солнечной активности. Снимки "Кассини" показали, что в разные периоды вихрь может быть серым, золотистым или даже приобретать голубоватую окраску.
Шестиугольник на северном полюсе Сатурна — одна из самых загадочных атмосферных структур Солнечной системы. Это образование показывает, насколько сложны и непредсказуемы могут быть процессы на газовых гигантах.
Перед вами три радиолокационных изображения одного и того же прибрежного региона моря Лигеи (лат. Ligeia Mare) — углеводородного моря на Титане, крупнейшем спутнике Сатурна. Снимки были получены с помощью космического аппарата NASA "Кассини" в 2007, 2012 и 2014 годах.
Первый снимок, сделанный в апреле 2007 года, — контрольный. Ничего необычного. Но на втором (июль 2012) внезапно появляется яркое пятно — словно кусок суши обнажился из-под жидкости. К августу 2014 года его внешний вид изменился: объект стал намного тусклее, но при этом вдвое больше, увеличившись с 75 до 160 квадратных километров.
Что это такое?
В попытках объяснить это "нечто" ученые выдвинули три гипотезы:
Вероятно, мы имеем дело с колебаниями уровня моря (приливы и отливы). Падение уровня "водоемов" приводит к частичному обнажению материала, который обычно скрыт под слоем жидких углеводородов.
Может быть, это локальные волны? Эта гипотеза провалилась, так как последующие наблюдения показали, что высота волн на Титане не превышает сантиметра.
NASA связало аномалию с формированием и разрушением необычных айсбергов. Море Лигеи состоит из жидких углеводородов — преимущественно метана. Температура на поверхности Титана около -179 градусов Цельсия, что позволяет метану и этану существовать в жидком виде. Но при сезонном охлаждении или изменении давления эти органические соединения замерзают, формируя плавающие глыбы — аналоги земных айсбергов. Процесс может начинаться вокруг центров кристаллизации — твердых частиц, попавших в жидкость: пылинок из атмосферы или обломков породы с берега. Вокруг таких "зародышей" нарастает лед, образуя массивные структуры. Но стоит температуре повыситься, и это природное образование начинает разрушаться, что мы видим на третьем изображении (яркая вершина исчезла, а массивное основание "пришвартовалось" к берегу).
Мое объяснение
Титан — это слоеный торт. Поверхностная порода и "водоемы" лежат на толстом слое льда, под которым скрывается океан жидкой воды.
Вся эта сложная и достаточно подвижная конструкция вращается вокруг гигантского Сатурна, гравитационное притяжение которого порождает приливные силы, вызывающие искажение формы спутника. В ходе таких "приливов" поверхность Титана может подниматься и опускаться на ощутимые 10 метров.
При внимательном рассмотрении снимков за 2007 и 2014 годы, можно увидеть, что изменения испытала вся прибрежная область, попавшая в кадр. Наиболее заметные трансформации я выделил желтым цветом:
Моря и озера Титана — относительно неглубокие "водоемы" с максимальной глубиной около 300 метров. Естественно, что у берегов этот параметр намного меньше, так что во время "прилива", когда ледяной слой поднимается, он становится видимым с орбиты. В результате таких подъемов лед фрагментируется в наиболее слабых местах, после чего его пласты взаимодействуют друг с другом подобно литосферным плитам на Земле. Каждое такое приливное воздействие перекраивает поверхность спутника, что мы и видим на снимках "Кассини".
Дальнейшие исследования
В июле 2028 года к Титану отправится миссия NASA Dragonfly — дрон-вертолет, который будет исследовать поверхность спутника с высоты птичьего полета. Одна из его главных задач — изучение морей и озер Титана.
Так что в обозримом будущем мы, скорее всего, точно узнаем, что стало причиной аномальных изменений в море Лигеи.
Перед вами последний портрет Сатурна и его величественной системы колец, сделанный космическим аппаратом NASA "Кассини" 13 сентября 2017 года. Через 48 часов зонд рухнул в туманную атмосферу газового гиганта, где распался на крошечные частицы, став частью планеты.
"Кассини" был первым — и пока остается последним — искусственным спутником Сатурна, проработав на орбите с 1 июля 2004 года и до момента ликвидации, которая была вынужденной мерой во избежание загрязнения потенциально обитаемых спутников.
Наследие "Кассини" еще десятилетиями будет использоваться в исследованиях, расширяющих наши знания о Сатурне, его сложных кольцах и многочисленных спутниках. "Кассини" — одна из самых важных и потрясающих миссий в истории изучения космического пространства.
Интересный факт: кольца Сатурна настолько большие и яркие, что их видно в относительно небольшие телескопы с Земли с расстояния, превышающего миллиард километров.
14 января 2005 года спускаемый аппарат Европейского космического агентства (ESA) "Гюйгенс" совершил мягкую посадку на поверхность Титана, одного из сотен спутников Сатурна. Это событие — единственная в истории человечества посадка во внешней Солнечной системе, за пределами пояса астероида, раскинувшегося между орбитами Марса и Юпитера.
"Гюйгенс" назвали в честь голландского астронома Христиана Гюйгенса (14 апреля 1629 года — 8 июля 1695 года), открывшего Титан 25 марта 1655 года — спустя три с половиной века аппарат, носящий его имя, коснулся поверхности спутника, который ученый когда-то видел лишь смазанным пятнышком в свой примитивный телескоп.
Сам аппарат провел почти семь лет в полете, прикрепленный к орбитальному зонду NASA "Кассини", и был отделен от него за три недели до сближения с Титаном, чтобы затем нырнуть в атмосферу спутника на скорости около 20 000 км/ч.
Любопытная деталь: "Гюйгенс" проектировался прежде всего как атмосферный зонд, а не посадочный модуль. Ключевой задачей его миссии было изучение плотной атмосферы Титана во время медленного спуска, который длился 2 часа 27 минут 50 секунд, а успешное достижение поверхности рассматривалось скорее как приятный бонус, чем четко запланированный результат. Ученые, готовя миссию, понятия не имели, куда упадет зонд — на твердый грунт, в метановое озеро или в какую-нибудь вязкую полужидкую массу. Поэтому "Гюйгенс" проектировали так, чтобы он мог не только сесть на каменистую или ледяную поверхность, но и продержаться на плаву.
Необычная поверхность
Данные акселерометра показали, что когда "Гюйгенс" коснулся поверхности, то оставил после себя 12-сантиметровое углубление, отскочил на ровную поверхность, проскользнул около 30 сантиметров и лишь затем окончательно замер.
Физик Джон Зарнецки, один из ведущих специалистов миссии, впоследствии образно сравнил консистенцию поверхности Титана с кремом-брюле — твердая корочка сверху, под которой скрывается куда более мягкий, влажный материал.
Точное строение коры и ее состав — вопрос открытый.
Потерянная половина данных
Информация с "Гюйгенса" должна была передаваться по двум независимым радиоканалам — А и Б — каждый со своим передатчиком и приемником, что в теории должно было позволить передать за ограниченное время куда больше данных.
Так как "Гюйгенс" двигался относительно "Кассини", находящегося на орбите, частота сигнала смещалась в зависимости от их взаимной скорости (эффект Доплера), и приемник нужно было заранее настроить на это смещение.
Для канала Б все сделали правильно. А вот команду для канала А, которая должна была включить приемник "Кассини", инженеры забыли добавить в программу полета еще на этапе подготовки миссии. Из-за этого приемник не был включен и не мог захватить сигнал — половина данных была потеряна безвозвратно.
Час ожидания
Расстояние от Земли до Сатурна настолько велико, что радиосигналу требовалось 67 минут, чтобы долететь до нашей планеты. Поэтому, когда ESA узнало об успешной посадке, аппарату оставалось жить всего несколько минут (после посадки он проработал 72 минуты), а значит отдать какую-либо команду "Гюйгенсу" уже физически было невозможно.
Когда успех миссии был подтвержден, центр управления разразился аплодисментами. А в это время на поверхности чужого мира в полном одиночестве сидел наш посланник, усердно передающий последние данные в своей недолгой жизни.
Энцелад долго казался просто маленьким ледяным спутником Сатурна. Его диаметр — всего 504 километра, а средняя температура на поверхности, покрытой толстым слоем льда, составляет около −200 °C. На первый взгляд — совершенно непригодный для жизни мир вдали от Земли и Солнца.
Но затем космический аппарат NASA "Кассини", работавший в системе окольцованного гиганта с 2004 по 2017 год, увидел то, что полностью изменило отношение ученых к этому миру: из трещин возле южного полюса Энцелада бьют гейзеры, выбрасывающие в космос водяной пар и ледяные частицы. И самое интересное — эти гейзеры оказались связаны с глобальным подповерхностным океаном.
И вот тут начинается самое интересное.
"Кассини" несколько раз пролетал через эти выбросы, фактически беря пробы материала прямо на лету. И хотя набор его бортовых инструментов был достаточно скромным и не предназначался для прямого поиска жизни, он все же позволил выявить не только водяной пар и ледяные частицы, но и соли, сложную органику, углекислый газ, аммиак, молекулярный водород и метан.
Обнаружение водорода особенно важно, так как его присутствие указывает на химические реакции, связанные со взаимодействием воды с породами. А значит, океан Энцелада, скорее всего, контактирует с каменным ядром. На Земле похожие процессы питают сложные экосистемы возле гидротермальных источников — совершенно чуждые поверхности миры, куда не проникает солнечный свет.
Позже картина стала еще интереснее. В 2023 году новый анализ архивных данных "Кассини" показал, что в ледяных зернах, выброшенных Энцеладом, присутствуют фосфаты — соединения фосфора, одного из ключевых элементов земной жизни. Фосфор нужен для ДНК, РНК, АТФ и клеточных мембран. Поражает и то, что концентрация фосфора в океане Энцелада может быть как минимум в 100 раз выше, чем в земных океанах.
То есть Энцелад интересен не одним "подозрительным" веществом. Его статус потенциально обитаемого мира связан с целым набором условий. Там есть жидкая вода. Есть сложная органика. Есть соли. Есть фосфаты. Есть метан. Есть молекулярный водород. Есть вероятный контакт океана с породами. И есть источник энергии, без которого даже самая богатая химия остается просто химией.
В рамках своей деятельности я время от времени общаюсь с учеными из разных стран, и в ходе одной из таких дискуссий мы сошлись во мнении, что нас не так сильно удивило бы открытие жизни на Энцеладе, как ее отсутствие. Даже тот скромный набор данных, которым мы располагаем сегодня, буквально подталкивает к мысли, что на этой сатурнианской луне есть все для зарождения и поддержания жизни. Так что если Энцелад окажется стерильным, это будет не просто отрицательный результат, а настоящий научный шок.
Если Энцелад окажется безжизненным, это может означать, что список условий, необходимых для зарождения жизни, намного больше и сложнее, чем мы предполагаем, исходя из земного опыта. Возможно, одной воды, органики, фосфора, химической энергии и контакта океана с породами недостаточно. И тогда отсутствие жизни на Энцеладе станет не менее важным открытием, чем ее обнаружение: оно покажет, что между "пригодной средой" и живой биосферой может лежать куда более глубокая пропасть, чем нам кажется сейчас.
Данное составное изображение поверхности Титана было "сшито" из снимков, переданных спускаемым аппаратом Европейского космического агентства (ESA) "Гюйгенс", который 14 января 2005 года совершил мягкую посадку на поверхность этого крупнейшего спутника Сатурна.
Кадры, полученные с высоты от 17 до 8 километров, показывают мир, который с расстояния пугающе похож на земной, но совершенно чуждый нам по химии и условиям.
На снимке видны темные русла, напоминающие земные реки, которые были "прорезаны" жидкими углеводородами (преимущественно метаном и этаном). При температурах около -180 °C метан и этан играют здесь роль воды: испаряются, конденсируются в облака, а после возвращаются на поверхность с дождями.
"Гюйгенс" — единственный аппарат, совершивший посадку во внешней Солнечной системе. Данные, переданные на Землю, подтвердили предсказания ученых: поверхность Титана покрыта органическим "песком" и водяным льдом, твердым как камень, а атмосфера насыщена сложными углеводородами.
Сатурн, шестая планета от Солнца, известна своей впечатляющей системой колец, которая продолжает удивлять ученых своими загадками. Одна из таких загадок — существование гигантских "ледяных гор" на краю кольца B, бросающих вызов нашему пониманию динамики и эволюции этих загадочных космических структур.
Кольца Сатурна представляют собой удивительное явление в нашей Солнечной системе. Эти плоские и тонкие образования, напоминающие гигантский космический диск, состоят преимущественно из частиц водяного льда, размеры которых варьируются от микроскопических пылинок до массивных глыб в сотни метров. Несмотря на свои внушительные размеры — диаметр системы колец достигает 282 000 километров — их толщина в среднем не превышает 10 метров.
Система колец Сатурна разделена на несколько основных сегментов, обозначаемых буквами в порядке их открытия. Главные кольца, видимые с Земли, — это кольца A, B и C. Между кольцами A и B находится знаменитое "деление Кассини" — промежуток шириной около 4 500 километров, названный в честь итальянско-французского астронома Джованни Доменико Кассини, который первым заметил его в 1675 году.
Загадочные горы на краю кольца B
Одним из самых интригующих открытий, связанных с кольцами Сатурна, стало обнаружение гигантских "ледяных гор" на внешнем крае кольца B. Эти структуры, достигающие высоты до четырех километров над плоскостью колец, кажутся невероятным явлением в контексте относительно плоской и тонкой системы колец.
Профессор планетологии Карл Мюррей из Университета Куин Мэри в Лондоне, один из исследователей этого феномена, отмечает:
"Эти структуры бросают вызов нашему пониманию динамики колец. Их существование указывает на сложные процессы, происходящие в кольцевой системе Сатурна, которые мы только начинаем понимать".
Теория формирования ледяных гор
Ученые предполагают, что эти объекты больше похожи на гигантские "ледяные сталагмиты", чем на традиционные горные образования. Их формирование — результат длительного и сложного процесса, занявшего, по оценкам, несколько миллионов лет.
Согласно преобладающей теории, эти структуры образовались из ледяной пыли, выбиваемой астероидами и метеоритами с поверхности ближайших спутников Сатурна, таких как Мимас, Энцелад и Тефия. Эта пыль постепенно накапливалась на краю кольца B, где гравитационные возмущения от спутников и самого Сатурна создали условия для формирования вертикальных структур.
Доктор Кэролин Порко, руководитель команды обработки изображений миссии NASA "Кассини", объясняет:
"Эти структуры могут быть результатом сложного взаимодействия гравитационных сил Сатурна и его спутников, а также коллизий между частицами в кольцах. Это демонстрирует, насколько динамичной и сложной может быть система колец".
Уникальные условия наблюдения
Получить изображения этих загадочных структур можно только в особых условиях — во время равноденствия на Сатурне, которое происходит примерно каждые 15 земных лет. В этот период геометрия освещения планеты меняется таким образом, что угол падения солнечных лучей на плоскость колец становится минимальным.
Это приводит к тому, что ледяные горы отбрасывают длинные тени, делая их видимыми для космических аппаратов. Такие условия наблюдения предоставляют ученым редкую возможность изучить трехмерную структуру колец Сатурна.
Миссия "Кассини" и ее наследие
Космический аппарат NASA "Кассини", названный в честь астронома, открывшего знаменитое деление в кольцах, сыграл ключевую роль в изучении этого феномена. 26 июля 2009 года, находясь на расстоянии около 336 000 километров от Сатурна, "Кассини" сделал знаменитый снимок, запечатлевший ледяные горы на краю кольца B.
Миссия "Кассини", продлившаяся с 1997 по 2017 год, предоставила ученым беспрецедентный объем данных о Сатурне, его кольцах и спутниках. Даже после завершения миссии, когда аппарат был намеренно направлен в атмосферу Сатурна для уничтожения, анализ собранных им данных продолжает приносить новые открытия.
Значение для науки и будущие исследования
Открытие ледяных гор в кольцах Сатурна имеет огромное значение для планетарной науки. Оно не только расширяет наше понимание процессов, происходящих в системе колец, но и предоставляет новые данные о формировании и эволюции планетарных систем в целом.
Профессор Джонатан Лунин из Корнельского университета подчеркивает важность этого открытия:
"Эти структуры — как окно в прошлое Солнечной системы. Они могут содержать ключи к пониманию процессов формирования планет и их спутников".
Будущие миссии к Сатурну, несомненно, уделят особое внимание изучению этих загадочных образований. Использование более совершенных инструментов и новых методов наблюдения может помочь раскрыть тайны формирования и эволюции колец Сатурна, а также пролить свет на историю всей Солнечной системы.
14 сентября 2017 года космический аппарат NASA "Кассини" сделал последний снимок в своей карьере. Через несколько часов он должен был войти в атмосферу Сатурна и завершить почти 20-летнее путешествие, 13 лет из которых аппарат исследовал систему окольцованного гиганта.
На снимке показана ночная сторона Сатурна, которая в момент наблюдения не получала прямых солнечных лучей. Однако планета не выглядит черной, так как ее верхние слои атмосферы мягко освещались светом, отраженным от колец.
Снимок был получен 14 сентября в 19:59 UTC (22:59 по московскому времени) широкоугольной камерой "Кассини" с расстояния около 634 000 километров от Сатурна. Масштаб изображения составляет примерно 17 километров на пиксель. Параллельно работали научные приборы зонда, продолжая собирать бесценные данные и отправлять их на Землю.
Интересная деталь: в момент съемки место будущего погружения находилось на ночной стороне планеты. Однако Сатурн вращается, поэтому к моменту погружения эта область уже освещалась солнечным светом.
На следующий день, 15 сентября 2017 года, "Кассини" начал свой последний маневр. Аппарат вошел в верхние слои атмосферы Сатурна на скорости около 113 000 километров в час (примерно 31,39 километра в секунду). Его двигатели работали на полной мощности, помогая удерживать антенну направленной к Земле с целью передачи последних научных данных. Когда атмосфера стала достаточно плотной, аппарат потерял устойчивость, связь прервалась — и "Кассини" разорвало, расплавило и рассеяло в облаках Сатурна. То есть "Кассини" фактически стал частью газового гиганта.
Для чего было нужно уничтожать аппарат?
К концу миссии "Кассини" почти исчерпал запас топлива, необходимого для постоянной корректировки орбиты. Теоретически его можно было бы оставить в системе Сатурна и в таком состоянии, продолжая собирать данные. Однако без возможности контролировать траекторию зонда появлялся огромный риск столкновения с одним из спутников планеты.
Особенно важно было уберечь 504-километровый Энцелад, у которого обнаружили глобальный подповерхностный океан со всеми компонентами, необходимыми для зарождения и поддержания жизни в ее земном понимании. Это один из главнейших объектов со статусом потенциально обитаемого мира в пределах Солнечной системы.
Если присутствие земных микроорганизмов на аппарате, переживших 20-летнее космическое странствие, кажется маловероятным, то остатки топлива и технические материалы — абсолютно реальная угроза, способная загрязнить окружающую среду и исказить данные будущих исследований. Проще говоря, последствия такого падения могли бы привести, например, к ложным биомаркерам, а значит, следующие миссии стоимостью в миллиарды долларов пошли бы по ложному следу, у которого нет никакой научной ценности.
Именно поэтому финал "Кассини" — как и любых других аппаратов, созданных для исследования газовых гигантов, — был предопределен: к концу миссии рукотворный объект должен быть направлен в атмосферу планеты для уничтожения.
Последний снимок получился удивительно символичным.
На нем нет самого "Кассини". Нет огня, падения или вспышки. Только огромная планета, ее ночная сторона, мягко подсвеченная собственными кольцами, и область, где через несколько часов завершится одна из самых выдающихся космических экспедиций в истории.
"Кассини" сделал последний снимок Сатурна — а затем отправился в его гравитационные объятия.
В видимом свете Венера выглядит как бледно-желтый, ближе к белому, шар без каких-либо деталей. Связано это с тем, что планета окутана чрезвычайно плотной атмосферой и сплошным слоем облаков, содержащих капли серной кислоты, которые не позволяют разглядеть ни поверхность, ни глубокие атмосферные структуры. Но стоит перейти к инфракрасному диапазону — и Венера предстает совершенно другим миром.
На этом малоизвестном изображении показана ночная сторона Венеры, запечатленная зондом Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) "Акацуки". Инфракрасные камеры зонда позволили ученым заглянуть под верхний слой облаков и увидеть структуру нижних атмосферных образований, находящихся на высотах примерно 35-50 километров — там, где происходят одни из самых мощных атмосферных процессов на планете.
Темные области на снимке — это более плотные и холодные облачные массы. Светлые участки возникают там, где тепло от раскаленной поверхности Венеры проходит через нижние слои атмосферы и как бы подсвечивает облака снизу. Напомню, что средняя температура на поверхности Венеры составляет 462 градуса Цельсия, и ее тепловое излучение частично проявляется в инфракрасном диапазоне.
Суперротация атмосферы
Наблюдения "Акацуки" помогли изучить одно из самых странных явлений Венеры — суперротацию атмосферы. Сама планета вращается крайне медленно: один венерианский день длится 243 земных суток. Но атмосфера ведет себя совсем иначе — она облетает планету всего за 4-5 дней, двигаясь со скоростью до 300 километров в час.
Почему атмосфера вращается в десятки раз быстрее самой планеты? Точного ответа у ученых пока нет, но существуют две гипотезы. Одна из них связана с неравномерным нагревом: дневная сторона Венеры получает обилие солнечной энергии, а ночная — стремительно теряет тепло. Это создает мощные потоки, переносящие энергию от освещенной части к темной. Постепенно такие потоки закручиваются в глобальную циркуляцию, разгоняя всю атмосферу.
Другая гипотеза предполагает, что ключевую роль играют атмосферные волны — возмущения, возникающие из-за взаимодействия ветров с рельефом поверхности и облачными структурами. Эти волны могут передавать импульс верхним слоям атмосферы, ускоряя их вращение. Наблюдения "Акацуки" действительно выявили сложные волновые структуры в атмосфере Венеры, которые, возможно, участвуют в поддержании суперротации.
Миссия "Акацуки"
Японский зонд "Акацуки" был запущен 20 мая 2010 года. Однако с первой попытки — в декабре 2010 года — аппарат не смог выйти на орбиту Венеры. Второе "свидание" с планетой оказалось успешным: 7 декабря 2015 года "Акацуки" занял орбиту и в последующие годы изучал атмосферу Венеры в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах, а также пытался выявить возможные признаки современной вулканической активности.
В конце апреля 2024 года связь с аппаратом была потеряна. 18 сентября 2025 года, после безуспешных попыток ее восстановить, JAXA объявило о завершении миссии.
Данные, собранные "Акацуки", продолжают помогать ученым раскрывать тайны одного из самых экстремальных миров Солнечной системы, а также используются при планировании будущих венерианских миссий, включая частную миссию Rocket Lab Venus Life Finder, запуск которой запланирован на лето 2026 года. Ее цель — исследование атмосферы и поиск возможных биомаркеров — измеримых веществ (газов, молекул), указывающих на возможное наличие жизни, включая фосфин, о котором сообщалось в 2020 году.
Команда астрономов из Университета Джонса Хопкинса установила, что усреднение цветов от всех источников света во Вселенной дает весьма неожиданный цвет, название которому было выбрано простыми людьми.
Перед вами последний портрет Сатурна и его величественной системы колец, сделанный космическим аппаратом NASA "Кассини" 13 сентября 2017 года. Через 48 часов зонд рухнул в туманную атмосферу газового гиганта, где распался на крошечные частицы, став частью планеты.
"Кассини" был первым — и пока остается последним — искусственным спутником Сатурна, проработав на орбите с 1 июля 2004 года и до момента ликвидации, которая была вынужденной мерой во избежание загрязнения потенциально обитаемых спутников.⠀Наследие "Кассини" еще десятилетиями будет использоваться в исследованиях, расширяющих наши знания о Сатурне, его сложных кольцах и многочисленных спутниках. "Кассини" — одна из самых важных и потрясающих миссий в истории изучения космического пространства.
Перед вами улучшенное изображение 396-километрового Мимаса, ледяного спутника Сатурна. Снимок был получен в январе 2005 года космическим аппаратом NASA "Кассини", который в момент наблюдения находился на расстоянии 215 273 километра от спутника.
Огромное ударное образование чуть ниже центра наблюдаемой стороны спутника представляет собой 139-километровый кратер Гершель и его центральный пик высотой около шести километров. Если бы на Земле существовал кратер такого же масштаба (по относительным размерам), то его диаметр превышал бы 4 000 километров (почти средняя протяженность России с севера на юг или Австралии с запада на восток). Примечательно, что Мимас — самый маленький из известных астрономических объектов, собственная гравитация которого обеспечила ему приблизительно сферическую форму. Интересное по теме: ▪ Новое исследование: спутник Сатурна Мимас скрывает молодой океан.
Диона — четвертый по величине спутник Сатурна со средним диаметром 1 123 километра, состоящий преимущественно из водяного льда. Снимок был сделан 21 июня 2015 года космическим аппаратом NASA "Кассини".
Прекрасно виден контраст между светлой ведущей полусферой и более темной задней — здесь расположены знаменитые "белые пряди" (лат. Wispy Terrain): яркие свежие ледяные стены тектонических разломов, протянувшиеся на сотни километров.
Поверхность покрыта бесчисленным множеством разноразмерных кратеров, но в некоторых областях видны следы тектонической активности — горы и уступы высотой до 1,5 километра.
Анализ данных "Кассини" показал, что под ледяной корой Дионы, на глубине около 100 километров, залегает океан жидкой воды. Его глубина оценивается в 40-50 километров. Гравитационные измерения и анализ либрации (медленного колебания) спутника подтверждают, что ледяная кора "плавает" на жидкой воде, окружающей каменное ядро.
Таким образом, Диона — еще один участник клуба "миров с подповерхностными океанами" Солнечной системы и перспективная цель для поиска возможных следов жизни.
На этом завораживающем снимке видны струи водяного пара и ледяных частиц, вырывающиеся из южного полюса сатурнианского 504-километрового спутника Энцелада.
Источником выбросов является система разломов, известная как "тигровые полосы". Через эти трещины в ледяной коре выбрасываются струи водяного пара, льда и органических соединений. Потоки образуют огромные шлейфы, вздымающиеся на сотни километров над поверхностью спутника.
Именно благодаря этим выбросам ученые получили уникальную возможность исследовать "внутренности" Энцелада без бурения. Пролетая сквозь шлейфы, инструменты космического аппарата NASA "Кассини" обнаружили воду, соли, органические соединения, молекулярный водород и другие вещества, указывающие на сложную химию подледного океана и возможную гидротермальную активность на его дне.
Сегодня Энцелад считается одним из самых перспективных мест для поиска внеземной жизни в Солнечной системе. Неудивительно, что ESA и Китайское национальное космическое управление (CNSA) независимо друг от друга прорабатывают концепции будущих миссий с посадкой на поверхность этого загадочного спутника окольцованного гиганта.
Фотография была получена "Кассини" 27 ноября 2005 года с расстояния около 144 000 километров.
Представьте себе объект, который был свидетелем рассвета мироздания, когда первые звезды только начинали зажигаться, "прорезая" своими лучами кромешную тьму. И это не какая-то очень далекая галактика, которую можно разглядеть только с помощью самых продвинутых космических телескопов, а древнейший звездный сгусток — из таких когда-то собирались галактики.
Речь идет о шаровом скоплении M 15 (NGC 7078), расположенном в Млечном Пути, на расстоянии около 36 000 световых лет от нас в направлении созвездия Пегаса. Данное скопление — космическая капсула времени, несущая в себе секреты юной Вселенной, которые до сих пор не дают покоя астрономам.
M 15 — одно из самых плотных и древних скоплений в нашем галактическом окружении. Его возраст составляет примерно 13 миллиардов лет. Для сравнения: возраст Вселенной — 13,8 миллиарда лет. В сферическом объеме скопления, имеющего средний диаметр 175 световых лет, сосредоточены сотни тысяч звезд (по некоторым оценкам, около миллиона). Столь чудовищная плотность приводит к частым взаимодействиям между светилами и создает уникальные условия для изучения звездной эволюции.
Одна из самых интригующих загадок M 15 скрывается в ядре скопления. Наблюдения за движением звезд в центральной области указывают на присутствие массивного, но при этом очень компактного объекта. Ведущая гипотеза гласит, что это черная дыра промежуточной массы — "недостающее звено" между черными дырами звездной массы и сверхмассивными монстрами в "сердцах" галактик. Если это подтвердится, то последующие исследования могут пролить свет на механизм формирования и роста сверхмассивных черных дыр.
Кроме того, в M 15 обнаружено уже девять пульсаров (быстро вращающихся нейтронных звезд-маяков) — для шарового скопления это очень много, и прямое следствие высокой частоты тесных гравитационных взаимодействий в плотном ядре, где часто формируются и "перетасовываются" двойные системы.
M 15 движется по крайне вытянутой (эллиптической) орбите вокруг центра Млечного Пути. Скопление периодически "ныряет" в плотный галактический диск, а затем уносится высоко в разреженное гало — сферическую область, где обитают древнейшие звездные популяции нашей Галактики. Каждое такое прохождение сквозь диск — испытание на прочность, способное вырывать звезды из внешних областей скопления приливными силами.
Химический состав скопления, бедный тяжелыми элементами ("металлами"), говорит о том, что оно сформировалось из первозданного газа ранней Вселенной. Изучая M 15, астрономы обретают возможность заглянуть в эпоху рождения первых звездных систем. Поэтому скопление является ценным объектом для наблюдений, в том числе для таких космических телескопов, как NASA/ESA "Хаббл" и NASA "Джеймс Уэбб".
Это произошло 14 июня 2015 года. Международная сеть автоматических роботизированных телескопов ASAS-SN, предназначенная для непрерывного мониторинга всей видимой небесной сферы, зафиксировала в созвездии Индейца вспышку чудовищной яркости.
Нечто, получившее обозначение ASASSN-15lh, вспыхнуло так ярко, что с лихвой затмило свою родительскую галактику — целиком, с миллиардами звезд. При подсчете были получены невообразимые цифры: в пике светимость превосходила светимость нашего Солнца примерно в 570 миллиардов раз. Для сравнения: светимость Млечного Пути превосходит солнечную "всего" в 20 миллиардов раз.
В январе 2016 года команда ученых, которую возглавил профессор Субо Донг из Института астрономии и астрофизики имени Кавли при Пекинском университете, опубликовала в журнале Science исследование, в котором событие ASASSN-15lh было названо "самой яркой сверхновой в истории наблюдений". Однако вскоре начались сомнения, и уже через несколько месяцев было опубликовано несколько исследований, опровергающих вывод команды Донга.
Но обо всем по порядку.
Дешевая, но эффективная система
ASAS-SN — это сеть небольших роботизированных телескопов с диаметром зеркал всего 14 сантиметров, расположенных в разных точках Земли. Их задача проста и грандиозна одновременно: каждую ночь сканировать все доступное небо в поисках малейших изменений яркости. Сверхновые, вспышки в ядрах галактик, переменные звезды — любое событие, нарушающее привычный покой ночного неба.
Система работает автоматически. Камеры снимают один и тот же участок неба несколько раз за ночь, а алгоритмы сравнивают кадры в поисках новых ярких точек. Если изменения выявлены, то астрономы тут же получают уведомление и начинают наблюдения с помощью больших наземных и космических телескопов, доступных в тот момент. Именно так нашли ASASSN-15lh: на снимках участка неба появилась яркая точка там, где раньше была лишь едва заметная тусклая галактика, удаленная примерно на 3,8 миллиарда световых лет от нас.
Почему решили, что это сверхновая
Изначально все указывало на сверхяркую сверхновую типа SLSN-I — очень редкий класс взрывов массивных звезд, светимость которых в десятки раз ярче обычных сверхновых. Событие ASASSN-15lh демонстрировало запредельную светимость, спектр без водорода, плавный рост яркости, который достиг пика примерно через 30 дней, а затем начал медленно угасать. Все это в общем-то ничем не отличалось от поведения известных сверхярких сверхновых. Вот только мощность была несоизмеримо больше.
И эту аномалию команда Донга связала с тем, что в центре взрыва родился магнетар — быстро вращающаяся нейтронная звезда с невероятно сильным магнитным полем. Вращаясь, магнетар теряет энергию и подсвечивает выброшенную взрывом оболочку изнутри, подобно гигантской космической лампочке внутри расширяющегося газопылевого облака. Этот механизм объяснял и долгое свечение, и невероятную яркость. Но ученые признали, что это, по сути, костыль. Гипотеза звучала складно, однако реальные концы с концами в ней не сходились.
Фундамент гипотезы дал трещины
Сверхяркие сверхновые достигают пика и за несколько недель-месяцев стремительно тускнеют. Событие ASASSN-15lh падало в яркости гораздо медленнее и даже на какое-то время зависло на максимальном уровне светимости. Кроме того, спектр тоже был странным — линии оказались слишком широкими, а скорости выброса вещества казались аномально высокими. Проще говоря, при внимательном рассмотрении событие ASASSN-15lh не вписывалось в рамки сверхяркой сверхновой.
И еще одна любопытнейшая деталь, которая настораживала с самого начала: местоположение. Большинство сверхярких сверхновых взрываются в карликовых галактиках с низкой металличностью и активным звездообразованием — там рождаются очень массивные и горячие звезды, которые, проживая очень короткую — по астрономическим меркам — жизнь, становятся кандидатами на такой взрыв. Событие ASASSN-15lh было зафиксировано в крупной, старой галактике. И самое важное: объект располагался точно в центре галактики. Не на краю, не в спиральном рукаве, а в ядре — там, где обычно прячется сверхмассивная черная дыра.
Дубль два
В конце 2016 — начале 2017 года уже погасший было объект неожиданно вспыхнул снова. Яркость выросла примерно на 10%. Не секрет, что сверхновые так себя не ведут, ибо гибель звезды — одноразовое событие. Можно наблюдать, как оболочка сброшенного вещества расширяется и остывает, как взаимодействует с окружением, но взрыв происходит один раз. Так что данное событие стало весомым аргументом в руках тех, кто изначально сомневался в верности интерпретации данных команды Донга.
Несколько международных команд ученых независимо друг от друга предложили радикально иное объяснение: событие приливного разрушения (англ. Tidal Disruption Event, TDE). Это принципиально иной тип катастрофы, инициатором которого является не звезда, а черная дыра.
Представьте звезду, которая однажды подлетела слишком близко к сверхмассивной черной дыре массой в миллионы или даже миллиарды солнечных. Пересекая так называемый радиус приливного разрушения, светило сталкивается с настолько сильным гравитационным градиентом, что ее буквально разрывает на части. Та сторона звезды, что находится ближе к черной дыре, испытывает притяжение во много раз сильнее, чем противоположная — и звезда начинает растягиваться.
Часть вещества, что падает в черную дыру, попадает сначала в аккреционный диск, раскручивается и разогревается до миллионов градусов, излучая в рентгеновском, ультрафиолетовом и видимом диапазонах. Это может продолжаться месяцы и годы, постепенно затухая по мере того, как вещество поглощается черной дырой.
TDE — редкое явление. В типичной галактике такая "гравитационная мясорубка" разрывает звезду в клочья примерно раз в 10–100 тысяч лет. В наблюдаемой Вселенной около двух триллионов галактик, а астрономы наблюдали лишь несколько десятков событий такого рода, и большинство из них были относительно тусклыми. Так что если ASASSN-15lh действительно является TDE, то перед нами несравненный рекордсмен.
Весомые аргументы
Команды астрофизиков во главе с Йоргосом Лелудасом и Питером Брауном провели детальный анализ спектра, кривой блеска и положения объекта. Локация в самом центре галактики, где находится сверхмассивная черная дыра массой примерно 100 миллионов масс Солнца, перестала быть просто совпадением. Изменения в спектре выдали характерные признаки именно аккреционного диска, а не остывающей оболочки сверхновой.
Все, абсолютно все указывало на то, что перед нами TDE — но только при одном условии: черная дыра должна вращаться очень быстро. Вращение черной дыры напрямую определяет, сколько энергии высвободится при поглощении материи. И чтобы объяснить колоссальную светимость события ASASSN-15lh, сверхмассивная черная дыра, разорвавшая звезду, должна вращаться практически с максимально возможной скоростью.
Кстати, повторная вспышка тоже вписывается в эту картину: вещество падает в черную дыру неравномерно, образуя в аккреционном диске сгустки, которые время от времени приводят к всплескам излучения. Это нормальное поведение в случае с TDE, но нетипичное для сверхновой.
Спор не закончен
Дебаты продолжаются до сих пор. Некоторые астрономы по-прежнему считают, что ASASSN-15lh — экзотическая сверхновая. Спектр на ранних стадиях, по их мнению, больше похож на взрыв звезды, чем на приливное разрушение. Эволюция цвета объекта сначала была типичной для сверхярких сверхновых — от синего к красному, хотя позже появились аномалии. А повторная вспышка, что была зафиксирована в конце 2016 — начале 2017 года, может быть связана со спецификой взаимодействия сброшенной оболочки с окружающим веществом.
Есть и еще один аргумент: даже для TDE ASASSN-15lh — слишком яркое событие. Чтобы получить такую светимость, нужны крайне специфические условия: экстремальная скорость вращения черной дыры, очень массивная исходная звезда и, вероятно, узкий релятивистский джет, направленный почти точно на нас в момент наблюдения с помощью системы ASAS-SN. Все это делает сценарий маловероятным, но не невозможным.
Если ASASSN-15lh однажды вновь вспыхнет, это станет железобетонным аргументом в пользу TDE-гипотезы. А пока остается лишь ждать и наблюдать.
Мы привыкли восторгаться гигантизмом в том или ином проявлении, поэтому нас так впечатляют звезды, которые в десятки, сотни и тысячи раз больше нашего Солнца. Однако для науки не меньший интерес представляют их полные противоположности — самые маленькие светила в наблюдаемой Вселенной.
Но насколько крошечными могут быть космические объекты такого класса? Оказывается, есть строгий физический предел, и он удивительно близок к размеру газовых гигантов.
Что делает звезду звездой
Ключевое отличие звезды от газового гиганта вроде Сатурна и Юпитера — самоподдерживаемая термоядерная реакция в ядре. Гравитация звезды равномерно давит со всех сторон к центру, разогревая ядро до температур, при которых атомы водорода начинают сливаться в гелий, высвобождая колоссальное количество энергии.
Но для запуска термоядерного синтеза необходимы чудовищное давление и температура — минимум 10 миллионов градусов в центре. А это требует массы. Очень много массы. Если ее будет недостаточно, то гравитация просто не сможет сжать вещество настолько сильно, чтобы инициировать запуск термоядерного синтеза, и объект в итоге останется холодным и темным.
Критическая граница
Астрофизики точно рассчитали минимум: чтобы термоядерная реакция с участием водорода началась, объект должен иметь массу не менее 7,5% от массы Солнца. Это более 75 масс Юпитера.
Объекты с массой ниже этой границы — от ~1,2% до 7,5% массы Солнца — называются коричневыми карликами. Эти "неудавшиеся звезды", одиноко блуждающие в пустотах межзвездного пространства, светятся за счет тепла, оставшегося после сжатия в процессе формирования и слабого дейтериевого — тяжеловодородного — синтеза, который требует меньшей массы, но при этом очень быстро выгорает. Коричневые карлики остывают и тускнеют за сотни миллионов лет.
А вот объекты выше этой границы — полноценные звезды. Пусть крошечные и едва уловимые в наши телескопы, но звезды, способные сжигать водород в своих недрах миллиарды лет.
Самые маленькие звезды во Вселенной
Красные карлики — это звезды на нижней границе массы. На них приходится около 75% всех звезд в Млечном Пути, и можно смело предположить, что во Вселенной в целом. Красные карлики настолько тусклые, что ни один из них невозможно увидеть невооруженным глазом.
И по состоянию на июль 2026 года объект EBLM J0555-57Ab удерживает лидирующую позицию в номинации "самая маленькая звезда". Это светило, удаленное примерно на 600 световых лет от нас, имеет массу всего 8,1% от солнечной. EBLM J0555-57Ab — красный карлик (этакий звездный лилипут) со средним диаметром в 118 000 километров. Для сравнения: экваториальный диаметр Юпитера составляет около 142 984 километров, а Солнца — примерно 1 392 000 километров.
Вот парадокс: Юпитер, гордость Солнечной системы, больше EBLM J0555-57Ab, но звездой почему-то не является. Как же так? Все дело в плотности. Звезды, даже крошечные, намного плотнее газовых гигантов. Гравитация сжимает их вещество гораздо сильнее. Юпитер — рыхлый газовый шар. Красный карлик — сжатый гравитацией термоядерный реактор.
Распространенный миф гласит, что Юпитеру совсем чуть-чуть не хватило массы, чтобы стать маленькой звездой. На деле же ему нужно стать примерно в 75-76 раз массивнее, чтобы в его недрах начался термоядерный синтез. С таким же успехом можно любой объект Солнечной системы назвать неудавшейся звездой, включая нас с вами.
Поверхность Дионы, 1123-километрового спутника Сатурна, поражает контрастами — темные, древние области соседствуют с яркими серо-белыми участками. Эти светлые регионы представляют собой водяной лед, который был обнажен в результате метеоритных ударов и/или тектонической активности.
Преимущественно темный цвет обеспечивает относительно тонкий слой пыли (меньше метра), которая неторопливо оседала на поверхность после бесчисленных столкновений Дионы с "космическими камнями".
Снимок был получен узкоугольной камерой космического аппарата NASA "Кассини" 23 июля 2012 года с расстояния примерно 418 000 километров от спутника.
Около трети массы спутника составляет скалистое ядро, а остальные две трети — водяной лед. Средняя температура на поверхности Дионы составляет -186 градусов Цельсия, так что местный лед настолько тверд, что по механическим свойствам практически не отличается от камня. Это объясняет, почему геологические структуры и ударные образования Дионы способны сохранять столь четкие формы на протяжении миллиардов лет.
Диона совершает полный оборот вокруг Сатурна за 2,737 земных суток (65 часов 41 минуту), находясь на среднем расстоянии в 377 400 километров от планеты. Спутник движется по практически идеальной круговой орбите с эксцентриситетом всего 0,0022 и находится в приливном захвате, подобно нашей Луне, поэтому всегда обращен к Сатурну одной стороной.
Интригующая особенность Дионы — ее магнитное взаимодействие с Сатурном. Во время близких пролетов "Кассини" зафиксировал возмущения в магнитосфере планеты, вызванные Дионой, что позволило предположить существование слабого магнитного поля у самого спутника либо наличие проводящей жидкости под его ледяной корой (соленого подповерхностного океана).
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.
Комментарии