«Физические и химические процессы, сопровождающие радиолиз, приводят к высвобождению молекулярного водорода (H2), молекулы, которая представляет большой интерес с точки зрения астробиологии», - сказал Алексис Буке (Alexis Bouquet), главный автор нового исследования. Радиоактивные изотопы таких элементов как уран, калий и торий обнаружены в каменистых метеоритах класса хондритов. Ядра космических объектов, изученных Буке и его соавторами, предположительно, имеют состав хондритного типа. Воды океанов, проникающие в пористое каменистое ядро, могут быть подвержены действию ионизирующего излучения и претерпевать радиолиз, приводящий к формированию молекулярного водорода и высоко реакционноспособных соединений кислорода.

Одним из распространенных механизмов образования молекулярного водорода на планетах и спутниках планет, имеющих океаны на своей поверхности (или под поверхностью), является так называемая серпентинизация. Эта химическая реакция между горными породами и водой происходит, например, в гидротермальных источниках, расположенных на дне океана.

Ключевой находкой данного исследования является обнаружение того факта, что радиолиз представляет собой потенциально важный дополнительный источник молекулярного водорода. К тому же, кроме молекулярного водорода, в результате радиолиза образуются соединения кислорода, которые, реагируя с некоторыми минералами, могут дать сульфаты, источник пищи для некоторых видов микроорганизмов.

Впервые астрономы смогли хорошо рассмотреть процессы формирования планет, измерив температуру и количество газа, присутствующего в областях, наилучшим образом подходящих для формирования планет.

Планеты формируются обычно в средней плоскости протопланетного диска, то есть в средней его части, если смотреть на диск сбоку. Однако до настоящего времени астрономы не имели возможности наблюдать планеты, находящиеся в средней части диска, поскольку газы, наполняющие этот диск, закрывают от наблюдений его среднюю часть.

«Мы ранее наблюдали диски, в которых идут процессы формирования планет, однако наши наблюдения были весьма «поверхностными», - сказал Эдвин Бергин (Edwin Bergin), заведующий кафедрой астрономии Мичиганского университета, США. – А такие важные величины, характеризующие физику процесса формирования планет, как плотность, температура и гравитационная скорость, для планет средней части протопланетного диска мы измерять не могли».

Вместо этого исследователям приходилось полагаться на наблюдения поверхности этого диска. Теперь Бергин и его команда разработали метод, который позволяет всматриваться глубоко в среднюю плоскость диска. В случае этого конкретного исследования диск опоясывает звезду массой 0,8 массы Солнца, расположенную на расстоянии примерно 180 световых лет от Земли.

Предлагаемый командой Бергина метод основан на наблюдениях монооксида углерода, молекулы, которая в космосе обычно сопровождает молекулярный водород и может быть использована для определения его наличия и оценки количества. Исследователи использовали для наблюдений монооксида углерода радиотелескоп Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, расположенный в Чили.

Основываясь на измеренном распределении монооксида углерода, исследователи смогли рассчитать, какая масса водорода содержится в средней плоскости диска, где происходит формирование планет. Используя другую, редкую форму монооксида углерода, исследователи также смогли измерить температуры в этой области пространства, основываясь на зависимости яркости свечения этого разогретого газа от температуры.

Еще одним интересным результатом этого исследования является определение так называемой снежной линии для монооксида углерода в этой системе. Подобно снежной линии для воды, разделяющей части планетной системы, где соответственно возможно/невозможно существование воды в жидкой форме, снежная линия для монооксида углерода разделяет части планетной системы, в которых CO соответственно существует в форме пара и в форме твердого вещества. Определение снежной линии этой системы для CO дает важную информацию о процессах формирования планет в ней.

Астрономы при помощи телескопа SOAR, расположенного в Межамериканской обсерватории Серро-Тололо, обнаружили зрелищный, протяженный джет, идущий со стороны молодого коричневого карлика. Коричневые карлики, не набравшие достаточно массы для поддержания горения водорода в своих недрах, занимают по массе промежуточное положение между звездами и гигантскими планетами. В то время как молодые звезды часто испускают джеты длиной более одного светового года, для коричневого карлика настолько длинный джет был обнаружен впервые. Эти результаты позволяют глубже понять процессы формирования таких субзвездных объектов.

На этом снимке представлен джет, обозначенный как HH 1165, испущенный коричневым карликом Mayrit 1701117, расположенным на периферии скопления звезд Сигма Ориона, возраст которого составляет 3 миллиона лет. Этот джет, очертания которого ученые смогли получить, наблюдая излучение однократно ионизированного атома серы, представлен на снимке зеленым цветом. Джет протянулся на 0,7 светового года (0,2 парсека) к северо-западу («запад» снимка справа – прим. пер.) от коричневого карлика. Сгустки излучения вдоль этого джета указывают на то, что скорость потери массы коричневым карликом изменяется с течением времени, вероятно, в результате эпизодичного характера аккреции массы коричневым карликом. Красная туманность к юго-востоку от коричневого карлика представляет собой отражательную туманность, расположенную в направлении, противоположном направлению джета.

Исследование появилось в журнале Astrophysical Journal; главный автор работы Басма Риас (Basmah Riaz) из Института внеземной физики Общества Макса Планка, Германия.

"Эти наблюдения позволили нам раскрыть тайны самой неизвестной для нас части Млечного Пути, где обитают древнейшие звезды. Когда пары белых карликов сближаются слишком сильно, более крупная звезда "срывает" часть материи с ее меньшего спутника и превращается в термоядерную бомбу, чей взрыв порождает фактически всю антиматерию Галактики", — объясняет Роланд Крокер (Roland Crocker) из Национального университета Австралии в Канберре.

Когда советские и американские астрономы запустили первые космические телескопы на орбиту Земли, наблюдения за Галактикой в гамма- и рентгеновском диапазоне преподнесли большой сюрприз. Оказалось, что центральная часть Млечного Пути вырабатывала большие количества фотонов высокой энергии, которые могут возникать только в ходе распадов частиц антиматерии.
Поиски источников этой материи ведутся уже почти 50 лет. На их роль сегодня претендуют два объекта – "термоядерные" сверхновые и сверхпрожорливые черные дыры-микроквазары. В первом случае антиматерия возникает при формировании изотопов определенных элементов, распадающихся на более легкие ядра и позитроны, а во втором – в результате столкновения частиц света и их превращения в антиматерию.

Как рассказывает Крокер, длительные поиски следов образования антиматерии и по тому, и под другому сценарию фактически ни к чему не привели. Число известных микроквазаров в центре галактики крайне мало – мы знаем лишь четыре таких объекта, а в случае со сверхновыми ученым не удавалось найти правдоподобного механизма рождения антиматерии. Поэтому некоторые астрономы сегодня считают, что она возникает более экзотическими путями – в результате распада темной материи или в окрестностях сверхмассивной черной дыры Sgr A*.

Команда Крокера нашла выход из этой ситуации, проследив за тем, какие элементы возникают в результате взрывов сверхновых первого типа. Подобные вспышки, как рассказывают астрономы, возникают в результате слияния пар белых карликов. Объединение их материи приводит к "полноценному" термоядерному взрыву, после которого от звезд не остается даже и следа.
Температуры внутри недр таких карликов во время взрыва так высоки, что в них формируется фактически вся таблица Менделеева, в том числе и нестабильные элементы, чей распад ведет к образованию не только материи, но и антиматерии. Ими, как рассказывают ученые, являются никель-56, титан-44 и алюминий-26.

Проанализировав то, как возникают и распадаются эти элементы, Крокер и его коллеги пришли к выводу, что титан-44 — идеальный кандидат на роль главного источника антиматерии Галактики. Его количество и частота распада очень точно укладываются в данные по количеству антиматерии в центре Млечного Пути, а сами ее частицы, возникающие в ходе распадов ядер титана-44, будут разогнаны до "правильных" скоростей, как объясняют исследователи.

В прошлом, по словам Крокера, титан-44 не считался кандидатом на роль "главного поставщика" антиматерии по той причине, что его главным источником считались обычные сверхновые, возникающие в результате гравитационного коллапса крупных звезд, исчерпавших свои запасы водорода и гелия. Они производят примерно в четыре раза меньше титана-44, чем нужно для объяснения наличия антиматерии в ядре Млечного Пути.
Как показывают расчеты ученых, эту проблему можно решить, если главным источником титана будут сверхновые первого типа, возникающие при слиянии двух разных белых карликов, один из которых будет состоять почти полностью из гелия, а второй – из углерода и кислорода. Такие взрывы, как показывают наблюдения за сверхновыми, происходят примерно раз в 500 лет, производимого ими титана-44 должно хватить, чтобы покрыть этот недостаток.

Невидимые глазом электроны постоянно движутся сквозь магнитные поля – магнитосферу – вокруг Земли. Эти электроны движутся по спиралям и другим кривым линиям вокруг планеты в сложном «танце», ритм которого задают магнитные и электрические поля. Когда эти электроны входят в магнитосферу достаточно близко к Земле, высокоэнергетические электроны могут повредить спутники, находящиеся на орбите, и запустить полярные сияния. Ученые миссии НАСА Magnetospheric Multiscale, или MMS, изучают динамику электронов, чтобы лучше понять их поведение.

Электроны в сильном магнитном поле движутся по спиралям вдоль линий поля. В областях с более слабым магнитным полем, где направление магнитного поля меняется на обратное, электроны движутся «в свободном стиле» - отскакивая и виляя в разные стороны, реализуя тип движения, называемый движением Спейсера. Новые данные, полученные от миссии MMS, показывают впервые, что происходит с электронами в магнитном поле средней силы. В таких полях, как демонстрирует исследование, электроны движутся по гибридной, замысловатой траектории – двигаясь по спирали и отскакивая в разные стороны, прежде чем покинуть область. Это движение приводит к потере полем части энергии и играет ключевую роль в перезамыкании магнитных линий, динамическом процессе, в ходе которого могут высвобождаться гигантские количества хранимой магнитной энергии.

«Миссия MMS демонстрирует нам удивительные подробности магнитного пересоединения, происходящего в магнитосфере», - сказал Ли-Йен Чен (Li-Jen Chen), главный автор нового исследования и ученый проекта MMS из Центра космических полетов Годдарда НАСА.

Первые радионаблюдения одинокого, планетоподобного объекта OTS44 демонстрируют пылевой протопланетный диск, похожий на диски, окружающие молодые звезды. Этот результат стал неожиданностью для ученых, поскольку согласно современным моделям формирования звезд и планет образование небесного тела из коллапсирующего облака, в результате которого формируется центральный объект, окруженный диском, невозможно для объектов настолько малой массы.

В этом новом исследовании, проведенном международной группой астрономов под руководством Амелии Байо (Amelia Bayo) из Университета Вальпараисо, США, при помощи радиотелескопа ALMA был обнаружен диск из пыли вокруг объекта OTS44. Ученые смогли оценить массу пыли, содержащейся в этом диске, и это количество позволило поставить OTS44 в один ряд со звездами и коричневыми карликами («неудавшимися» звездами): оказалось, что все эти объекты имеют ряд схожих свойств, включая близкие по величине отношения между массой пыли, входящей в состав диска, и массой центрального объекта. Эти находки дополняют ранние исследования, согласно которым OTS44 продолжает расти, стягивая на себя массу с окружающего этот объект диска – что усиливает его схожесть с молодыми звездами.

Все это вместе указывает на то, что объект OTS44 формировался по той же схеме, что и звезды, и коричневые карлики. Однако согласно современным моделям объект настолько малой массы, как OTS44, не мог формироваться по такому механизму. Альтернативное объяснение состоит в том, что объект OTS44 сформировался как один среди прочих объектов при множественном формировании. Однако эта версия противоречит наблюдениям, поскольку в окрестностях объекта OTS44 не обнаружено объектов-компаньонов.

Таким образом, это исследование показывает, что в настоящее время астрономы затрудняются в однозначном понимании механизмов формирования таких небесных тел небольшой массы, как OTS44, и дает ценные данные для будущих научных исследований этих механизмов.

Международная команда астрономов под руководством ученых из Вашингтонского университета (University of Washington, UW), США, использовали данные наблюдений, проведенных при помощи космического телескопа «Кеплер» для наблюдений и подтверждения подробностей, касающихся крайней внешней из семи экзопланет, обращающихся вокруг звезды TRAPPIST-1.

Они подтвердили, что эта планета, TRAPPIST-1h, которая обращается вокруг звезды с периодом 18,77 суток, связана орбитальными резонансами с другими планетами системы, а температуры на её поверхности очень низкие. Расположенная вдали от родительской звезды, эта планета, вероятно, является необитаемой – однако так могло быть не всегда.

В своем новом исследовании команда астрономов под руководством докторанта Родриго Люгера (Rodrigo Luger) из UW сообщает, что планета TRAPPIST-1h была обнаружена именно в том месте, где она должна была находиться в соответствии с проведенной командой предварительными расчетами, исходя из знания периодов внутренних шести планет.

Звезда TRAPPIST-1 представляет собой звезду среднего возраста, сверххолодный карлик, светимость которого намного меньше светимости Солнца и чуть выше светимости Юпитера.

Команда Люгера наблюдала систему зведы TRAPPIST-1 в течение 79 суток при помощи космического телескопа НАСА «Кеплер» в рамках его расширенной миссии К2. Однако еще до начала наблюдений системы при помощи миссии К2 команда смогла предсказать орбитальный период планеты TRAPPIST-1h, исходя из того, что она находится в орбитальном резонансе с двумя другими планетами системы.

Также в исследовании Люгер и команда смогли выяснить, что условия на планете TRAPPIST-1h экстремально холодные – температура на поверхности этой планеты составляет всего лишь 173 Кельвина, однако, возможно, что планета ранее находилась в значительно более теплых условиях, в то время, когда родительская звезда была намного моложе и ярче.