Международная команда астрономов использовала два из наиболее мощных современных радиотелескопов для получения более чем 300 изображений протопланетных дисков вокруг очень молодых звезд в Облаке Ориона. Эти снимки демонстрируют новые подробности структуры дисков, из которых происходит образование планет на ранних стадиях формирования звезд.

Для проведения этого нового исследования астрономы направили радиотелескопы Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) и Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) на область космического пространства, в которой происходит формирование большого количества звезд - молекулярное облако Ориона. Этот обзор под названием VLA/ALMA Nascent Disk and Multiplicity (VANDAM) является крупнейшим на сегодняшний день обзором молодых звезд и их протопланетных дисков.

«Этот обзор позволил установить среднюю массу и размеры этих очень молодых протопланетных дисков, - сказал Джон Тобин (John Tobin) из Национальной радиоастрономической обсерватории в Шарлотсвилле, США, являющийся руководителем команды обзора VANDAM. – Теперь мы можем сравнить их с более старыми дисками, которые также изучались ранее при помощи обсерватории ALMA, причем довольно подробно».

В результате исследования Тобин и его команда нашли, что очень молодые диски могут быть близки по размерам к дискам, имеющим больший возраст, однако в среднем молодые диски более массивны. «Когда звезда растет, она поглощает все больше и больше материала из этого диска. Это означает, что более молодые диски располагают большим количеством материала, из которого происходит формирование планет. Возможно, в этот период в системах молодых звезд уже начинают формироваться наиболее крупные планеты».

Также исследователи отметили, что в ходе наблюдений удалось выявить четыре особенно интересные, экстремально молодые протозвезды, возраст которых составляет менее 10 000 лет. Изучение этих звезд поможет составить представление о самых ранних этапах формирования планетных систем, сказали ученые.

Анализ этой метеоритной пыли показал, что формирование протоземли фактически было завершено примерно в течение 5 миллионов лет, то есть намного быстрее, чем предполагалось ранее.

Эти новые данные позволяют отвергнуть альтернативную гипотезу о формировании Земли, согласно которой все более и более крупные планетные тела случайным образом врезались друг в друга в ходе процесса, продолжительность которого могла составлять десятки миллионов лет.

Вместо этого полученные новые данные свидетельствуют в пользу предположения о том, что планеты формируются в результате накопления космической пыли. «По сути, мы начинаем с пыли», - сказал главный автор нового исследования Мартин Шиллер (Martin Schiller) из Копенгагенского университета, Дания, в сделанном заявлении.

Эти находки были сделаны в результате изучения изотопного состава железа в метеоритной пыли. Анализируя варьирование изотопного состава железа в зависимости от вида метеорита, ученые выяснили, что лишь один тип метеорита имеет такой же состав, что и вещество Земли – каменные метеориты класса CI. Согласно авторам, это говорит о том, что ядро Земли сформировалось экстремально быстро, в течение 5 миллионов лет, на протяжении которых железо перетекало из мантии в ядро, после чего планета остыла, и на нее стала «садиться» пыль из солнечной туманности, атомы железа в которой имели строго определенный средний изотопный состав. В случае если бы Земля сформировалась в результате случайных столкновений между относительно крупными планетными телами, железо вещества мантии планеты никогда не имело бы точно такой же изотопный состав, как у одной из разновидностей метеоритов родом из Солнечной системы.

Но есть один факт, который отличает Itokawa: в 2005 году он принимал гостя с Земли. Японское космическое агентство JAXA отправило зонд Hayabusa к Itokawa, где впервые были отобраны пробы грунта и безопасно доставлены на Землю - впервые в истории космических путешествий. Этот ценный груз прибыл в 2010 году, и с тех пор образцы стали предметом интенсивных исследований.

Группе из Японии и Йены удалось раскрыть секреты, которые ранее не были открыты и они были получены от этих крошечных частиц образцов с поверхности астероида - поверхность частиц пыли покрыта крошечными пластинчатыми кристаллами железа. Это наблюдение удивило профессора Фалько Лангенхорста и доктора Денниса Харриса из Университета им. Фридриха Шиллера в Йене. За последние 10 лет исследовательские группы по всему миру тщательно изучили структуру и химический состав пылевых частиц с Итокавы и никто не заметил железных «усов». И только когда японский исследователь доктор Тору Мацумото, который последний год участвовал в качестве приглашенного ученого в группе аналитической минералогии в Институте наук о Земле в Йене, исследовал частицы с помощью сильного электронного микроскопа, он смог найти удивительные кристаллы, используя изображения с высоким разрешением.

Солнечный ветер выветривает небесные тела

Это открытие волнительно не только потому, что ранее были пропущены крошечные железные «усы», которые с тех пор были обнаружены и на других частицах с астероида. Особый интерес представляет то, как они были сформированы. «Эти структуры являются следствием космических воздействий на поверхность астероида», - объясняет Фалько Лангенхорст. В дополнение к камням, частицы солнечного ветра также ударяются о поверхность астероида, таким образом, выветривая его. Важной составляющей астероида является минеральный троилит, в котором связаны железо и сера. «В результате космического выветривания железо высвобождается из троилита и откладывается на поверхности в виде игл, которые и были обнаружены», - говорит минералогист Лангенхорст.

По размеру и количеству обнаруженных ледяных кристаллов исследователи также могут оценить, насколько быстро астероид теряет серу. «Процесс невероятно быстр с космической точки зрения», - объясняет Тору Мацумото. Кристаллы, которые он анализировал, имеют длину до двух с половиной микрометров, что составляет около одной пятидесятой толщины человеческого волоса. «Крошечные усы уже достигли таких размеров примерно через 1000 лет», - добавляет исследователь из университета Кюсю в Фукуоке. В долгосрочной перспективе анализ ледяных кристаллов может быть использован для лучшего понимания процессов выветривания на других небесных телах, а также для определения их возраста.

С этой целью исследователи уже имеют конкретные астероиды для своих будущих исследований. В настоящее время зонд NASA OSIRIS-REx готовится взять пробы с астероида Бенну, в то время как JAXA Hayabusa2 уже возвращается на Землю. Японский зонд посетил астероид Рюгу в прошлом году и, как и Итокава, собирал частицы пыли с поверхности. Образцы должны приземлиться в конце 2020 года, а международная команда по минералам из Йены и Тору Мацумото ждут их с нетерпением.

Разве можно увидеть нечто невидимое? Да, если использовать телескоп Euclid ("Евклид")! При помощи этого нового космического телескопа Европейского космического агентства (ЕКА) ученые составят карту структуры Вселенной и получат новые знания о природе невидимой темной материи и темной энергии. Научный координатор проекта Euclid и астроном из Лейденского университета, Соединенное Королевство, Хэнк Хоэкстра (Henk Hoekstra) объясняет суть и предназначение этой новой миссии.

На темную материю нам указывает тот факт, что на периферии нашей Галактики находятся такие звезды, которые двигаются слишком быстро и должны были бы оторваться от Млечного пути по этой причине, если бы что-то массивное не удерживало их в составе Галактики. Ученые называют этот неизвестный источник гравитации темной материей. Темная материя не взаимодействует со светом, а потому до настоящего времени никто не наблюдал ее напрямую.

Если мы не можем наблюдать темную материю напрямую, то по крайней мере мы можем наблюдать ее воздействие на проходящий свет, которое можно сравнить с воздействием воды на свет, идущий от лежащей в воде монетки. В зависимости от количества воды изображение монетки будет искажено в разной степени, и оценив степень этого искажения, можно получить оценку количества воды, покрывающей монету. Этот же принцип лежит в основе измерений, планируемых к выполнению при помощи миссии Euclid, которую ЕКА предполагает запустить в 2022 г. Этот спутник, который будет находиться на расстоянии около 1,5 миллиона километров от Земли, составит карту одной трети всего неба. Сравнив наблюдаемые формы галактик с идеальными лекалами, задаваемыми теоретическими моделями, ученые смогут оценить количества темной материи, лежащей на пути света, идущего от далеких галактик к Земле, пояснил Хоэкстра.

Ученые обнаружили необычный сверхмассивный белый карлик примерно в 150 световых годах от нас с атмосферным составом, никогда не виденным ранее. Объединенный белый карлик был идентифицирован, благодаря его атмосферному составу в качестве ключа.

Открытие, опубликованное сегодня (2 марта) в журнале Nature Astronomy, может поднять новые вопросы об эволюции массивных белых карликов и о количестве сверхновых в нашей галактике.

Эта звезда, названная WDJ0551+4135, была идентифицирована в ходе изучения данных, полученных с помощью телескопа Gaia Европейского космического агентства. Астрономы продолжили спектроскопию, сделанную с помощью телескопа Уильяма Гершеля, сосредоточившись на тех белых карликах, которые были идентифицированы как особенно массивные. Эта миссия стала возможной благодаря миссии Gaia. Разбивая излучаемый звездой свет, астрономы смогли определить химический состав ее атмосферы и обнаружили, что в ней присутствует необычно высокий уровень углерода.

Ведущий автор исследования доктор Марк Холландс из Физического факультета университета Уорика сказал: "Эта звезда выделялась среди всего того, что мы раньше видели. Вы можете ожидать увидеть внешний слой водорода, иногда смешанный с гелием, или просто смесь гелия и углерода. Вы не ожидаете увидеть такое сочетание водорода и углерода одновременно, поскольку между ними должен быть толстый слой гелия."

Чтобы решить головоломку, астрономы решили раскрыть истинное происхождение звезды.

Белые карлики - это остатки звезд, подобных нашему Солнцу, которые сожгли все свое топливо и сбросили внешние слои. Большинство из них относительно легкие, примерно 0,6 массы нашего Солнца, но этот карлик весит 1,14 солнечных масс, почти в два раза больше средней массы. Несмотря на то, что он тяжелее нашего Солнца, он сжат в две трети диаметра Земли.

Возраст белого карлика также является ключом к разгадке. Более старые звезды вращаются вокруг Млечного Пути быстрее, чем более молодые, а этот объект движется быстрее, чем 99% других соседних белых карликов с тем же самым возрастом охлаждения, предполагая, что эта звезда старше, чем она выглядит.

Доктор Холландс добавляет: "У нас есть состав, который мы не можем объяснить с помощью нормальной звездной эволюции, масса в два раза больше средней для белого карлика, и кинематический возраст старше, чем тот, который мы ожидали. Мы вполне уверены в том, как это одна звезда, а этого не должно быть. Вы можете объяснить это только тем, что он образовался в результате слияния двух белых карликов."

Теория состоит в том, что когда одна звезда в двойной системе расширяется в конце своей жизни, она захватывает своего партнера, приближая свою орбиту по мере того, как первая звезда сжимается. В течение миллиардов лет излучение гравитационных волн будет сжимать орбиту еще больше, до такой степени, что звезды сольются вместе.

Хотя было предсказано, что слияние белых карликов возможно, но это было бы удивительной находкой. Большинство слияний в нашей галактике будет происходить между звездами с разными массами, в то время как это слияние, по-видимому, происходит между двумя звездами одинакового размера. Существует также предел тому, насколько большим может быть полученный белый карлик: считается, что при массе более 1,4 массы Солнца он взорвется в сверхновой, хотя возможно, что эти взрывы могут произойти при несколько меньших массах. Исходя из этого эта звезда демонстрирует то, насколько массивным может стать белый карлик и все еще «выжить».

Поскольку процесс слияния возобновляет охлаждение звезды, трудно определить, сколько ей лет. Белый карлик, вероятно, слился около 1,3 миллиарда лет назад, но два первоначальных белых карлика, возможно, существовали в течение многих миллиардов лет до этого.

Это один из немногих слившихся белых карликов, которые были идентифицированы до сих пор, и единственный по своему составу.

Доктор Холландс добавляет: "Таких массивных белых карликов не так уж много, хотя их гораздо больше, чем вы ожидаете увидеть, что предполагает, что некоторые из них, вероятно, образовались в результате слияния.

В будущем мы сможем использовать метод, называемый астеросейсмологией, чтобы узнать о составе ядра белого карлика по его звездным пульсациям, что будет независимым методом, подтверждающим, что эта звезда образовалась в результате слияния.

Может быть, самым волнующим аспектом этой звезды является то, что она, должно быть, почти не взорвалась как сверхновая - эти гигантские взрывы действительно важны для картирования структуры Вселенной, поскольку их можно обнаружить на очень больших расстояниях. Однако остается много неясного относительно того, как и какие звездные системы достигают стадии сверхновой. Как бы странно это ни звучало, измерение свойств этой "неудавшейся" сверхновой и ее будущих двойников многое говорит нам о путях термоядерного самоуничтожения.

«В некотором смысле этот взрыв похож на извержение вулкана Сент-Хеленс в 1980 году», - сказала Симона Джацинтуччи из Военно-морской исследовательской лаборатории в Вашингтоне, округ Колумбия, и ведущий автор исследования. «Ключевое отличие состоит в том, что вы могли бы поместить пятнадцать галактик Млечного в ряд кратер и это извержение нагреет весь газ в этом скоплении».

Астрономы сделали это открытие, используя рентгеновские данные с рентгеновской обсерватории Чандра НАСА и XMM-Ньютон ЕКА, а также радиоданные из широкополосного массива Мерчисона (MWA) в Австралии и радиотелескопа гигантского Metrewave (GMRT) в Индии.

Непревзойденная вспышка была обнаружена в скоплении галактик Змееносец, которое находится на расстоянии около 390 миллионов световых лет от Земли. Галактические скопления - это самые большие структуры во Вселенной, удерживаемые гравитацией вместе, которые содержат тысячи отдельных галактик, темную материю и горячий газ.

В центре скопления Змееносца находится большая галактика, которая содержит сверхмассивную черную дыру. Исследователи считают, что источником гигантского извержения является как раз эта черная дыра.

Хотя черные дыры известны тем, что притягивают к себе материал, они часто извергают огромное количество материала и энергии. Это происходит, когда вещество, падающее на черную дыру, перенаправляется в струи или лучи, которые вырываются наружу в космос и врезаются в любой окружающий черную дыру материал.

Наблюдения Чандры, о которых сообщалось в 2016 году, впервые выявили намеки на гигантский взрыв в скоплении галактик Змееносца. Норберт Вернер и его коллеги сообщили об обнаружении необычного изогнутого края на изображении скопления Чандры. Они рассмотрели часть стенки полости горячего газа, которая вероятно создается струями из сверхмассивной черной дыры. Однако они отклонили эту возможность, отчасти потому, что для черной дыры потребовалось бы огромное количество энергии для создания такой большой полости.

Последнее исследование Джацинтуччи и ее коллег показывает, что действительно произошел огромный взрыв. Во-первых космический рентгеновский телескоп XMM-Ньютон также обнаружил искривленный край, что подтверждает наблюдения Чандры. Их решающим достижением стало использование новых радиоданных от MWA и данных из архивов GMRT, чтобы показать, что изогнутый край действительно является частью стенки полости, поскольку она граничит с областью, заполненной радиоизлучением. Это излучение от электронов, ускоренных почти до скорости света. Ускорение, вероятно, исходило от сверхмассивной черной дыры.

«Полученные радиоданные совпадают с данными по рентгеновским лучам», - сказал соавтор Максим Маркевич из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. «Это говорит нам то, что здесь произошло извержение беспрецедентных размеров».

Количество энергии, необходимое для создания полости у Змееносца, примерно в пять раз больше, чем у предыдущего рекордсмена, MS 0735+74 , и в сотни и тысячи раз больше, чем у типичных скоплений.

Извержение черной дыры, должно быть, закончилось, потому что исследователи не видят никаких свидетельств наличия текущих джетов в радиоданных. Это может быть объяснено данными Чандры, которые показывают, что самый плотный и холодный газ, видимый в рентгеновских лучах, в настоящее время находится в другом месте, далеко от центральной галактики. Если этот газ сместился в сторону от галактики, он также лишает черную дыру топлива для роста, что прекращает выбросы из черной дыры.

Это смещение газа, вероятно, вызвано «выплескиванием» газа из скопления. Обычно слияние двух скоплений галактик вызывает такое выплескивание, но здесь оно могло быть вызвано извержением.

Одна из загадок состоит в том, что видна только одна гигантская область радиоизлучения, хотя эти системы обычно содержат две на противоположных сторонах черной дыры. Возможно, что газ на другой стороне скопления менее плотный, поэтому радиоизлучение там затухало быстрее.

«Как это часто бывает в астрофизике, нам действительно нужны многоволновые наблюдения, чтобы по-настоящему понять физические процессы в работе», - сказала Мелани Джонстон-Холлитт, соавтор Международного центра радиоастрономии в Австралии. «Объединение информации от рентгеновских и радиотелескопов выявило этот необычный источник, но для ответа на многие оставшиеся вопросы, которые ставит этот объект, потребуются дополнительные данные».

Статья, описывающая эти результаты, появилась в номере Astrophysical Journal от 27 февраля. Помимо Джацинтуччи, Маркевича и Джонстона-Холлитта авторами являются Дэниел Вик (Университет Юты), Цянь Ван (Университет Юты) и Трейси Кларк (военно-морская исследовательская лаборатория). Статья Норберта Вернера за 2016 год была опубликована в ежемесячных Заметках Королевского астрономического общества.

Испытания со спуском с большой высоты двух основных парашютов в настоящее время запланированы на конец марта 2020 года», — сообщил представитель ESA по электронной почте.

Испытания парашютов диаметром 15 и 35 метров, неотъемлемой части системы обеспечения спуска и посадки российского спускаемого аппарата на поверхность Марса, были изначально запланированы на декабрь и февраль.

В конце января был проведен рабочий обзор проекта ExoMars 2020, исходя из чего руководителям двух космических агентств 3 февраля была предоставлена предварительная оценка его продвижения. 12 марта состоится встреча главы ESA Яна Вернера и руководителя Роскосмоса Дмитрия Рогозина, на которой будут обсуждаться дальнейшие шаги по выполнению миссии.

Согласно предварительному графику, запуск зонда ExoMars 2020 должен пройти в период с 25 июля по 13 августа. Однако без двух успешных тестов парашютной системы ни о каком старте миссии речи не будет.

В течение последних двух недель научная команда Curiosity провела серию долгих дебатов о том, куда нам следует отправиться после того, как мы завершим анализ образцов с Хаттона. Наш первый вариант заключался в том, чтобы спуститься с холма и вернуться к стратегически запланированному маршруту, который огибает основание холма Гринхью. Второй вариант состоял в том, чтобы повернуть в другую сторону и въехать в гору на вершину фронтона.

Мы всегда планировали в какой-то момент проехать по верхушке фронтона Гринхью, но марсоход не имел такой возможности исходя из данных с орбиты. Однако, пока Curiosity завершал буровую кампанию в Хаттоне, водители роверов, работающие с данными полученными камерами ровера, обнаружили потенциально возможный маршрут на вершину фронтона Гринхью, который доступен из нашего текущего местоположения.

Итак, как команда, мы должны были подумать, стоит ли пытаться использовать это преимущество сейчас или нам следует подождать. В конце концов, мы решили, что научное обоснование восхождения сейчас было настолько убедительным, что стоило пойти на это.

В центре внимания сегодняшнего плана будет выполнение первой из нескольких поездок, которые приведут нас к вершине. Мы не ожидаем, что столкнемся с уклоном, намного превышающими 25° во время сегодняшней поездки, но последующие поездки вероятно потребуют того, чтобы ровер поднялся на склоны около 30° или более. Мы никогда раньше не ездили по таким крутым склонам и мы на самом деле не знаем, сможет ли ровер пройти весь путь вверх и вниз без происшествий. Тем не менее, весь наш анализ показывает, что эта попытка не будет подвергать какой-либо необычной опасности оборудование марсохода, так что нет никаких причин, по которым мы не можем этого попробовать!

Молодая экзопланета, расположенная на расстоянии 150 световых лет от нас, дала астрофизикам из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW Sydney), Австралия, редкий шанс изучить планетную систему звезды в процессе ее формирования.

Эти находки указывают на то, что планета DS Tuc Ab – которая обращается вокруг звезды в двойной звездной системе – формировалась при минимальном гравитационном влиянии со стороны второй звезды.

«Мы ожидали, что притяжение со стороны второй звезды приведет к изменению угла наклона диска главной звезды системы по отношению к ее орбите относительно второй звездной компоненты. Иными словами, орбита планеты вокруг основной звезды будет в этом случае наклонена по отношению к оси вращения звезды», - сказал главный автор нового исследования доктор Бенжамин Монте (Benjamin Montet) из UNSW Sydney.

«К своему удивлению, мы не нашли признаков значительного влияния второй звезды на орбиту планеты. Мы также выяснили, что планета формировалась в результате лишь относительно «мягких» процессов – а это значит, что в таких двойных системах могут формироваться землеподобные планеты».

Доктор Монте и его команда в ходе своего исследования при помощи спектрографа Planet Finder Spectrograph Магеллановых телескопов обсерватории Лас-Кампанас, расположенной в Чили, измерили величину эффекта Росситера — Маклафлина, позволяющую определить относительный угол между орбитой планеты и направлением собственного вращения звезды. Согласно авторам, этот угол составляет всего лишь 12 градусов, в то время как для других экзопланет, входящих в состав двойных звездных систем, он может принимать значительно более высокие значения, вплоть до 90 градусов.

Планета DS Tuc Ab представляет собой газовый гигант размером примерно с Нептун, который расположен очень близко к родительской звезде и движется вокруг нее стремительно, совершая один оборот в течение всего лишь 8,1 суток. Такие планеты известны как «горячие нептуны» из-за высоких скоростей движения и близости к родительской звезде.