НОВОСТИ КОСМОСА И АСТРОНОМИИ

Землеподобных планет может быть намного больше, чем считалось ранее

Так называемые «Суперземли» и планеты типа Нептун могут образовываться вокруг молодых звезд в гораздо большем количестве, чем предполагали ученые, — об этом говорит новое исследование международной группы астрономов.

Наблюдая за выборкой молодых звезд в звездообразующей области в созвездии Тельца, исследователи обнаружили, что многие из них окружены структурами, которые лучше всего можно объяснить как следы, созданные невидимыми молодыми планетами в процессе их формирования. Исследование, опубликованное в журнале Astrophysical Journal, помогает ученым лучше понять, каким образом сформировалась наша собственная Солнечная система.

Около 4,6 миллиарда лет назад Солнечная система представляла собой волнистый, вздымающимся вихрь газа и пыли, окружающий «новорожденное» Солнце. На ранних стадиях этот так называемый протопланетный диск не имел различимых черт, но вскоре его части начали сливаться в глыбы материи — будущие планеты. Когда они поднимали новый материал во время своего вращения вокруг Солнца, они росли и начинали заполнять пробелы между кольцами, образуя диск, из которого они сформировались. Со временем пыльный диск уступил место относительно упорядоченному расположению, которое мы видим сегодня, состоящему из планет, лун, астероидов и случайных комет.

Используя массив массив телескопов «Атакама» или ALMA, состоящий из 45 радиоантенн в пустыне Атакама в Чили, команда провела обзор молодых звезд в звездообразующей области Тельца, — обширное облако газа и пыли, расположенное на скромном расстоянии в 450 световых лет от земного шара. Когда исследователи обнаружили 32 звезды, окруженные протопланетными дисками, они обнаружили, что у 12 из них с вероятностью 40 процентов есть кольца и промежутки, структуры, которые согласно измерениям и расчетам команды лучше всего объясняются наличием загадочных планет.

«Это захватывающе, потому что в первый раз статистика экзопланет, которая предполагает, что «суперземли» и «нептуны» являются наиболее распространенным типом планет, совпадают с наблюдениями за протопланетными дисками», — сказал ведущий автор статьи Фэн Лонг, докторант в Институте астрономии и астрофизики им. Кавли в Пекинском университете (Китай).

нравится(0)не нравится(0)

Ученые решили переписать учебники астрономии: «не пончики, а фонтаны»

Основываясь на компьютерном моделировании и новых наблюдениях Большого миллиметрового/субмиллиметрового массива телескопов Atacama (ALMA), исследователи обнаружили, что кольца газа, окружающие активные сверхмассивные черные дыры, не такие уж на самом деле и кольца в форме «пончиков». Оказалось, что газ, вытесненный из центра, взаимодействует с нагнетающим газом и создает динамический характер циркуляции, подобный водному фонтану в городском парке.

Большинство галактик вмещают в свои центры сверхмассивную черную дыру, в миллионы или миллиарды раз больше, чем Солнце. Некоторые из этих черных дыр довольно активно поглощают материал. Но астрономы полагали, что вместо того, чтобы попасть прямо в черную дыру, вещество вместо этого накапливается вокруг активной черной дыры, образующей структуру кольца.

Такума Идзуми, научный сотрудник Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ), возглавил команду астрономов, которая использовала ALMA для наблюдения сверхмассивной черной дыры в Галактике Circinus, расположенной на расстоянии 14 миллионов световых лет от Земли в направлении созвездия Циркуль. Затем команда сравнила свои наблюдения с компьютерным моделированием газа, падающего в сторону черной дыры, с помощью супер-компьютера Cray XC30 ATERUI, управляемого NAOJ. Это сравнение показало, что предполагаемое кольцо на самом деле не является жесткой структурой, а представляет по факту сложный набор динамичных газообразных компонентов. Выяснилось, что холодный молекулярный газ, падающий к черной дыре, образует диск вблизи плоскости вращения. Когда он приближается к черной дыре, этот газ нагревается до тех пор, пока молекулы не разлагаются на атомы и ионы компонентов. Некоторые из этих атомов затем вытесняются выше и ниже диска, а не поглощаются черной дырой. Этот горячий атомный газ падает на диск, создавая турбулентную трехмерную структуру. Эти три компонента циркулируют непрерывно, подобно водному фонтану в городском парке.

«Предыдущие теоретические модели указывали на плотную структуру этих колец», — объясняет теоретик Kayichi Wada из Университета Кагошимы в Японии, который возглавил работу над моделью и является членом исследовательской группы. «Вместо того, чтобы исходить из предположений, наша симуляция началась с физических уравнений и впервые показала, что газовая циркуляция образует «пончик» естественным образом. Наше симуляция также может объяснить различные наблюдательные особенности системы».

«Изучив движение и распределение как холодного молекулярного газа, так и теплого атомного газа с помощью ALMA, мы продемонстрировали происхождение так называемой« донной »структуры вокруг активных черных дыр», — сказал Идзуми. «Основываясь на этом открытии, нам нужно переписать учебники астрономии».

нравится(0)не нравится(0)

Астрономы настроили новую частоту для получения сигналов из космоса

Астрономы, курирующие работу большого массива миллиметрового/субмиллиметрового телескопа Atacama (ALMA), смогли настроить еще один канал для получения сигналов из космоса. При помощи высокочастотных приемников, ученые получили 695 новых радиосигналов различных молекул в обширной зоне формирования массивной звезды.

Подобно тому, как различные радиостанции на Земле транслируют различную информацию, различные частоты радиоволн, поступающих из космоса, содержат различную информацию об окружающей среде и химическом составе их источника. Приемники ALMA Band 10 (от 787 до 950 ГГц) являются самой высокой полосой частот. Ранее это была недоступная полоса частот не только для ALMA, но и для других наземных радиотелескопов.

Бретт МакГуайр, химик Национальной радиоастрономической обсерватории в Шарлоттсвилле (США), а также его коллеги наблюдали за объектом NGC 6634I — обширной областью звездообразования. NGC 6334I входит в состав туманности Кошачья лапа, расположенной на расстоянии 4 300 световых лет от Земли. NGC 6334I ранее наблюдалась на этой частоте с помощью космической обсерватории «Гершель» Европейского космического агентства. Однако «Гершель обнаружил всего 65 молекулярных эмиссионных линий, тогда как ALMA — 695. Молекулы, обнаруженные в NGC 6334I, включают в себя метанол, этанол, метиламин и гликоляльдегид и даже самую простую молекулу сахара. Гликоляльдегид ранее был обнаружен и в других местах в космосе, но ясность обнаружения ALMA повышает ожидания того, что наблюдения с использованием приемников Band 10 обеспечат новое понимание распределения этих и других молекул в космическом пространстве.

«Первые научные результаты приемника ALMA Band 10 доставили нам невероятное удовольствие», — сказал Йошинори Узава, директор Центра усовершенствованных технологий NAOJ, инженер-исследователь, специализирующийся на сверхпроводящих устройствах и руководитель разработки приемника Band 10. «Я хотел бы выразить свою признательность всем (кто мне помогал) и с нетерпением жду возможности увидеть еще новые объекты во Вселенной».

нравится(1)не нравится(0)

Галактический фонтан — невероятное открытие астрономов ESO

Наблюдения телескопа ALMA и данные, полученные со спектрографом MUSE, установленном на телескопе ESO VLT позволили астрономам обнаружить действительно колоссальный источник молекулярного газа, который все время «подпитывается» за счет энергии черной дыры в самой яркой галактике Abell 2597. Подобный приток и отток вещества в течение всего галактического цикла наблюдается впервые.

Abell 2597 находится на расстоянии в один миллиард световых лет от Земли, что, по космическим меркам, относительно не далеко. Наблюдения показали, что в центре галактики находится сверхмассивная черная дыра в центре далекой галактики выбрасывает в пространство мощную струю холодного молекулярного газа, который после этого падает обратно на черную дыру в своеобразным галактическим дождем. Одновременный приток и отток вещества, который принял форму «фонтана» растянулся по пространственной шкале на 100 000 световых лет.

“Возможно, это первая звездная система, в которой мы нашли ясные свидетельства как притока холодного молекулярного газа к черной дыре, так и его оттока или выброса в виде джетов, истекающих из окрестности черной дыры”,— сообщил Грант Тремблей (Grant Tremblay) из Гарвардско-Смитсонианского центра астрофизики, руководитель исследования. “Сверхмассивная черная дыра в центре гигантской галактики действует по принципу механики фонтана”.

Чтобы проследить положение и движение молекул окиси углерода внутри туманности, Тремблей и его группа воспользовались телескопом ALMA. Астрономы выявили, что холодные молекулы с температурой до минус 250–260°C, падают по направлению к черной дыре. Более того, инструмент MUSE, установленный на Очень Большом Телескопе ESO позволил отследить движения более теплого газа, который выбрасывается из области черной дыры в форме джетов – струйных выбросов.

“Уникальная особенность этой работы состоит в том, что мы выполнили очень детальный комплексный анализ поведения источника с использованием данных, полученных как от ALMA, так и от MUSE”, – пояснил Тремблей. “Эти два инструмента представляют собой просто невероятно мощную комбинацию”.

Выяснилось, что холодный газ падает в направлении черной дыры, выделяя в ее окрестности огромное количество энергии и тем самым приводя к выбросу в пространство невероятно быстрых струй раскаленной плазмы. Джеты мощными струями вытекают из черной дыры, образуя невероятный по своим размерам и величию фонтан. При этом плазма не имеет даже крохотного шанса вырваться из гравитационных объятий своей галактики, где она сначала охлаждается, высвечивается, замедляется и в итоге падает обратно в черную дыру для того, чтобы повторить цикл.

Подобные наблюдения могут сыграть решающую роль для понимания жизненного цикла галактик. Астрономы предполагают, что представленный процесс может оказаться не только стандартным, но и невероятно важным для понимания механизма формирования галактик в целом. Не смотря на то, что, как и приток, и отток холодного молекулярного газа по отдельности уже регистрировались прежде, вместе в одной системе они зарегистрированы впервые, то есть впервые астрономам удалось доказать, что оба процесса являются составляющими одного масштабного явления.

нравится(1)не нравится(0)

Астрономы заметили странные объекты на орбите черной дыры нашей Галактики

На этой фотографии, представленной Атакамской Большой обсерваторией ALMA, неожиданно для себя астрономы смогли выделить странную область вокруг Стрелец A*- свермассивной черной дыры в центре Млечного Пути (она отмечена на кадре небольшим кругом). Подобное наблюдение дает ученым доказательство того, что на орбите черной дыры нашей галактики существуют облака из межзвездного газа и пыли, которые с огромной скоростью вращаются вокруг нее.

В научном мире подобные компактные молекулярного газа, преимущественно состоящие из водорода называют «молекулярными облачками» (cloudlets). Астрономы долгое время пытались доказать их существование в этой области и вот это наконец удалось. На представленном изображении хорошо видно распределение молекул окиси углерода, второго по обилию молекулярного компонента в «облачках». Данные объекты находятся на расстоянии в 26 000 световых лет от Земли, обладают внушительной орбитальной скоростью и находятся всего на расстоянии одного светового года от черной дыры.

Открытие состоялось благодаря высокой разрешающей способностьи телескопа ALMA. Исходные массивные облака были фрагментированы приливными силами на более плотные и короткоживущие менее плотные компоненты. Последние удалось идентифицировать благодаря специфическим признакам прохождения синхротронного излучения, исходящего от Стрелец A* через диффузный газ между «облачками».

Несмотря на то, что обычно облака молекулярного газа потенциально способны порождать новые звезды, эту особенность нельзя отнести к «облачкам», так как их массы сравнительно малы, всего около 60 масс Солнца, а находятся они в зоне действия мощных дестабилизирующих гравитационных сил источника Стрелец A*.

нравится(29)не нравится(6)

Астрономы обнаружили самый молодой аккреционный диск

Международная команда ученых во главе с Чин-Фей Ли в Институте астрономии и астрофизики Академии наук (ASIAA) обнаружила очень маленький аккреционный диск, сформированный вокруг одной из самых молодых протозвезд. Открытие было сделано при помощи массивного миллиметрового/субмиллиметрового массива Atacama (ALMA). Это открытие создает ограничение на существующую теорию дискового образования, так как подтверждает теорию о том, что диск может формироваться намного раньше, чем считалось раньше. Кроме того был обнаружен компактный вращающийся отток. Это позволило астрономам отследить дисковый ветер, переносящий угловой момент с диска и, таким образом, облегчающий формирование диска.

«ALMA настолько мощна, что может наблюдать аккреционный диск с радиусом до 15 астрономических единиц (AU)», — сообщил Чин-Фей Ли в ASIAA. «Поскольку этот диск в несколько раз моложе, чем ранее наблюдаемый подобный, результат наших наблюдений накладывает сильное ограничение на текущую теорию формирования дисков, так как теперь мы знаем, что время образования диска может быть в несколько раз раньше. Кроме того, наряду с предыдущим результатом наблюдениястарых дисков, наш результат наблюдений благоприятствует модели, где радиус диска растет линейно с протозвездной массой и, таким образом, поддерживает сценарий «раннего начала, медленного роста», который вступает в противоречие со сценарием «медленного начала, быстрого роста» принятого ранее как образец формирования аккреционного диска вокруг протозвезды».

HH 211 является одной из самых молодых протозвездных систем в созвездии Персей на расстоянии около 770 световых лет от Земли. Центральные протозвезды имеют возраст около 10 000 лет и массу менее 0,05 солнечной массы. Он управляет мощной биполярной струей и, следовательно, должен эффективно поглощать материал.

Предыдущий поиск с разрешением около 50 АА нашел только небольшой пылевой диск около протозвезды. Теперь с ALMA с разрешением 7 AU, что примерно в 7 раз мельче, позволило выявить пылевой диск на субмиллиметровой длине волны. На данный момент это самый малый аккреционный диск, питающий центральный протозвезды и имеющий радиус около 15 а.е. При этом диск достаточно широкий, что указывает на то, что субмиллиметровые излучающие свет частицы еще не осели на среднюю плоскость. В отличие от ранее наблюдаемого диска HH 212, который выглядит как большой «гамбургер», этот молодой диск больше похож на небольшую «булочку». Таким образом, кажется, что крайний диск будет расти от небольшой «булочки» до большого «гамбургера» на более поздней стадии. Кроме того, был обнаружен компактный вращающийся отток, и он может проследить направление дискового ветра, переносящего угловой момент с диска и, таким образом, облегчающий формирование диска.

Наблюдения дают ученым захватывающую возможность непосредственно обнаруживать и характеризовать маленькие диски вокруг самых молодых протозвезд, что позволяет полностью пересмотреть процессы формирования диска, а следовательно и сами процессы формирования звезд.

нравится(0)не нравится(0)

Астрономы разгадали тайну далекой «галактики-монстра»

Международная команда астрономов из Японии, Мексики и Университета Массачусетса Амхерст, изучая «галактику-монстр» на расстоянии 12,4 миллиарда световых лет от Земли неожиданно сообщили, что их инструменты достигли в 10 раз более высокого углового разрешения, чем когда-либо прежде, что позволило рассмотреть структурные детали галактики, ранее полностью неизвестные. Кроме того, они смогли проанализировать динамические свойства объекта, которые также раньше не могли быть исследованы. Новая статья была опубликована в журнале Nature.

Предполагается, что во Вселенной так называемые «галактики-монстры» или экстремальные звездные галактики являются предками массивных галактик, таких как Млечный Путь, поэтому эти данные о галактике, известной как COSMOS-AzTEC-1 дают возможность понять их формирование и эволюцию.

Соавтор нового исследования Мин Юнь, профессор астрономии в UMass Amherst и член команды, которая открыла эту галактику с использованием инструмента AzTEC в Чили в 2007 году тоже высказался по этому поводу:

«Настоящим сюрпризом является то, что эта галактика почти 13 миллиардов лет назад представляла собой массивный, упорядоченный газовый диск, который находится в состоянии постоянного вращения, а не как мы ожидали, беспорядочно разрушающимся объектом, на что указывало большинство предыдущих теоретических исследований».

Наблюдения показали, что этот газовый диск на данный момент динамически неустойчив, что указывает на то он фрагментирован и переживает период огромной звездной вспышки, что помогает объяснить колоссальную скорость звездообразования в этой области: более чем в 1000 раз больше, чем образует галактика Млечный Путь.

Данное открытие стало возможно благодаря COSMOS-AzTEC-1 — большому миллиметровому/субмиллиметровому массиву Atacama (ALMA), телескопу и объекту, эксплуатируемому международным сообществом в Чили. Кен-Ити Тадаки является ведущим автором статьи и докторантом из Японского общества содействия науке и Национальной астрономической обсерватории.

Астрономы давно задавались вопросом, почему галактики-монстры могут образовывать звезды с такой стремительной скоростью. Для понимания этого, им нужно было охарактеризовать окружающую среду вокруг звездных «питомников». Тадаки и команда обнаружили, что COSMOS-AzTEC-1 богат ингредиентами звезд, но ученым по-прежнему было трудно понять природу космического газа в галактике. Они использовали высокое разрешение и высокую чувствительность ALMA для наблюдения за галактикой и получения подробной карты распределения и движения газа, чтобы создать карту молекулярного газа с наивысшим разрешением.

«Мы обнаружили, что на расстоянии нескольких тысяч световых лет от центра есть два отдельных больших облака», — объяснил Тадаки. «В самых отдаленных звездных галактиках в центре активно формируются звезды, поэтому для нас было удивительно найти облака вне центра. Как эти галактики смогли собрать такое большое количество газа, а затем по существу превратить весь запас газа в звезды в мгновение ока долгое время оставалось для нас загадкой, но первые ответы на эти вопросы у нас есть уже сейчас».

Новые наблюдения показали, что галактика-монстр оснащена «чрезвычайно тяжелым газом, который каким-то образом стабилизировался до тех пор, пока не было накоплено достаточное количество газа. Однако они до сих пор не понимал, каким образом могло сформироваться столь огромное облако газа и что удерживало этот огромный запас газа от воспламенения и превращения в звезды.

Данные с массива телескопов ALMA: распределение молекулярного газа (слева) и частиц пыли (справа). В дополнение к плотному облаку в центре, исследовательская группа обнаружила два плотных облака в нескольких тысячах световых лет от центра.

Астрономы обнаружили, что газовые облака в COSMOS-AzTEC-1 очень неустойчивы, что само по себе необычно. В нормальной ситуации это указывает на то, что внутренняя сила тяжести и внешнее давление сбалансированы. Когда гравитация преодолевает давление, газовое облако рушится и быстро формирует звезды. Затем происходят взрывы звезд и сверхновых, а в конце жизненного цикла звезды взрываются газы, которые увеличивают внешнее давление. В результате гравитация и давление достигают сбалансированного состояния, а звездообразование продолжается в умеренных темпах. Таким образом, звездообразование в галактиках происходит саморегулируемо.

Но в COSMOS-AzTEC-1 давление намного слабее, чем гравитация, а следовательно баланс нарушен. Именно поэтому это скопление звезд и превратилась в галактику-монстра. Тадаки, Юнь и его коллеги считают, что газ в COSMOS-AzTEC-1 будет полностью потреблен за 100 миллионов лет, что в 10 раз быстрее, чем в других звездообразующих галактиках.

Почему газ в COSMOS-AzTEC-1 настолько неустойчив, для ученых пока не понятно, но предполагаемой причиной астрономы называют «слияние галактик». Столкновение Галактики могло эффективно транспортировать газ в небольшую область и содействовать интенсивному образованию звезд.

нравится(3)не нравится(0)

Популярные статьи

Популярные блоги