НОВОСТИ КОСМОСА И АСТРОНОМИИ

Женщина-ученый выяснила основную причину хаоса в газовых облаках формирующих звезды

Новое исследование Стеллы Оффнер, доцента астрономии в Техасском университете в Остине, указывает на то, что магнитные волны являются важным фактором, управляющим процессом звездообразования в огромных газовых облаках, которые являются областями формирования звезд. Ее исследования проливают свет на процессы, которые отвечают за установление свойств звезд, что, в свою очередь, влияет на формирование планет, вращающихся вокруг них, и, в конечном счете, на возможность обитаемости этих планет. Исследование опубликовано в текущем выпуске журнала Nature Astronomy.

Оффнер использовала суперкомпьютер для создания моделей множества процессов, происходящих внутри облака, где формируются звезды для того, чтобы разобраться, какие процессы приводят к каким эффектам.

«Эти облака — это достаточно суровые места», — сказала Оффнер. «Это экстремальная среда со всеми видами разной физики, происходящей единовременно, включая гравитацию, турбулентность, излучение ветров формирования звезд (называемых звездной обратной связью). При этом основной вопрос заключался в следующем: почему условия в этих облаках столь суровы?».

Некоторые астрономы связывают наблюдаемые движения с гравитационным коллапсом, в то время как другие приписывают его турбулентности и звездной обратной связи. Оффнер хотела проверить эти теории и изучить, каким образом звезды формируют свою среду рождения. Однако она столкнулась с большими трудностями — практически невозможно использовать телескопические наблюдения этих облаков для разделения влияния различных процессов. Для этого ей понадобились компьютерные модели. 

Модели облаков

Сравнивая модели облаков с гравитацией, магнитными полями и звездами, Оффнер заметила дополнительные движения. Ее модели показали, что звездные ветры, взаимодействующие с облачным магнитным полем, генерируют энергию и влияют на газ на гораздо больших расстояниях, чем считалось ранее: эти локальные магнитные поля вызывают действие на расстоянии.

«Ветер толкает поле — это похоже на резиновые полосы, которые вырываются. Волны опережают ветер и вызывают отдаленные движения».

Это исследование имеет значение для «перетягивания каната» между обратной связью, то есть эффекта, при котором новообразованная звезда оказывает влияние на окружающую среду, и гравитацией в масштабе солнечных систем вплоть до целых галактик.

В дальнейшем Оффнер планирует изучить этот процесс в больших масштабах, как во времени, так и в пространстве. В ее нынешнем исследовании основное внимание уделялось одной области в звездных облаках, но она подчеркнула, что в будущих исследованиях будет изучено влияние магнитных полей и обратной связи в более широком диапазоне.

нравится(1)не нравится(0)

Астрономы раскрыли тайну прекращения процессов формирования звезд в галактиках

Считается, что такие галактики, как наш Млечный Путь, — это по сути своей «заводы», которые используют гравитацию для формирования новых звезд из молекулярного газообразного водорода. Однако, не смотря на это, подобные процессы в похожих галактиках неожиданно прекратились, и астрономам стало трудно объяснить, почему это происходит.

«Млечный Путь превращает газ в звезды примерно в среднем по массе солнца каждый год», — сказал Грегори Рудник, профессор физики и астрономии из Университета Канзаса. «Галактика заполнена газом, и мы постоянно получаем новый газ из-за пределов галактики. Этот газ попадает в галактику под действием силы тяжести и образует звезды, а часть газа при этом уходит из галактики. Мы видим множество галактик, которые не образуют звезды. По какой-то причине у них не так много газа, поэтому они не могут создавать новые звезды. Возникает вопрос: почему? Почему некоторые галактики не работают как должны? Почему у них есть звезды, но они уже не создают новых?».

Ключом к решению этой головоломки может быть новый странный класс галактик, который находится на расстоянии около 6 миллиардов световых лет от Земли. В них происходят активные процессы насильственного изгнания собственного газа. Углубившись в данный вопрос Рудник объединился с учеными из США в рамках нового гранта Национального научного фонда для изучения этих галактик и выяснения вопроса о том, почему некоторые галактики больше не имеют газа, необходимого для образования новых звезд. Часть процесса состоит в том, чтобы подвергнуть сомнению недавние традиционные идеи о прекращении звездообразования.

«Один из вариантов объяснения подобных событий, которое на сегодняшний день придумали люди, — это взрывное удаление газа через активное галактическое ядро», — сказал Рудник. «Каждая галактика, в том числе наша, имеет в своем центре сверхмассивную черную дыру. Когда газ попадает в черную дыру, прямо перед тем, как она попадает в черную дыру, она становится супер-горячей, а энергия, которую она дает, может фактически выдуть остальная часть газа из галактики. Людям нравится это объяснение, так как это механизм, который предполагает достаточное количество энергии для вытеснения всего газа из галактики».

Однако в 2007 году группа астрономов обнаружила набор «самоутекающихся» галактик, звездообразование в которых прервалось по каким-то необъяснимым причинам. Впоследствии Рудник присоединился к этой команде, которая провела многолетнее исследование этих объектов.

«В ходе наших исследований, нам удалось обнаружить галактику, из которой происходит выплеск газа со скоростью тысячи километров в секунду (более чем в 3500 раз быстрее, чем реактивный самолет), однако при этом нет абсолютно никаких доказательств того, что какой-либо газ попадает в черную дыру», — сообщил исследователь. «Итак, перед нами встает вопрос, а нужен ли этот процесс черных дыр или существуют другие способы его выполнения».

Проанализировав лучшие изображения галактик с космического телескопа «Хаббл» Рудник и его сотрудники поняли, что газ можно исключить из галактик чисто концентрированным светом звезд в галактиках. То есть нет абсолютно никакой необходимости в дополнительной энергии из газа, попадающего на черную дыру.

«У Млечного Пути есть все свои звезды и газ, распространяющиеся более чем на 100 000 световых лет, а это означает, что требуется свет длинною в 100 000 лет, чтобы добраться от одной стороны к другой. Эти галактики, которые столь же массивны, как Млечный Путь, выглядят огромными и обладают невероятно высокой концентрацией звезд. Идея, которую мы начали развивать, состоит в том, что, возможно, эти галактики настолько компактны, что весь звездный свет от всех звезд в этих галактиках застрял в этом небольшом пространстве, которое достаточно интенсивно само по себе и позволяет вытеснить газ из галактик».

Подводя итог, Рудник сказал, что идея состоит в том, что звезды испускают легкие частицы, которые будут сталкиваться с частицами газа и «дают им небольшой толчок. Сумма многих этих маленьких толчков достаточна для того, чтобы выталкивать весь газ из галактики с невероятной скоростью».

нравится(3)не нравится(0)

Астрономы нашли новый метод изучения звездных кластеров

Около 25% молодых звезд в нашей Галактике образуются в звездных кластерах, а звезды, находящиеся в скоплении очень часто достаточно близки друг к другу, поглощают газ и растут. Астрономы, пытающиеся понять детали звездообразования, например относительное обилие массивных звезд относительно звезд с низкой массой, должны учитывать такие сложные эффекты кластеризации. Измерить фактическую демографию кластера также очень нелегко.

Как правило, молодые звезды внедряются в скрытые облака натального материала. Однако инфракрасное излучение может ускользнуть, и астрономы зондируют эти области на инфракрасных длинах волн, используя форму спектрального распределения энергии (SED — относительные количества потока, испускаемого на разных длинах волн) для диагностики природы молодой звезды: ее массы, возраста , аккреционной активности, развития диска и аналогичных свойств. Одной из главных сложностей является то, что различные телескопы и приборы, используемые для измерения SED, способны охватить только лишь несколько объектов в кластере. В результате каждая точка SED представляет собой путаную смесь излучения всех составляющих звезд с самыми длинными точками длины волны (от самых ярких лучей), покрывающими пространственную область, возможно, в десять раз большую, чем кратчайшие точки длины волны.

Область плотного звездообразования. Левый кадр показывает инфракрасное изображение кластера с высоким пространственным разрешением: три молодые звезды видны в цветных кругах, а белый круг показывает фидуциальные размеры. Правый кадр — это тот же кластер, но на более длинных волнах, с другим инструментом. Три звезды смешиваются вместе.

Астрономы CfA Рафаэль Мартинес-Галарц и Говард Смит и двое их коллег разработали новый метод статистического анализа для решения проблемы путаных SED в кластерных средах. Используя изображения с самым высоким пространственным разрешением для каждой области, команда ученых идентифицировала отличимые звезды (по крайней мере, достаточно высокий их процент в кластере) и их излучение на этих длинах волн. Они объединили байесовский статистический подход с большой сеткой смоделированных молодых звездных SED для определения наиболее вероятного продолжения каждого отдельного SED в смешанных длинноволновых диапазонах и, таким образом, приводят к определению наиболее вероятного значения массы каждой звезды, ее возраста и параметров окружающей среды. Полученная сумма SED не является уникальной, но является наиболее вероятным решением.

Астрономы применили свой метод к семидесяти молодым звездным кластерам с низкой массой тела, наблюдаемых с помощью инфракрасной камеры с космического телескопа «Спитцер», что позволило им выявить их физические свойства. Их результаты отлично согласуются с общими ожиданиями по распределению звездных масс. Они также нашли несколько неожиданных предварительных результатов, в том числе связь между общей массой кластера и массой его наибольшей части. Теперь команда ученых планирует расширить диапазоны длин волн, включенные в их анализ SED, и увеличить количество проанализированных кластеров.

нравится(1)не нравится(0)

Пара карликовых галактик — лучшие «родители» для звезд

Согласно новому исследованию, опубликованному в «Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества», Большое и Малое Магеллановы Облака — две карликовых галактики, близких к Млечному Пути, находилась в «невероятных муках», когда сливались в одну при попадании в нашу галактику. Дуэт, как полагают, содержит достаточно газа для того, чтобы пополнить половину области звездообразования.

«Там есть огромный запас материала для звездообразования, и он готов к тому, чтобы им воспользовались другие системы», — сообщил соавтор исследования Мэри Путман, астроном из Колумбийского университета.

Карликовые галактики являются «домом» для миллионов звезд и способны затмевать в этом факторе большие галактики, такие как Млечный Путь. Но когда карликовые галактики испытывают недостаток в яркости, они восполняют огромное количество звездного материла. Считается, что водородный газ, циркулирующий через Большие и Малые Магеллановые Облака и другие подобные карликовые галактики, играет ключевую роль в рождении новых звезд и других небольших галактик.

Чтобы исследовать звездный потенциал пары карликовых галактик, исследовательская группа во главе с тогдашней аспиранткой из Колумбии Сарой Пирсон обратилась к удаленной на миллионы световых лет паре NGC 4490 и NGC 4485-23. Подобно Большому Магеллановому Облаку, NGC 4490 оказалось в несколько раз больше, чем его спутник-компаньон. Но его изолированное местоположение позволило исследователям смоделировать возможное слияние с NGC 4485 без вмешательства гравитационного тяги Млечного Пути.

Моделирование показало что большая галактика NGC 4490 отделяет газ от своего меньшего брата в результате гравитационного эффекта из-за однобокой разницы в размерах. По мере того, как пара приближалась друг к другу, хвост газа меньшей галактики проходил все дальше и дальше, что подтвердило исследование начала этого года, которое описывало газ, вытекающий из Магеллановых Облаков в Млечный Путь.

Исследователи обнаружили, что после того, как NGC 4490 столкнулась со своим меньшим компаньоном и объединилась в одной из моделей, их газовый след продолжил расширяться. График показал, что через пять миллиардов лет газовые хвосты пары будут распространяться на расстояние в 1 миллион световых лет, что почти в два раза превышает его текущую длину.

«Через 5 миллиардов лет 10 процентов газового содержимого по-прежнему проживает более 260 000 световых лет от слитого остатка, что указывает на то, что необходимо очень много времени, прежде чем весь газ упадет обратно в слитый остаток», — сообщил Пирсон, специалист из Центра вычислительной астрофизики Института Уайтрин.

Когда исследователи сравнили свои результаты с реальными наблюдениями NGC 4490/4485, сделанными телескопом, результаты совпали, что указывает на то, что их модель была точной.

Их результаты также согласуются с тем, что астрономы знают об утилизации газа во Вселенной. По мере того, как газовые облака расширяются, плотность газа уменьшается, что облегчает движение большей галактики. Моделирование предполагает, что этот процесс рассеивания помог Млечному Пути эффективно отделять газ от Малого Магелланового Облака и что этот вид переноса газа может быть довольно распространенным в других частях Вселенной.

Исследование также предполагает, что снижение плотности газа на окраинах сталкивающихся карликовых галактик затрудняет формирование новых звезд, что согласуется с наблюдениями. Теперь ученые планируют продолжить изучение других пар столкновений карликовых галактик, чтобы до конца подтвердить свою модель.

нравится(0)не нравится(0)

Понимание звездообразующих галактик

Считается, что чем больше звезд типичная спиральная галактика содержит, тем быстрее она создает новые. Астрономы называют эту относительно плотную корреляцию «основной последовательностью галактик». Основная последовательность может быть вызвана только тем, что галактики с большим количеством звезд имеют необходимый материал для создания новых звезд. Альтернативная версия подразумевает, что механизмы создания новых звезд в некоторых галактиках могут быть более эффективными в связи с комбинации в них особых условий.

Образование звезд в спиральных галактиках генерирует обильное количество ультрафиолетового света, поглощаемого пылью и повторно излучаемое на инфракрасных длинах волн. Инфракрасные космические миссии позволили ученым более точно измерить инфракрасное излучение теплой пыли в галактиках. Поскольку астрономы исследуют очень далекие галактики периода ранней Вселенной, они вынуждены полагаться на измерительные данные, а не на визуальную информацию.

Астрономы CfA Александрос Марагкудакис, Андреас Зезас, Мэтью Эшби и Стив Уилнер недавно исследовали основную последовательность галактик с 246 звездообразующими галактиками. Они также отдельно изучили отдельные области в этих галактиках, включая яркие узлы и горячие области. До этого, другие исследователи, обнаружили, что существуют некоторые явные вариации в корреляции между галактиками, которые группируются подтипом, космологическим возрастом или другими свойствами.

Астрономы CfA считают, что даже в широком диапазоне звездных масс, по крайней мере для локальных галактик, корреляция между звездной массой галактики и скоростью образования звезд является плотной. Они также обнаружили, что аналогичная близкая корреляция сохраняется в малых подобластях галактик, в частности в областях вокруг сверхмассивных ядер черной дыры.

нравится(0)не нравится(0)

Астрономы: при столкновении галактик образуется «ударный» газ

Изображение сталкивающихся галактик, известных как Антенны, сделанные в оптическом и ближнем инфракрасном диапазонах. При помощи субмиллиметрового массива ALMA астрономы нашли доказательства образования «ударного» газа вблизи ядра верхней галактики и утверждают, что это происходит из-за проникновения материи в ядерную область. Фото: ESA / Hubble & NASA

Столкновения между галактиками, особенно те, которые богаты молекулярным газом, могут спровоцировать вспышки звездообразования, которые нагревают звездную пыль и приводят к образованию яркого света в инфракрасном диапазоне. Астрономы полагают, что в центральные районы галактик также поступают значительные объемы газа, который может стимулировать активность звездообразования.

Втекающий газ, поскольку он сталкивается с газом во внутренних областях, должен производить мощные удары, которые должны заставить сам газ светиться. Были обнаружены некоторые данные о притоках газа в галактических масштабах, но наблюдательных подтверждения эффектов втекающего материала во внутреннюю область галактического ядра было всего несколько.

Астрономы Джанко Уэда, Дэвид Вилнер и Джованни Фацио использовали субмиллиметровый массив ALMA для исследования газа в центральных областях галактик известных как Антенны, ближайшей сближающейся системы средней стадии (около семидесяти двух миллионов световых лет). По предварительным оценкам, скорость звездообразования системы составляет около десяти солнечных масс в год, большая часть из которых находится в не ядерной области (так называемой «зоне перекрытия») двух галактик. Это указывает на то, что у двух ядерных областей более низкие показатели скорости звездообразования.

Астрономы изучали звездообразование в одном из двух ядерных районов, где содержание газа в сто раз больше, чем в центре Млечного Пути. Они измеряли излучение от пяти органических молекул CN, HCN, HCO +, CH3OH (метанол) и HNCO (изоциановая кислота) в поисках доказательств ударной активности. И им это удалось. Метанол и изоциановая кислота, в частности, впервые были обнаружены в этом объекте и показали четкое подтверждение своей интенсивности, отношений и скоростей необходимых для возбуждения ударов. Геометрические данные эмиссии показали, что ударные волны производятся не от столкновения, а от поверхности. Однако существует также вероятность того, что индуцированный всплеск звездообразования вызвал локальные толчки, которые способствовали ударной активности.

Несмотря на то, что необходима дальнейшая работа, результаты до сих пор указывают на то, что вероятным виновником может являться материал, проникающий в область ядра.

нравится(1)не нравится(0)

Черные дыры способны создавать материал для формирования новых звезд

Весьма неожиданную взаимосвязь между галактикой и сверхмассивной черной дырой в ее центре смогла обнаружить группа исследователей из Массачусетского технологического института в США, Кембриджского университета в Великобритании и Мельбурнского университета в Австралии.

Ученые обнаружили, что черная дыра может переработать свой собственный горячий газ в холодный, и тем самым породить топливо для образования звезд. До этого момента астрофизики даже не предполагали, что джеты из черных дыр могут регулировать процессы звездообразования.

Исследовательская группа изучила кластер Феникс — очень плотное скопление галактик, которое находится в около 5,7 миллиардах лет от Земли, так как было отмечено, что Феникс необычайно ярок для кластера, расположенного так далеко от нашей планеты. Выяснилось, что активные процессы звездообразования происходили в центральной галактике скопления со скоростью около 500-800 звезд в год. Для сравнения, Млечный Путь формирует только 10 звезд в год.

NASA: первородные черные дыры могут уничтожить Землю

Пристальное наблюдение за кластером Феникс с помощью массива телескопов ALMA в Чили показало, что необычная активность может быть связана с наличием холодного газа на краю перегретых «пузырей» вокруг центральной галактики. Согласно отчету The Sydney Morning Herald, ученые заметили, что подача холодного и плотного газа в конечном счете может привести к созданию следующего поколения звезд. Кроме того, количество окружающего галактики холодного газа достаточно велико для того, чтобы сформировать 10 миллиардов Солнц.

«Эти наблюдения показали нам, что есть черная дыра, которая испускает струи горячего газа, но по краям газ остывает и образует упорядоченный поток», — сообщил астрофизик Кристиан Рейхардт в своем релизе для MIT News. «В какой-то степени это объясняет причину по которой черные дыры способны в течение миллиардов лет влиять на процессы формирования звезд».

нравится(1)не нравится(0)

Телескоп Hubble запечатлел необычную галактику в созвездии Кассиопеи

Галактика NGC 278

На данном изображении, полученном при помощи широкоугольной камеры космического телескопа Hubble, представлена спиральная галактика под названием NGS 278. Эта космическая красота расположена на расстоянии 38 миллионов световых лет от Земли в северном созвездии Кассиопеи.

Не смотря на то, что NGC 278 выгляди достаточно спокойной, это далеко не так. В настоящее время галактика переживает небывалый всплеск звездообразования. Такая бурная деятельность проявляется при обзоре участков синего цвета в спиральных рукавах галактики, каждый из которых знаменует собой скопление горячих новорожденных звезд.

При всем при этом процессы формирования звезд в NGC 278 не совсем обычны, — они не распространяются на внешние края галактики, и ограничены внутренним кольцом диаметром около 6500 световых лет. Эта двухступенчатая структура отчетливо прослеживается на этом снимке – центр галактики разительно ярче своих окраин. Столь странная конфигурация, как полагают ученые, была образована в результате слияния с меньшей по размерам, богатой газом галактикой.

Телескоп Онлайн

нравится(0)не нравится(0)

Источники: NASA

Популярные статьи

Популярные блоги