В соседней с нами галактике Большое Магелланово Облако астрономы впервые смогли разглядеть диск газа вокруг молодой и растущей звезды. Эта галактика удалена от нас на 160 тыс. световых лет и это открытие кажется чудом, тем более, что облака пыли и газа редко дают нам увидеть такие явления даже у себя под носом в нашей галактике. И это невероятно удачный случай, позволяющий изучить похожие процессы эволюции звёзд в иных галактических условиях.

Джет и газовый аккрецирующий диск у юной звезды в представлении художника. Источник изображения: ESO\ALMA

Открытие сделано массивом антенных решёток ALMA в Чили и подтверждено спектрометром MUSE на телескопе VLT Южной европейской обсерватории (оба комплекса расположены в чилийской пустыне Атакама). Это оказался первый случай, когда за пределами Млечного Пути наблюдалось явление, ранее встречавшееся астрономам лишь в нашей галактике. Из таких газовых дисков вокруг молодых звёзд обычно формируются планеты, и изредка вещество диска питает саму звезду, что было выявлено также в случае сделанного открытия.

«Когда я впервые увидела свидетельства наличия вращающейся структуры в данных ALMA, я не могла поверить, что мы обнаружили первый внегалактический аккреционный диск. Это был особенный момент, — поделилась Анна Маклеод (Anna McLeod), доцент Даремского университета (Великобритания) и ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Nature. — Мы знаем, что диски играют важную роль в формировании звёзд и планет в нашей галактике, и вот впервые мы видим прямое доказательство этого в другой галактике».

Толчком к открытию стало обнаружение спектрометром MUSE джета от формирующейся молодой звезды в глубине Большого Магелланового Облака, после чего системе был присвоен идентификатор HH 1177. Наличие джета у молодой звезды говорит, что на неё продолжает падать вещество, а это означает, что там должен присутствовать сформированный газовый диск, роняющий это самое вещество. Но для подтверждения существования газового диска требовалось измерить движение газа вокруг звезды.

Ближе к центру диск вращается быстрее, и эта разница в скорости и есть тот самый факт, который указывает астрономам на наличие аккреционного диска. Узнать скорость позволяет измерение частоты излучения от внутренней и внешней области газового диска, для чего массив ALMA подошёл на все 100 процентов. И в данных массива учёные эту информацию нашли. У молодой звезды в другой галактике действительно оказался аккрецирующий газовый диск, который не только в будущем сформирует там планеты, но он ещё и питал звезду, увеличивая её в размерах.

Почему пыль и газ не скрыли от нас эту картину? Учёные считают, что нам повезло увидеть формирование звезды в системе с небольшим содержанием металлов. В ней оказалось больше прозрачного газа, чем пыли, поэтому мы сумели разглядеть сокровенные процессы младенчества звезды и системы аж в соседней галактике.

Международная группа исследователей при помощи космических телескопов TESS и «Хеопс» разгадала загадку редкой звёздной системы с шестью планетами — она располагается в ста световых годах от Земли, а её изучение поможет раскрыть новые тайны, связанные с формированием планет.

Источник изображений: esa.int

В центре звёздной системы находится похожая на солнце звезда под названием HD110067, а наблюдается она в созвездии Волосы Вероники. Вокруг неё вращаются шесть планет больше Земли, но меньше Нептуна — субнептуны, которые часто встречаются на орбитах солнцеподобных звёзд во Млечном Пути. Планеты, обозначенные буквами от b до g, вращаются в орбитальном резонансе. На каждые шесть витков планеты b, ближайшей к звезде, планета g совершает ровно один оборот. Пока планета c делает три оборота вокруг звезды, планета d делает два. А когда планета e совершает четыре оборота, планета f делает три. Этот гармонический ритм создаёт резонансную цепочку, в которой все они иногда выстраиваются в ряд. Звёздная система сформировалась около миллиарда лет назад, за прошедшее время в ней изменилось очень немногое, и это открытие может пролить свет на эволюцию планет и происхождение распространённых в нашей галактике субнептунов.

Исследователи впервые обратили внимание на эту звёздную систему в 2020 году, когда американский космический телескоп TESS зафиксировал снижение яркости HD110067, что часто свидетельствует о прохождении планеты по диску звезды. На основе полученных в 2020 году данных учёные определили периоды обращения двух планет в этой звёздной системе. Спустя два года TESS снова наблюдал за этой звездой, и его данные показали другие орбитальные периоды планет. Когда данные не сошлись, исследователи решили продолжить наблюдение на другом телескопе — выбор пал на европейский «Хеопс» (CHaracterising ExOPlanet Satellite — CHEOPS), который позволяет наблюдать по одной звезде за раз, тогда как TESS охватывает сразу целый участок неба. При помощи «Хеопса» удалось открыть третью планету, а дельнейшее сопоставление данных его наблюдения с информацией TESS позволило установить присутствие и трёх остальных.

Ближайшая к звезде планета совершает вокруг неё оборот за 9 земных дней, а самой дальней требуется 55. Для сравнения, ближайшая к нашему Солнцу планета Меркурий делает оборот вокруг звезды за 88 земных дней. Учитывая, насколько близки планеты к HD110067, их средние температуры, вероятно, близки к температурам Меркурия и Венеры — согласно оценкам, их диапазон составляет от 167 до 527 °C.

Формирование звёздных систем традиционно характеризуется как достаточно агрессивный процесс. Астрономы считают, что первоначально планеты имеют тенденцию формироваться в резонансе вокруг своих звёзд, но впоследствии гармоническое равновесие нарушается гравитационным влиянием массивных планет, а также столкновениями со звездой и другими объектами. Большинство звёздных систем не находится в резонансе, а системы с несколькими планетами, сохранившие свои первоначальные ритмы, являются большой редкостью, поэтому исследователи хотят детально изучить HD110067 и её планеты. Они считают, что первозданный резонанс сохраняют не более 1 % систем. Всего известны лишь три такие системы с шестью планетами, и две из них за три года своей работы обнаружил «Хеопс» — первой была TOI-178, о которой объявили в 2021 году.

Известна также система TRAPPIST-1, в которой семь планет вращаются вокруг красного карлика — она имеет резонансную цепочку, но наблюдение за ней затруднено из-за небольшой яркости звезды. А вот HD110067 с массой в 80 % солнечной является самой яркой известной звездой, на орбите которой более четырёх планет. Особую ценность системе придают обращающихся вокруг неё шесть субнептунов — они достаточно распространены в нашей галактике, но в Солнечной системе таких планет нет; у астрономов отсутствует единое мнение об их формировании о составе, что придаёт изучению HD110067 большое значение. Первоначальные данные о массе этих планет позволяют предположить, что некоторые из них обладают объёмной, богатой водородом атмосферой, а значит, их можно будет изучать при помощи телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST): звёздный свет проникает через их атмосферу, и космическая обсерватория поможет определить состав каждой планеты.

Астрономы Южной европейской обсерватории заново измерили астрометрические характеристики белого карлика WD 0810-353, который, по данным телескопа «Гайя», должен был влететь в облако Оорта через 29 тыс. лет. Сама звезда пролетела бы далеко от Земли, но вызванные ею возмущения обрушили бы на центр Солнечной системы ливень из астероидов и комет, что могло закончиться для нашей планеты очень плохо. К счастью, «Гайя» ошиблась. Этой катастрофы не будет.

Траектория гипотетического объекта из облака Оорта. Источник изображения: ESO/L. Calçada

Угрозу для Земли со стороны блуждающей звезды обнаружили российские астрономы из Пулковской обсерватории Вадим Бобылев и Аниса Байкова. Это произошло в текущем году. Европейский астрометрический спутник «Гайя» (Gaia), напомним, измеряет точные характеристики звёзд, включая их радиальную скорость, что даёт возможность строить трёхмерную динамическую звёздную карту нашей галактики и даже несколько за её пределами.

Изучая спектр белого карлика (WD 0810-353), Бобылев и Байкова сделали заключение, что звезда, находящаяся от нас на удалении 36 световых лет, движется наперехват Солнечной системе и через 29 тыс. лет пролетит на удалении 31 000 а.е (4,6 трлн км) от Солнца. С одной стороны, это очень далеко от нас, но проблема в том, что звезда нарушит равновесие облака Оорта — огромного скопления астероидов и комет за границами системы. С учётом массы белого карлика, которая оценивается на как треть меньше нашего Солнца, вовнутрь может полететь множество камней и даже может возникнуть эффект лавины.

Группа астрономов из Южной европейской обсерватории предположила, что в данные «Гайи» вкралась ошибка. На снятые приборами спутника спектральные характеристики белого карлика могло оказать влияние магнитное поле звезды, которое сместило линии в синюю сторону спектра (это означает движение звезды в нашу сторону, тогда как смещение в красную сторону указало бы на движение прочь от нас).

Для устранения возможной помехи звезда WD 0810-353 была изучена наземным телескопом с использованием фильтров. Оказалось, что измеренная «Гайей» скорость сближения звезды и Солнечной системы действительно ошибочная. Более того, звезда вообще может не лететь в нашу сторону. Это радует, хотя теперь возникли вопросы к другим измерениям по программе «Гайи».

Международная группа исследователей обнаружила быстрый радиовсплеск, который не может быть объяснён современными теориями. Впервые подобные сигналы зарегистрированы в 2007 году и всё ещё ждут своего объяснения. Некоторые даже считали их сигналами инопланетян, но эта теория не возобладала. Новый и необычный по силе и удалённости радиовсплеск задаёт новую загадку, и разгадать её означает продвинуться в познании тайн Вселенной.

Источник изображения: Pixabay

Событие FRB 20220610A было зарегистрировано в июне 2022 года с помощью расположенного в Австралии массива радиоантенн ASKAP (Australian Square Kilometer Array Pathfinder). Поиск в оптическом диапазоне с помощью телескопа VLT определил источник радиовсплеска — безымянную галактику, расположенную на удалении почти 8 млрд световых лет. Это стало сенсацией по целому ряду причин.

Ещё никто не регистрировал FRB (fast radio burst) так далеко. Мощность сигнала также оказалась рекордной и в 3,5 раза превысила ранее зафиксированный максимум. За несколько миллисекунд события в космос была отправлена энергия, эквивалентная сумме всех энергетических выбросов с нашего Солнца за 30 лет.

Согласно одной из теорий, быстрые радиовсплески возникают в процессе «звездотрясений». Испускающая сигнал нейтронная звезда производит его из-за смещений в своей коре, которая испытывает колоссальное давление и оттого наделяет импульс невообразимой энергией. Однако подобные процессы накладывают ограничения на яркость события, а FRB 20220610A многократно превысил все расчётные значения.

Другая теория гласит, что быстрые радиовсплески возникают в процессе столкновения высокоскоростных частиц, выброшенных нейтронными звёздами, с окружающим их веществом в звёздном ветре. Но данные по FRB 20220610A также выходят за рамки этой модели, и учёным есть над чем поломать голову.

Но и это ещё не всё. Быстрый радиовсплеск FRB 20220610A может оказать неоценимую помощь для поиска невидимого обычного вещества во Вселенной — холодных межзвёздных газа и пыли, которые не видны в оптическом диапазоне и плохо фиксируются в других, особенно на огромном от нас удалении.

Разница в спектре свободно летящего сигнала и сигнала, пробивающегося сквозь облака барионного вещества. Источник изображения: ICRAR

Дело в том, что в процессе распространения по Вселенной по мере прохождения облаков пыли и газа, радиосигнал, скажем так, расщепляется. Это похоже на появление радуги в небе, когда свет Солнца преломляется в каплях дождя. Разные длины волн отклоняются на разную величину в процессе прохождения облаков пыли и газа, которые имеют собственный электромагнитный фон и естественным образом воздействуют на электромагнитные волны в быстром радиовсплеске. Для FRB 20220610A разброс оказался нетипичным, хотя ранее подобное уже один раз фиксировалось.

Это означает, что учёным придётся учесть новый фактор при детектировании холодного межзвёздного вещества с помощью FRB. Эта «линейка» оказалась не так проста, как считалось ранее. Но тем важнее учесть все нюансы. Чем точнее будет наша математика, тем больше мы узнаем о мире, в котором живём.

По крайней мере некоторые из быстрых радиовсплесков могут быть вызваны «звездотрясениями», возникающими «на поверхности нейтронных звёзд», утверждают учёные Токийского университета в новой работе.

Источник изображений: wikipedia.org

Быстрый радиовсплеск (Fast Radio Bursts, FRB) представляет собой внезапный импульс радиочастотного излучения, который продолжается всего несколько микросекунд. С момента первого обнаружения в 2007 году астрономы зафиксировали уже тысячи таких событий: одни источники испускают их регулярно, другие же производят их один раз и замолкают.

Распространёнными источниками регулярных радиовсплесков являются пульсары и магнетары — нейтронные звёзды, то есть схлопнувшиеся плотные ядра некогда массивных звёзд, чья масса теперь сравнима с солнечной при диаметре в десятки километров. Пульсары вращаются с частотой в несколько сотен оборотов в секунду, а их магнитное поле наклонено к оси вращения, из-за чего возникает излучение. Магнетары вращаются медленнее, но обладают самыми сильными во Вселенной магнитными полями — в триллионы раз сильнее земного.

В 2020 году телескоп CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) зафиксировал событие, похожее на FRB, но всплеск исходил от SGR 1935+2154 — «источника регулярного мягкого гамма-излучения». Событие подтвердил телескоп STARE2 (Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2), и предположение, что FRB мог быть произведён магнетаром, представлялось многообещающим.

Учёные также зафиксировали несколько FRB, которые больше не повторялись, и предположили, что их источник был уничтожен. Таким источником мог быть блицар — причудливое астрономическое событие, связанное с коллапсом излишне массивной нейтронной звезды в чёрную дыру. Это событие возникает при слиянии двух нейтронных звёзд — оно образует слишком крупную нейтронную звезду, которую удерживает от немедленного коллапса только быстрое вращение. Но вращение замедляется из-за сильных магнитных полей, объект коллапсирует в чёрную дыру, а энергия магнитных полей высвобождается в виде FRB.

Первый зафиксированный в 2007 году быстрый радиовсплеск

В 2022 году астрономы при помощи телескопа CHIME обнаружили FRB, который был зафиксирован как единичное событие, но на самом деле состоял из девяти отдельных всплесков, повторявшихся примерно каждые 215 мс, а его источник находился предположительно вблизи поверхности магнетара. По одной из версий, звезда вращалась медленно, а событие было порождено вибрациями её коры, то есть «звездотрясением». Учёные токийского университета решили сравнить статистику FRB с данными о землетрясениях и солнечных вспышках, чтобы установить возможные сходства. Для этого были изучены 7000 сигналов от трёх источников повторяющихся FRB, чтобы учесть корреляцию между другими подобными событиями — тот же подход был использован при установке корреляции по времени и энергии землетрясений и солнечных вспышек для последующего анализа всех трёх явлений.

Как выяснилось, между FRB и землетрясениями действительно есть некоторые сходства. В частности, вероятность афтершока после одиночного события составляет от 10 % до 50 %. Частота афтершоков остаётся постоянной величиной, даже если активность FRB и землетрясения существенно меняется — при этом корреляция между энергиями основного толчка и афтершоков отсутствует. Исследователи планируют и дальше анализировать новые данные FRB, но уже полученные ими результаты указывают, что нейтронные звёзды могут иметь твёрдую кору, склонную к «звездотрясениям», при которых выделяется огромное количество энергии в виде FRB.

Астрономы говорят, что их проект поможет больше узнать как о землетрясениях, хотя условия на далёких сверхплотных звёздах и кардинально отличаются от земных; так и о материи очень высокой плотности, а также о фундаментальных законах ядерной физики.

Учёные приблизились к тому, чтобы понять причины невероятно высокой температуры атмосферы Солнца, достигающей миллиона градусов, что в 150 раз превышает температуру поверхности звезды. Благодаря уникальному сотрудничеству космических аппаратов Solar Orbiter и Parker Solar Probe, а также необычному манёвру последнего, учёные получили данные, способные пролить свет на эту загадку космических масштабов возрастом 65 лет.

Источник изображения: ESA / NASA

Солнечная корона — внешний, самый разреженный и горячий слой атмосферы Солнца, состоящий из плазмы, давно интригует учёных своей аномальной температурой, достигающей миллиона градусов по Цельсию. Это в 150 раз больше, чем температура поверхности самой звезды. Такое явление казалось нелогичным, ведь чем дальше от источника тепла, тем холоднее должно быть.

Для разгадки этой тайны учёные обратили внимание на процесс турбулентности, который, как предполагается, играет ключевую роль в нагреве короны Солнца. Этот процесс можно сравнить с перемешиванием кофе в чашке: в результате турбулентных движений энергия переходит от больших масштабов к меньшим, вплоть до взаимодействия с отдельными частицами, в основном протонами, нагревая их. Это взаимодействие усиливается благодаря магнитным полям, присутствующим в короне, которые могут служить дополнительным источником энергии для нагрева плазмы.

Для детального изучения этого явления были задействованы космические аппараты Solar Orbiter и Parker Solar Probe. Первый из них, работая в тандеме с Parker Solar Probe, осуществлял как дистанционное зондирование, так и непосредственные измерения вблизи Солнца, позволяя учёным получить более полную картину происходящих процессов.

Ключевым моментом исследования стал манёвр Solar Orbiter, который включал в себя поворот на 45 градусов и отклонение от первоначального курса. Это позволило аппарату сфокусироваться на определённой области и синхронизировать работу с Parker Solar Probe для совместного сбора данных. Даниэле Теллони (Daniele Telloni) из Итальянского национального института астрофизики (INAF) отметил, что такой манёвр представлял некоторый риск, но благодаря ему учёные смогли получить уникальные данные.

Сравнив новые измерения с теоретическими предсказаниями, сделанными физиками, изучающими Солнце в течение многих лет, Теллони сообщил, что физики почти наверняка были правы в определении турбулентности как способа передачи энергии.

Результаты исследования позволили сделать значительный шаг вперёд в понимании процессов, происходящих в солнечной короне. «Эта работа открывает совершенно новое измерение в данном исследовании», — подчёркивает Гари Занк (Gary Zank) из Университета Алабамы в Хантсвилле, США.

Теперь учёные имеют возможность не только подтвердить давнюю теорию о роли турбулентности в нагреве короны, но и детально изучить механизмы этого процесса. Это открытие, безусловно, станет вехой в истории астрофизики, открывая новые горизонты для будущих исследований. «Данная работа представляет собой значительный шаг вперёд в решении проблемы нагрева короны», — отметил Даниэль Мюллер (Daniel Müller), учёный проекта.

Группа американских учёных, возможно, нашла доказательства, что сверхмассивная чёрная дыра в другой галактике поглотила достаточно крупную звезду с массой в три солнечных и выбросила её остатки в окружающее пространство. По этим остаткам как раз и удалось определить массу погибшей звезды.

Источник изображения: chandra.si.edu

Событие, получившее название ASASSN-14li, наблюдалось в 2014 году, а произошло оно в центре галактики PGC 043234, расположенной на расстоянии 290 млн световых лет от Земли. Для подробного наблюдения за событием использовались рентгеновские обсерватории «Чандра» (Chandra) и XMM-Newton, данные с которых помогли изучить его более подробно. Анализ произведённых после поглощения звезды выбросов позволил учёным утверждать, что она когда-то имела массу, в три раза превышающую массу Солнца.

Подобные инциденты называются событиями приливного разрушения. Когда подошедшая слишком близко звезда оказывается во власти гравитационного поля сверхмассивной чёрной дыры, её обломки нагреваются, и возникает вспышка, охватывающая оптический, ультрафиолетовый и рентгеновский диапазоны. Учёные измерили длины волн этого излучения и установили концентрации элементов в окружающем чёрную дыру аккреционном диске — по соотношению азота и углерода удалось оценить массу звезды.

Полученные результаты не согласуются с опубликованной в 2017 году работой, посвящённой исследованию события ASASSN-14li — тогда учёные сделали вывод, что масса этой звезды составляла всего 0,6 солнечной. Были и другие исследования, авторы которых даже предполагали, что окружающее сверхмассивную чёрную дыру вещество вообще не имело отношения к какой-либо звезде, а возникло в результате серии извержений, порождённых самой чёрной дырой.

Магнетарами становятся примерно 10 % нейтронных звёзд и учёные пока не понимают механизмов превращения сверхновой в такой сверхнамагниченный компактный объект, как магнетар. Новое открытие даёт намёк на предпосылки для рождения магнетара. Подсказкой стало обнаружение звезды с необычно сильным магнитным полем, мощность которого превышает все известные науке модельные значения.

Магнетар в представлении художника. Источник изображения: L. Calçada/European Southern Observatory

Предметом исследования стала массивная звезда в двойной системе HD 45166, которая удалена от нас на 3000 световых лет. Право наблюдать за HD 45166 добился астроном Томер Шенар (Tomer Shenar) из Университета Амстердама (Нидерланды). Главная звезда системы имеет все признаки так называемой звезды Вольфа-Райе — это тип звёзд, для которых характерны очень высокие температуры и светимости и, как правило, они находятся на поздних стадиях своей эволюции, а также содержат мало водорода и богаты гелием. Но звезда в системе HD 45166 имела одно существенное отличие от типичных звёзд Вольфа-Райе — её масса была значительно меньше ожидаемой.

Эта аномалия заставила учёного добиваться доступа к самым передовым астрономическим инструментам. Он считал, что звезда ведёт себя подобно звёздам Вольфа-Райе и при этом намного менее массивна по причине сильного магнитного поля, которые раньше не регистрировались у таких звёзд. И действительно, сила магнитного поля у главной звезды HD 45166 оказалась запредельная для таких объектов — она достигала 43 тыс. Гс (гаусс). Для сравнения, сила магнитного поля Земли всего 0,5 Гс.

«По сути, это объект, который не соответствует нашим моделям и теориям», — сказал Шенар в интервью CNN.

Учёный считает, что смог обнаружить звезду, которой суждено превратиться в магнетар. Произойдёт это примерно через один миллион лет, когда звезда пройдёт стадию сверхновой и сбросит оболочку, а её ядро сожмётся до нейтронной звезды. По крайней мере, это может быть один из сценариев рождения магнетаров, добавляет учёный.

Другой вопрос: как такое могло произойти, что звезда хорошо изученного типа приобрела настолько запредельное для неё магнитное поле? По мнению исследователя, которое он представил в виде статьи в журнале Science, изначально система HD 45166 содержала три звезды, и одна из них была поглощена главной звездой. Тяжёлое ядро поглощённой звезды теоретически способно на такие проявления, как сильный магнетизм. Так это или нет, но астрономы теперь могут поискать в небе потенциально новый тип «массивных гелиевых магнитных» звёзд, чтобы закрепить или опровергнуть открытие «зародышей» магнетаров.

Международная группа учёных обнаружила на расстоянии 1400 световых лет от Земли двойную звёздную систему белого и коричневого карликов. Она поможет в изучении ультрагорячих юпитеров — газовых гигантов, расположенных достаточно близко от своих массивных звёзд.

Источник изображений: caltech.edu

Расположенный в системе коричневый карлик имеет температуру 7700 °C, что выше тех 5500 °C, которые отмечаются на поверхности Солнца. Но такой высокий показатель не является «заслугой» самого объекта: коричневый карлик вращается очень близко к своему компаньону — белому карлику WD 0032-317, который подвергает его излучению. Ночная сторона коричневого карлика, обращённая от компаньона, почти на 5700 °C холоднее.

Эта уникальная система поможет учёным больше узнать об экзопланетах, находящихся на небольшом расстоянии от своих звёзд. Интенсивное ультрафиолетовое излучение может лишить такие планеты атмосферы и даже твёрдого вещества. Этот процесс пока изучен слабо, но уникальная система белого и коричневого карлика, которую намного проще наблюдать, во многом повторяет закономерности, свойственные парам звёзд и ульрагорячих юпитеров.

Первоначально систему WD 0032–317 обнаружили в начале двухтысячных в рамках проекта по изучению белых карликов, и на тот момент решили, что таких звёзд в ней две. Белый карлик — это звезда, которая достигла финального этапа своей жизни: расширившись до красного гиганта, она исчерпала запасы топлива, сбросила внешние слои и осталась с горячим инертным ядром. При последующем изучении данных стало ясно, что второй объект относится к классу коричневых карликов.

Коричневые карлики — это уже не планеты, но ещё не звёзды. Они как минимум в 13 раз массивнее Юпитера, но недостаточно массивны, чтобы вырабатывать тепло и давление для превращения водорода в гелий. Это своего рода несостоявшиеся звёзды. Коричневый карлик в этой системе — один из крупнейших среди известных, поскольку его масса составляет от 75 до 88 масс Юпитера. Ошибка в классификации была допущена потому, что при первоначальном наблюдении коричневый карлик был повернут к телескопу стороной, обращённой к белому карлику. При последующем наблюдении к телескопу была обращена ночная сторона объекта.

Астрономов интересует реакция атмосфер горячих юпитеров на интенсивное излучение звезды в той же системе — доходит до того, что молекулы в атмосфере начинают распадаться. Но такие планеты трудно обнаруживать и наблюдать. Этому мешает излучение звёзд-хозяев и их склонность к звёздным бурям: масса планеты измеряется по красному и синему смещениям звёзд, порождаемым гравитационным воздействием планеты. Но это затруднительно сделать, когда звезда быстро вращается и производит вспышки. В некоторой степени их аналогами как раз являются системы из белых и коричневых карликов: первые меньше большинства звёзд, но всё ещё могут выделять достаточно тепла, чтобы сжигать своих компаньонов; а вторые имеют примерно те же размеры, что горячие юпитеры.

Система WD 0032–317 также интересна с позиции изучения эволюции звёзд. Температура белого карлика пока достаточно высока — она указывает, что в таком статусе звезда пребывает «всего» около миллиона лет. При массе 0,4 от массы Солнца такой звезде потребовалось бы слишком много времени, чтобы стать белым карликом — больше возраста самой Вселенной. Учёные предполагают, что раньше два объекта находились в одной газовой оболочке, и в какой-то момент газовый гигант поглотил своего компаньона. Коричневый карлик, в свою очередь, вероятно, помог главной звезде утратить часть своей массы и ускорил её превращение в белого карлика.

Потрясающее изображение скопления материи вокруг звезды V960 Mon, светящегося ярко-голубым цветом в центре золотых «крыльев» из газа и пыли, было создано совместными наблюдениями с Очень Большого Телескопа (VLT) и Атакамской большой антенной решётки миллиметрового диапазона (ALMA). Изучение пылевых сгустков вокруг звезды V960 Mon, расположенной в 5000 световых лет от Солнца, в созвездии Единорога, покажет, как рождаются газовые планеты-гиганты, подобные Юпитеру.

Источник изображений: ESO/ALMA/Weber

Астрономы впервые обратили внимание на молодую звезду в 2014 году, когда она неожиданно увеличила яркость примерно в 20 раз по сравнению с обычной величиной. Наблюдения с помощью инструмента VLT Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) были проведены вскоре после этой вспышки, благодаря чему учёным удалось получить изображения звёздной системы с беспрецедентным уровнем детализации. «Это открытие действительно захватывающее, поскольку оно знаменует собой самое первое обнаружение скоплений вокруг молодой звезды, которые потенциально могут породить планеты-гиганты», — говорится в заявлении наблюдателя Алисы Зурло (Alice Zurlo) из чилийского университета Диего Порталеса.

Исследования показали, что газопылевое облако вокруг V960 Mon, образует серию сложных спиральных рукавов, которые простираются на расстояния, превышающие размер Солнечной системы. Это открытие было подтверждено с помощью ALMA. В то время как VLT и SPHERE предоставили детализированные изображения поверхности сгустков пыли и газа, ALMA смогла «заглянуть» глубже, раскрывая астрономам внутреннюю структуру системы и механизм формирования газового гиганта.

«При использовании ALMA стало очевидно, что спиральные рукава подвергаются фрагментации, что приводит к образованию сгустков с массами, подобными массам планет», — сказал Зурло. «Наша группа искала признаки формирования планет более десяти лет, и мы очень взволнованы этим невероятным открытием», — поддержал его исследователь чилийского университета Сантьяго Себастьян Перес (Sebastián Pérez).

Астрономы называют два способа формирования газовых планет-гигантов. Первый — аккреция, процесс приращения массы небесного тела путём гравитационного притяжения материи из окружающего пространства. Второй — гравитационная неустойчивость, при которой сверхплотные участки протопланетного диска из газа и пыли вокруг звезды коллапсируют.

Объединённые изображения, полученные с помощью ALMA и SPHERE, дали астрономам первые свидетельства наблюдения механизма формирования газового гиганта. «Никто никогда до сегодняшнего дня не проводил реального наблюдения гравитационной нестабильности, происходящей в планетарных масштабах», — заявил руководитель чилийского исследовательского университета Сантьяго Филипп Вебер (Philipp Weber).

Слева — изображение с VLT, справа — с ALMA

Команда чилийских астрономов намерена продолжить изучение процесса формирования этой планетарной системы при помощи Чрезвычайно Большого Телескопа (ELT), который в настоящее время строится в районе пустыни Атакама на севере Чили. Новый телескоп поможет раскрыть «секреты» V960 Mon, скрытые от VLT и ALMA, включая химический состав газопылевых облаков вокруг звезды.

Расположенная в 30 тыс. световых годах от центра Млечного Пути нейтронная звезда (магнетар) SGR 1935+2154 некоторое время назад резко «заглючила» — изменила скорость своего вращения, что сопровождалось быстрым радиовсплеском. Группа китайских учёных предложила объяснение зафиксированных сбоев: аномалии могут быть вызваны падением астероида, который был притянут гравитационным полем звезды и разорван на части.

Источник изображения: nasa.gov

Как и все нейтронные звёзды, магнетары появляются, когда у массивной звезды заканчивается топливо для термоядерного синтеза, удерживающего её от коллапса под действием собственной гравитации. После взрыва сверхновой внутреннее ядро сжимается, порождая звёздный остаток с массой Солнца и размерами среднего земного города. В результате силовые линии магнитного поля умирающей звезды сближаются, порождая мощнейшие магнитные поля среди всех объектов Вселенной. Поэтому такие нейтронные звёзды называют магнетарами.

Иногда магнетары производят быстрые радиовсплески — первый из них был обнаружен в 2007 году, и его природа тогда была неясна. В 2020 году была установлена связь между быстрыми радиовсплесками и нейтронной звездой SGR 1935+2154 — природу этой связи попытались объяснить китайские исследователи. Нейтронные звезды могут быть окружены остатками своих планетарных систем, и среди этих обломков могут оказаться астероиды. Когда астероид притягивается гравитацией магнетара и разрушается, импульс этого космического камня по законам физики не может исчезнуть бесследно — он сообщается нейтронной звезде. Если астероид движется в направлении вращения нейтронной звезды, то при их столкновении последняя ускоряет вращение («сбой» или «глюк»); в противоположном случае оно замедляется («антисбой» или «антиглюк»).

Остатки разрушенного гравитацией астероида попадают в ловушку интенсивного магнитного поля магнетара, в результате чего силовые линии изменяют конфигурацию, прерываются и снова соединяются, на последнем этапе производя быстрый радиовсплеск. В конце концов остатки космического камня попадают на поверхность нейтронной звезды, производя взрыв чудовищной силы: подсчитано, что падающий на нейтронную звезду объект массой с один зефир выделяет энергию, эквивалентную детонации тысячи водородных бомб.

Это значит, что ударяющееся о поверхность нейтронной звезды вещество астероида создаёт мощные энергетические вспышки на разных частотах спектра, и эти вспышки могут обнаруживаться астрономами. Исходя из этого посыла, учёные смогут и дальше фиксировать столкновения астероидов с магнетарами, укрепляя тем самым связь между нейтронными звёздами и быстрыми радиовсплесками.

NASA опубликовало фото отдалённой галактики, сделанное космическим телескопом «Хаббл» — она пережила относительно недавний взрыв сверхновой. Галактика UGC 11860 находится в 184 млн световых лет от Земли в созвездии Пегаса.

Источник изображения: NASA

Речь идёт о спиральной галактике, похожей на наш собственный Млечный путь — на снимке отчётливо заметны рукава, исходящие из яркого ядра галактики и свивающиеся в спиралеобразную структуру.

Судя по фото, опубликованному NASA, UGC 11860 находится в довольно стабильном состоянии, и как сообщает Space.com, «спокойно плывёт» в космосе. Тем не менее, по данным космического агентства, в недавнем прошлом она пережила «невообразимо мощный звёздный взрыв».

Когда жизнь массивной звезды подходит к концу, она погибает в «эффектном» взрыве, превращаясь в сверхновую. На этом этапе звезда становится чрезвычайно яркой, выбрасывая в окружающий космос огромное количество материи и формирует расширяющиеся оболочки из газа и пыли, по остаткам которых не в последнюю очередь и можно отследить недавний взрыв.

Как заявляют в NASA, высокоэнергетические процессы при взрыве отвечают за формирование разнообразных химических элементов, от кремния до никеля. Это, в частности, позволяет многое понять о происхождении многих химических элементов на Земле.

Наблюдения UGC 11860 проводились ещё в 2014 году с использованием камеры «Хаббла» Wide Field Camera 3, но снимок опубликован NASA только теперь. Данные с «Хаббла» позволили астрономам подробно изучить последствия звёздного взрыва и сохранившиеся в галактике остатки сверхновой после него.

Международная группа учёных рассказала об обнаружении нового класса звёзд, представляющих собой недостающее звено в эволюции двойных систем, в конце жизни которых происходит столкновение нейтронных звёзд.

Источник изображений: uni-heidelberg.de

Считается, что при сопровождающем такое столкновение взрыве — килоновой — возникают условия для формирования элементов тяжелее железа: серебра, золота и платины, которые не могут возникать в звёздных ядрах. Поэтому слияния нейтронных звёзд жизненно важны для распространения тяжёлых элементов во Вселенной. Недостающим звеном эволюции килоновых являются входящие в двойные системы звёзды, внешние слои водорода которых поглощаются звездой-компаньоном. «Пострадавшая» при этом процессе звезда остаётся с обнажёнными плотными горячими слоями гелия, образовавшегося в результате синтеза водорода.

Астрономам уже известно о существовании малых и, напротив, массивных обнажённых звёздах (звёздах Вольфа — Райе), но они либо слишком малы, либо слишком велики, чтобы оказаться в системах, производящих килоновые. Ранее не удавалось обнаружить гелиевые звёзды с массой от двух до восьми солнечных. Из-за этого даже выдвигалась гипотеза о «разрыве масс гелиевых звёзд» и возникали вопросы, могут ли модели жизненного цикла массивных звёзд быть ошибочными. Теперь же международной группе учёных под руководством доцента Университета Торонто Марии Друт (Maria Drout) удалось обнаружить 25 возможных примеров объектов, представляющих это недостающее звено эволюции.

Обнажённые гелиевые звезды промежуточной массы начинают жизненный цикл как гиганты с массой от 8 до 25 солнечных. Они находятся в двойных системах с компаньонами, которые постепенно захватывают их внешние слои. Когда у такой звезды заканчивается топливо для ядерного синтеза, она производит взрыв — сверхновую, при котором выбрасывается относительно небольшое количество вещества, но остаётся ядро в виде нейтронной звезды. В этот момент они меняются местами в паре, и уже новая нейтронная звезда начинает поглощать своего компаньона, который тоже в какой-то момент производит сверхновую.

Эволюция двойных систем с обнажёнными звёздами

Образуется двойная система нейтронных звёзд, состоящая из пары тесно связанных «мертвецов», излучающих при вращении вокруг друг друга гравитационные волны. Эти гравитационные волны уносят с собой момент импульса двойной системы, нейтронные звёзды закручиваются по спирали всё быстрее, пока они не столкнутся и не произведут килоновую. Но для обнаруженных учёными объектов этот сценарий располагается ещё в отдалённом будущем.

Астрономы предполагают, что есть причина, по которой обнаружить обнажённые звёзды промежуточной массы так трудно. Свет, излучаемый ими в видимом диапазоне, перебивается светом сжигающих водород компаньонов. Чтобы обойти это ограничение, исследователи начали искать их в ультрафиолетовом диапазоне, и поиски начали с расположенных неподалёку от Млечного Пути карликовых галактик — Большого и Малого Магеллановых Облаков. В результате удалось обнаружить 25 объектов, которые произведут сверхновые и пары нейтронных звёзд с последующим слиянием.

Одна из таких звёзд сильно отличается от того, что ожидали увидеть учёные: она пока ещё не полностью растеряла внешний водородный слой, и если подобный механизм характерен для других объектов промежуточной массы, то они могут казаться намного больше и холоднее, чем есть на самом деле. Это значит, что звёзды нового класса, возможно, всё время прятались у всех на виду.

Как считают учёные, взрыв близкой сверхновой рядом с Солнцем на заре формирования нашей звезды мог поставить точку в истории формирования нашей звёздной системы — если бы не облако молекулярного газа, выступившего в роли своеобразного щита.

Иллюстрация. Источник изображения: NASA

Учёные пришли к такому мнению после изучения изотопов элементов, обнаруженных в метеоритах. Обычно такие объекты являются фрагментами астероидов, сформировавшихся из материалов, находившихся рядом, когда формировалась звезда и другие планеты. Таким образом, метеориты являются своеобразными остатками, позволяющими исследователям реконструировать эволюцию Солнечной системы.

Изучение радиоактивных изотопов алюминия в образцах метеоритов позволило установить, что около 4,6 млрд лет назад в системе появился дополнительный радиоактивный алюминий — лучшим объяснением этому, по мнению учёных, является «впрыск» материала от взорвавшейся рядом сверхновой.

По данным исследователей Национальной астрономической обсерватории Японии, находившаяся во «младенчестве» Солнечная система, вероятно, действительно пережила такой взрыв, а окружавший её «кокон» защитил от полного уничтожения. Взрывы сверхновых обычно случаются, когда у массивных умирающих звёзд заканчивается топливо для ядерного синтеза и их ядра больше не могут противостоять гравитационному коллапсу. Это и приводит к взрыву, благодаря которому в космос выбрасываются элементы, накапливавшиеся во время жизни звезды. Материалы становятся кирпичиками следующего поколения звёзд — но достаточно мощный взрыв может негативно повлиять на находящуюся рядом звезду и зарождающуюся планетную систему.

Поскольку звёзды обычно рождаются в гигантских облаках молекулярного газа, по мнению учёных, у взорвавшейся сверхновой ушло около 300 тыс. лет, чтобы «взломать» плотную защиту, окружавшую Солнечную систему. Метеориты, богатые радиоактивными изотопами, в своё время откололись от астероидов, родившихся в первые 100 тыс. лет существования Солнечной системы, когда она всё ещё находилась в плотном газовом «коконе», который защищал её от жёсткой радиации — радиация могла негативно сказаться на формировании планет вроде Земли. Новые результаты свидетельствуют о том, что плотные «нити», сформировавшиеся из окружавшего систему газа, могли задержать и доставить в регион, близкий к Солнцу, и радиоактивные изотопы. Ожидается, что открытие станет критически важным для понимания процесса формирования и эволюции звёзд и их планетарных систем.

Например, подобные «нити» могут играть важную роль в защите молодой Солнечной системы от жёсткой радиации соседних звёзд, которая могла бы «испарить» протозвёздный диск, что повлияло бы на его конечный размер, в результате это обязательно сказалось бы на формировании планет в диске.

Учёные Лестерского университета (Великобритания), кажется, разгадали тайну того, почему протозвезда FU Ori в 1200 световых годах от Земли 85 лет назад внезапно увеличила свою яркость и до сих пор её не снизила. Виной вспышка, которая в триллион раз мощнее самой мощной вспышки на Солнце, могло быть разрушение гигантской планеты о расположенный вокруг звезды протопланетный диск из сверхгорячего газа и пыли, и последующее поглощение звездой вещества.

Источник изображений: eurekalert.org

Согласно результатам проведённого исследователями моделирования, к растущей звезде могла слишком близко подойти планета в десять раз крупнее Юпитера. Это привело к «экстремальному испарению» супер-юпитера — планета сгорела в перегретом супе из вещества, вращающегося вокруг звезды, а часть вещества планеты звезда поглотила. Авторы работы охарактеризовали этот процесс как «дисковый ад» для молодых планет. Протопланетные диски считаются чем-то вроде яслей планет, и теперь становится ясно, что в этих яслях царят отнюдь не тишина и покой. Это суровые области, в которых множество, если не большинство молодых планет сжигается или даже поглощается своими звёздами.

Поглощение планеты на начальной стадии.

В предложенной учёными модели в протопланетном диске системы FU Ori образовалась область гравитационной нестабильности и порождённый ею сгусток вещества по размеру больше Юпитера, но с гораздо меньшей плотностью. Этот объект с высокой скоростью приблизился к звезде и на расстоянии около 15 млн км от неё столкнулся с протопланетным диском, настолько горячим, что он сжёг внешние слои атмосферы молодой планеты. Гравитационное воздействие FU Ori породило экстремальные приливные силы, которые растянули планету в одном направлении и сплющили в другом — этот процесс называют «эффектом лапши» или «спагеттификацией».

Поглощение планеты на конечной стадии — в нижней части обозначен её остаток

Всё это обеспечило звезду, вокруг которой вращается протопланетный диск, свежим веществом, которым можно «полакомиться». Возникла мощная вспышка, а звезда стала светиться ярче. Учёные считают, что это не единичный прецедент — аналогичные процессы могут протекать и в других формирующихся звёздных системах, но FU Ori отличают как продолжительность вспышки, так и её яркость, которая в триллион раз превысила любую из солнечных.