Космический телескоп «Джеймс Уэбб» был запущен на Рождество 2021 года, после чего обсерватория стоимостью $10 млрд за 30 дней достигла пункта назначения в точке Лагранжа L2 на расстоянии 1,6 млн км от Земли. Телескоп потратил несколько месяцев на запуск оборудования и установку экрана, который защищает его от солнечной радиации. 2023-й стал первым полным годом работы космического телескопа и принёс большие плоды: были получены тысячи изображений, которые не просто радуют глаз.

Источник изображений: NASA

Полученные снимки и данные наглядно показывают учёным, как рождаются и умирают звёзды, как сталкиваются и сливаются галактики, как создаются массивные скопления галактик и почему некоторые звёзды умирают всего через несколько тысяч лет вместо положенных 10 миллиардов.

«Джеймс Уэбб» был спроектирован, построен и запущен для открытия неизведанного. Его рождественский подарок миру можно увидеть на фотографиях ниже. По расчётам создателей, телескоп должен проработать около 20 лет, а значит в будущем человечество получит ещё десятки тысяч невероятных изображений космоса, имеющих как научную, так и эстетическую ценность.

На расстоянии около 1500 световых лет от Земли находится показанная на фото ниже пара звёздных близнецов Хербиг-Аро 46/47, которым едва исполнилось несколько тысяч лет. Это младенчество по космическим меркам, так как звезде размером с Солнце требуется в среднем 50 миллионов лет, чтобы достичь «совершеннолетия». Молодые звезды используют окружающие их облака звёздной пыли и газа для своего роста. Когда поглощение идёт слишком быстро, пыль и газ вырываются с обеих сторон формации, придавая молодой звёздной паре деформированный вид.

Пара ярких звёздных образований, расположенных на расстоянии 1600 световых лет от Земли — туманность Ориона и скопление Трапеции — являются домом для 700 молодых звёзд на разных стадиях развития. Четыре из них легко увидеть в простой любительский четырёхдюймовый телескоп. Самая заметная из них в 20 000 раз ярче Солнца.

Звезда Вольфа-Райе находится на расстоянии 15 000 световых лет от Солнечной системы и представляет собой очень редкий вид — в галактике Млечный Путь, насчитывающей не менее 100 миллиардов звёзд, таких всего 220. Вольф-Райе горит горячо и быстро, её температура в 20–40 раз выше нашего Солнца. Поэтому она быстро теряет водородную оболочку и обнажает гелиевое ядро, и всего через несколько сотен тысяч лет растворится в космической пыли. Для сравнения — продолжительность «жизни» Солнца около 10 миллиардов лет.

В отличие от звезды Вольфа-Райе, знаменитая туманность Кольцо, сфотографированная «Джеймсом Уэббом» на расстоянии 2000 световых лет от Земли, угасает неторопливо и с достоинством. Туманность была открыта в 1779 году французским астрономом Антуаном Даркье де Пеллепуа (Antoine Darquier de Pellepoix). Под внешними слоями ионизированного газа, скрывается характерная голубая внутренняя часть, состоящая из водорода и кислорода, которые ещё не унесены звёздным ветром.

Карликовая галактика NGC 6822 оправдывает своё название: она насчитывает всего 10 миллионов звёзд по сравнению со 100 миллиардами в Млечном Пути. Но малое количество звёзд NGC 6822 компенсирует зрелищностью, которую демонстрирует нам космический телескоп. Обнаруженная в 1884 году американским астрономом Э. Э. Барнардом (E.E Barnard), NGC 6822 имеет огромный пылевой хвост размером 200 световых лет в поперечнике. Плотное скопление звёзд в её составе светится в 100 000 раз ярче Солнца.

Спиральная галактика М51, которая находится на расстоянии 27 миллионов световых лет от Земли и изяществом рукавов и компактностью структуры. У M51 имеется галактика-компаньон NGC 5195. Обе галактики вовлечены в нечто вроде гравитационного перетягивания каната, в котором NGC 5195 побеждает. Постоянное гравитационное воздействие NGC 5195 объясняет плотно переплетённую структуру рукавов M51 и приливные силы, приводящие к созданию новых звёзд в рукавах.

В нижнем левом квадранте туманности Ориона «Джеймс Уэбб» сфокусировался на структуре, известной как Бар Ориона, названной так из-за своей диагональной формы, напоминающей гребень. Этот гребень сформирован мощным излучением окружающих его горячих молодых звёзд.

Звёздное скопление IC 348 — ребёнок по меркам космоса, ему всего пять миллионов лет, а расположено оно примерно в 1000 световых годах от Земли. Состоящая примерно из 700 звёзд, IC 348 имеет структуру, похожую на тонкие завесы, созданные космической пылью, отражающей звёздный свет. Заметная петля в правой части изображения, вероятно, создана порывами солнечного ветра.

Гигантская галактика Скопление Пандоры, формально известная как Abell 2744, представляет собой объединение четырёх звёздных скоплений. Галактика Скопление Пандоры удалена от Земли на расстояние 3,5 миллиарда световых лет и имеет ошеломляющий диаметр в 350 миллионов световых лет. Массивная совокупная гравитация скопления изгибает и увеличивает свет объектов на переднем плане, что позволяет астрономам использовать его в качестве гравитационной линзы.

«Джеймс Уэбб» был построен главным образом для наблюдения за самыми старыми и удалёнными объектами во Вселенной, находящимися на расстоянии до 13,4 миллиардов световых лет от Солнечной системы. Но это не мешает телескопу иногда заглядывать на собственный «задний двор», что демонстрирует это потрясающее изображение Сатурна и некоторых из его 146 спутников.

Ро Змееносца — это облачный комплекс молодых и горячих звёзд, расположенный всего в 460 световых годах от Земли. Неспокойный характер Ро Змееносца характеризуется струями газа, вырывающимися из молодых звезд. Большинство звёзд в этом скоплении по размеру сопоставимы с Солнцем, кроме значительно более крупной звезды S1. Она горит настолько ярко, что вырезает вокруг себя огромную полость образующимся вокруг неё звёздным ветром.

Если кому-то на Земле в этот час не хватает снега, можно отдохнуть взглядом на свежей фотографии космического телескопа «Хаббл». На снимке позирует звёздное скопление NGC 2210 из соседней с нашей галактики Большое Магелланово Облако. Также оно является самым молодым из всех обнаруженных там скоплений, что представляет особый интерес для учёных. Это тот случай, когда эстетика и наука идут рука об руку.

Источник изображения: NASA

Впервые шаровое скопление NGC 2210 было обнаружено Джоном Гершелем в 1835 году. Полное изображение скопления собрал космический телескоп «Хаббл». Точная датировка скопления была осуществлена во время наблюдения неба в 2017 году. Оно оказалось на 2,2 млрд лет младше Вселенной. В то же время скопление NGC 2210 остаётся самым молодым звёздным скоплением из обнаруженных в Большом Магеллановом Облаке. Возраст старейших из них всего на несколько сотен миллионов лет меньше возраста Вселенной.

В нашей галактике Млечный Путь, спутником которого является Большое Магелланово Облако, тоже есть старые звёздные скопления. Для учёных это шанс сравнить эволюцию этих объектов, которые начали появляться одновременно в разных галактиках (в разных местах Вселенной). Каждое такое скопление содержит от сотен тысяч до миллионов звёзд. Это очень стабильные образования, чему они обязаны гравитационному взаимодействию.

Космический телескоп «Хаббл» представил снимок далёкой галактики MCG-01-24-014, расположенной на удалении 275 млн световых лет от Земли. Эта галактика относится к редким сейфертовским галактикам с «мини»-квазаром в её центре. Одна её крошечная центральная область пылает как весь Млечный Путь. А за такими процессами всегда полезно следить, ведь там происходят явления, которые невозможно воссоздать в земных лабораториях.

Источник изображения: NASA

В своё время академик Яков Борисович Зельдович сказал, что Вселенная — это ускоритель для бедных. Но это верно лишь отчасти. В безднах космоса создаются такие условия, которые на Земле нельзя создать ни за какие деньги. Частицы разгоняются до колоссальных энергий, и это открывает нам глаза на новые грани классической и квантовой физики.

Наблюдаемая «Хабблом» галактика MCG-01-24-014 относится ко второму типу сейфертовских галактик. Особенность этого типа в том, что ширина разрешённых и запрещённых линий в спектре её излучения примерно равна и равна разрешённым линиям в спектре сейфертовских галактик первого типа. В то же время у сейфертовских галактик первого типа ширина запрещённых зон относительно мала и это соответствует тому опыту, который частично воспроизводим на Земле. В остальном это на вид обычная спиральная галактика. По крайней мере, в оптическом диапазоне.

Согласно выведенным учёными законам квантовой физики, вероятность появления запрещённых линий в спектре не имеет абсолютного запрета, но крайне мала. Это подтверждено на опытах с доступной нам энергией. Но в космосе и, конкретно, на примере спектров галактик типа MCG-01-24-014 повсеместно происходит нечто маловероятное — запрещённые линии в спектрах имеют ту же ширину, что и разрешённые.

Ядра галактик типа MCG-01-24-014 имеют в центре активное галактическое ядро. В общем случае — это активная чёрная дыра, которая постоянно поглощает множество вещества и в результате этого падающее на неё вещество излучает энергию в широком электромагнитном спектре. И этот спектр отлично улавливается нашими приборами. Более того, он показывает возможность процессов и явлений, осуществимость которых едва можно себе представить, включая «запрещённый» свет, который можно изучить и сделать из его наблюдения фундаментальные выводы о природе нашего мира.

NASA представило «Кластер рождественской ёлки» — снимок участка неба с молодым звёздным скоплением. Правильные цвета и ориентация, а также подогнанная анимация переменных звёзд, превратили заурядный, в общем-то, снимок в изображение мигающей праздничными огоньками рождественской ёлки.

Нажмите, чтобы увеличить. Источник изображения: NASA

Для создания изображения специалисты NASA использовали данные наблюдений рентгеновской обсерватории «Чандра», оптической обсерватории WIYN и данные инфракрасного обзора неба 2MASS, полученные в период с 1997 по 2001 год. Чтобы «ёлка» смотрела верхушкой вверх, изображение повернули на угол 160 ° относительно принятой среди астрономов ориентации, а чтобы туманность приобрела черты одноимённого дерева, её окрасили в зелёный цвет.

Белые звёзды на фоне неба и «ёлки» были взяты из инфракрасного обзора неба 25-летней давности. Мигающая ёлочная гирлянда из голубых и белых звёзд на картинке — это искусственно синхронизированные вспышки в рентгеновском диапазоне, полученные космической обсерваторией «Чандра».

На самом деле звёзды вспыхивают в рентгеновском диапазоне не синхронно и с другой периодичностью. У каждой из них на то есть разные причины. Все они в скоплении NGC 2264 молодые и горячие возрастом от 1 до 5 млн лет (нашему Солнцу около 5 млрд лет). Одни звёзды продолжают поглощать падающее на них вещество, другие быстро вращаются, чередуя перед нами яркие и тёмные участки на своей поверхности, третьи испускают импульсы в процессе активности магнитных полей, четвёртые то пробиваются, то прячутся за облаками межзвёздной пыли. На праздничном изображении NASA все эти явления сведены к простому миганию — простые и понятные символы. Что ещё надо для создания предновогоднего настроения?

Каждый новый научный инструмент обеспечивает непрерывный поток удивительной информации, но только некоторые из них способны кардинально изменить наши знания о мире, в котором мы живём. Таким уникальным инструментом стала инфракрасная космическая обсерватория им. Джеймса Уэбба. Только с её помощью удалось заглянуть ещё дальше в глубины Вселенной, где многое ещё только рождалось.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Одной из загадок мироздания для учёных остаётся зарождение и эволюция чёрных дыр. Положение с ними усугубляет то, что они не обнаруживаются напрямую, поскольку из чёрных дыр не может вырваться никакое электромагнитное излучение. Наблюдать такие объекты можно только косвенно, например, по целому спектру активности во внутренней области аккреционного диска, где вещество начинает быстро падать на чёрную дыру.

Одно из наблюдений «Уэбба» в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне показало присутствие похожей активности в частотном спектре, исходящем от галактики GN-z11, свет которой обсерватория наблюдала на этапе через 440 млн лет после Большого взрыва. Согласно проведённому учёными моделированию, сигнал мог порождаться сверхмассивной дырой примерно в 1,6 млн солнечных масс. Это очень большой объект для того времени. Современные теории эволюции чёрных дыр с трудом могут объяснить появление такого объекта в указанное время.

Очевидно, что для зарождения и последующего развития чёрной дыры до подобных размеров необходимо было сочетание ряда условий. Например, для коллапса облака «первичной» материи вскоре после Большого взрыва в первичную чёрную дыру требовалось достаточного объёма тяжёлых элементов в нём, наличие рядом источника ультрафиолетового излучения для подогрева и ряд других условий. Затем новорожденная чёрная дыра должна была активно питаться окружающим веществом, чтобы быстро вырасти до указанных размеров, на что тоже есть ограничения.

Если найденный кандидат в самые древние чёрные дыры действительно окажется тем, о чём думают учёные, это позволит задать или расширить рамки для вывода новых моделей эволюции данных объектов. Пока же статья об открытии остаётся на сайте препринтов arХiv.org и ещё не прошла рецензирования для печати в одном из ведущих научных журналов.

Что скрывается за светящейся точкой на небе, нельзя узнать без информации о расстоянии до неё. Это может быть планета, звезда или галактика. Узнать наше место во Вселенной можно лишь измеряя, что и как далеко находится от нас и куда движется. Это одна из главных целей в астрономии, и недавно учёные научились ещё точнее измерять расстояния до звёзд удивительным образом — слушая звучание каждой из них.

Астрометрический спутник Gaia в представлении художника. Источник изображения: ЕКА

Процессы в звёздах, как и процессы в планетах, сопровождаются сотрясанием массы. Для Земли это обычные землетрясения, а для звёзд — звездотрясения, которые изучает астросейсмология. Тепловая энергия процессов в звёздах преобразуется в кинетическую энергию сотрясания недр звёзд и, в конечном итоге, наблюдается в виде пульсаций яркости, что также находит отражение в спектральных и частотных пульсациях.

Чем массивнее звезда, тем ниже пульсации, которые буквально можно переводить в воспринимаемый человеком частотный диапазон и слушать как музыку. Эту «музыку» можно улавливать на космических расстояниях. Сопоставляя видимый с Земли блеск звезды и её звучание можно сделать вывод о её истинных размерах и светимости, и построить диаграмму затухания блеска, что подскажет расстояние до изучаемого объекта.

Астрономы из Федеральной политехнической школы Лозанны взяли огромную выборку из более чем 12 тыс. переменных звёзд красных гигантов и проверили на ней свой метод. Перед собой они поставили задачу проверить точность измерения расстояний до звёзд, полученных европейским астрометрическим спутником «Гайя» (Gaia). На сегодня Gaia измерила расстояния до 2 млрд звёзд в ближайшей Вселенной, но чем дальше до звезды, тем менее точными будут измерения. Новый метод с прослушиванием «музыки» звёзд должен был уточнить данные «Гайи» и доказать возможность более точного измерения расстояний до ещё более удалённых звёзд.

Предложенный швейцарскими учёными метод доказал свою состоятельность. Им удалось определить расстояния до множества звёзд на дальности до 15 тыс. световых лет. Методика будет улучшена и опробована на всех участках неба, что поможет в будущих исследованиях экзопланет и не только.

Инфракрасные датчики в сочетании с чувствительностью космической обсерватории «Джеймс Уэбб» позволяют по-новому взглянуть на многие хорошо изученные космические объекты. Обычному человеческому глазу такое недоступно, а в этом таится не только новая информация, но также сокрыта неземная красота. И эта красота достойна научных усилий не меньше получения новых знаний.

Источник изображений: NASA

Накануне Рождества NASA представило снимки ранее хорошо изученных останков сверхновой Кассиопеи А. Изображения получены датчиками «Уэбба» как в ближнем, так и в среднем инфракрасном диапазоне. На каждом из снимков обозначились свои нюансы, поскольку свет в каждом из диапазонов высветил чуть иные структуры вещества в окрестностях этого объекта.

На объединённом снимке останки Кассиопеи А подобны сиянию огней на новогодней ёлке, ярко освещающих пространство вокруг себя. Ударные явления в разлетающейся оболочке сверхновой звезды создали структуры, которые дают понимание о ряде процессов, предшествующих взрыву. В некоторой степени это позволяет создать модель явления ещё до момента смерти звезды.

Инфракрасные датчики обсерватории дают представление о температуре газов и пыли в окружающем останки звезды пространстве и в отдельных структурах останков. Для астрофизиков это богатая пища для ума, а для нас — это способ по-своему приобщиться к чудесам переднего края науки.

Команда астрономов во главе со специалистом из Университета Мичигана изучила 42 старых звезды в Млечном Пути и пришла к удивительному выводу. На самой заре времён звёзды могли создавать элементы, намного более тяжёлые, чем всё то, что когда-либо встречалось в природе на Земле или вообще во Вселенной. Это заставит по-новому взглянуть на эволюцию звёзд и Вселенной.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Сегодня трансурановые элементы или элементы с атомной массой свыше 260 создаются только в лабораториях. Но даже синтезированные они очень быстро разрушаются. В процессе распада возникает целый спектр обычных тяжёлых и широко распространённых элементов. В изученных астрономами старых звёздах нашей галактики, химические составы которых изучены от и до, было обнаружено изобилие таких элементов — «осколков» распада несуществующих сегодня в свободном виде трансурановых элементов.

Важно отметить, что обнаруженные в старых звёздах тяжёлые элементы не могли появиться там в результате ядерного синтеза в ядрах звёзд (тяжелее железа там ничего не синтезируется в принципе). Более тяжёлые элементы синтезируются при больших энергиях, выбросы которых происходят в результате взрывов сверхновых и килоновых. Это настолько быстрые процессы, что они получили название r-процессов (rapid). В особенно экстремальных случаях, очевидно, синтезируются химические элементы с атомной массой свыше 260. Затем происходит быстрый распад таких элементов с образованием менее тяжёлых атомов, например, рутения, родия, палладия и серебра.

Учёные доказали, что в наблюдаемых звёздах искомые химические элементы образовались в процессе деления ядер, а не непосредственно в r-процессе (синтезе). Об этом говорит комплексный химический состав звёзд и групповой анализ. Тем самым, похоже, на заре Вселенной древние звёзды могли порождать элементы с атомной массой свыше 260, чего сегодня нигде не наблюдается.

«Это интересно, потому что ранее мы не обнаруживали ничего настолько тяжёлого в космосе или естественным образом на Земле даже при испытаниях ядерного оружия, — говорят авторы работы, опубликованной в журнале Science. — Но наблюдение за ними в космосе даёт нам представление о том, как осмысливать модели и деление, и может дать нам представление о том, как появилось такое богатое разнообразие элементов».

Группа астрофизиков выдвинула предположение, что наша галактика Млечный Путь находится в «супервойде» — огромном пространстве Местной Вселенной, где аномально мало вещества. Учёные предложили взять это за основу теории, которая помогла бы решить одну из величайших задач в астрофизике: почему измерение постоянной Хаббла даёт разный результат в зависимости от выбранной точки отсчёта.

Зелёная точка — это Млечный путь в пузыре с минимальной плотностью вещества (данные из симуляции). Источник изображения: AG Kroupa/University of Bonn

Постоянная Хаббла является одной из важнейших величин в современной космологии. Она даёт представление о скорости расширения Вселенной и о её возрасте. На разных этапах эволюции Вселенной она имела различные значения, и с момента Большого взрыва в значительной степени стала меньше (скорость расширения Вселенной уменьшалась и, по-видимому, возобновила свой рост примерно 5 млрд лет назад). Таким образом, постоянная Хаббла не очень-то постоянна. И, сверх того, измеряемое в Местной Вселенной её значение ощутимо отличается от того, как если бы мы проследили за ним от начала Большого взрыва до наших дней. Разница составляет 7–8 км/с/Мп (километр в секунду на мегапарсек), что в рамках современной космологии необъяснимо.

Некоторое время назад появились расчёты и измерения, что наша галактика Млечный путь дрейфует вдоль края войда размерами около 60 Мп в поперечнике (примерно 200 млн световых лет). Тёмное вещество, как считается, растянуло галактики в подобие вселенской паутины в магистрали и узлы, представляющие собой сосредоточения и мегаскопления галактик. Если где-то густо, то где-то будет пусто. В паутине вещества возникли пустоты или войды. Более того, появились расчёты, что войд, в котором находится наша галактика, входит в «супервойд» протяжённостью 600 Мп.

Поскольку в «супервойде» вещество в основном находится вдоль стенок «пузыря из пустоты», скорость расширения Вселенной в Местной Вселенной может быть выше, чем позволяют судить измерения, ведущиеся на основе оценки реликтового излучения. Впрочем, с точки зрения общей теории относительности Эйнштейна такого не может быть. Поэтому для обоснования своих расчетов авторы работы воспользовались так называемой Модифицированной ньютоновской динамикой (MOND). На компьютерной модели всё получилось гладко, за исключением двух натяжек — с условием, что супервойд действительно существует (и мы в нём), а также что ключевые постулаты общей теории относительности необходимо модифицировать.

«Даже если требуемые изменения не будут радикальными, — говорят авторы работы, — мы вполне можем стать свидетелями первого за более чем столетие надёжного доказательства того, что нам необходимо изменить нашу теорию гравитации».

Группа учёных сообщила о публикации третьего каталога, собранного на основе данных космического гамма-телескопа им. Ферми. За 15 лет работы телескоп открыл около 300 гамма-пульсаров, начиная с открытия первого такого объекта в 2008 году. Получившаяся выборка пульсаров может помочь пролить свет на эволюцию звёзд и обеспечит нам навигацию в глубоком космосе.

Пульсар в Парусах в представлении художника. Источник изображения: Science Communication Lab for DESY

Наблюдение за небом телескопом Fermi Large Area Telescope пополнило каталог гамма-пульсаров 294 ранее не известными объектами. Тем самым новая редакция каталога гамма-пульсаров содержит свыше 340 умерших звёзд, испускающих импульсы в этом диапазоне. Это примерно 10 % от всего обнаруженного земной наукой числа пульсаров на небе (3400), большинство из которых излучает в радиодиапазоне. Это не сильно впечатляющая выборка, но полученного материала достаточно, чтобы пролить больше света на эволюцию звёзд.

Пульсары представляют собой разновидность нейтронных звёзд, которые испускают импульсы в одном или в нескольких диапазонах сразу. Они образуются в результате коллапса звезды относительно небольшой массы — менее 1,6–2,4 солнечных масс. Звёзды большей массы превращаются в чёрные дыры. Далеко не всякая нейтронная звезда становится пульсаром. Ещё реже пульсары излучают только в гамма-диапазоне.

«Пульсары затрагивают широкий спектр астрофизических исследований, от космических лучей и звёздной эволюции до поиска гравитационных волн и тёмной материи», — сказал принимавший участие в создании каталога астрофизик Дэвид Смит из Астрофизической лаборатории Бордо, которая является частью Национального центра научных исследований Франции (CNRS). Данные «Ферми» стали и станут кладезем информации для целого спектра научных работ по астрономии.

Также гамма-пульсары с импульсами миллисекундной длительности хорошо подходят для космической навигации. Они могут служить своеобразными маяками для полётов в далёкий космос. Каталогизация таких объектов создаёт базу для прокладывания маршрутов по Солнечной системе с высочайшей точностью. Таких в новом каталоге 144.

Наконец, наблюдение за пульсарами может использоваться для обнаружения гравитационных волн. Такие волны от множества событий искажают ткань пространства-времени, что находит отражение во временных задержках импульсов от пульсаров. Это позволяет как лучше изучать процессы во Вселенной, так и проверять наши теории о ней.

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.

Астрономы из Ливерпульского университета им. Джона Мурса пронаблюдали вспышку новой (nova) — звезды, яркость которой резко возрастает и медленно возвращается к исходному состоянию. Это оказалась самая «бесхозная» из обнаруженных новых — она удалена от родительской галактики Туманность Андромеда на 150 тыс. световых лет. На подобной дальности новые ещё не наблюдались.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 2.2 / 3DNews

Вспышка новой звезды сопровождается выделением огромного количества энергии. Она является результатом процесса аккреции в тесной двойной системе, содержащей белый карлик и его спутник. Белый карлик в тесной двойной системе перетягивает на себя вещество партнёра до запуска термоядерной реакции, которая выражается во взрыве. Изучение новых имеет огромное значение для расширения наших знаний о фундаментальных астрофизических процессах, в том числе об эволюции звезд. Поэтому так важно было пронаблюдать за поведением новой AT 2023prq, обнаруженной 15 августа 2023 года Установкой для поиска транзиентов им. Цвикки (Zwicky Transient Facility).

Наблюдением занялись астрономы Майкл Хили-Калеш (Michael Healy-Kalesh) и Дэниел Перли (Daniel Perley). Они воспользовались как телескопом университета, так и получили данные наблюдений с других инструментов. На основании полученных данных учёные сделали вывод, что новая AT 2023prq относится к классическим новым. Её абсолютный пиковый блеск достиг величины -7,6. Что стало сюрпризом, блеск упал на две единицы всего за неполные четверо суток. Обычно он падает долгими неделями, ведь за явлением увеличения яркости лежит самый настоящий термоядерный взрыв вещества на белом карлике.

Справа родительская галактика Туманность Андромеды, слева — искомая новая. Источник изображения: Research Notes of the AAS (2023). DOI: 10.3847/2515-5172/ad0a99

Другим сюрпризом стало то, что новая обнаружила себя на удалении 150 тыс. световых лет от родительской галактики. Её родная галактика — это Туманность Андромеды. Формально новая AT 2023prq находится в её гало. Это самая удалённая новая звезда из всех до сих пор наблюдаемых новых. Определённо, учёным будет над чем подумать, анализируя данные о звезде и сопровождающих её вспышку процессах.

Два мексиканских учёных на основании общедоступных данных от гамма-телескопа «Ферми» обнаружили активность возле сверхмассивной чёрной дыры в центре нашей галактики. Чёрная дыра Стрелец А* в центре Млечного Пути считается спокойной. Она не пожирает массы вещества вокруг себя, и поэтому множественных выбросов из её области нет. Однако кое-что от неё прилетает, и учёные отыскали вероятный источник загадочных вспышек.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 2.2 / 3DNews

Несколько лет назад учёные обнаружили периодические вспышки в рентгеновском диапазоне, которые приходили к нам со стороны чёрной дыры Стрелец А*. Астрофизики Густаво Магальянес-Гихон (Gustavo Magallanes-Guijón) и Серхио Мендоса (Sergio Mendoza) из Национального автономного университета Мексики решили детальнее разобраться в этом вопросе и обратились к открытым данным орбитального гамма-телескопа Ферми. Учёные проанализировали 180 дней записей телескопа в период с 22 июня по 19 декабря 2022 года. О результатах анализа они сообщили в статье на сайте препринтов arХiv.

Анализ заключался в обработке и поиске закономерностей, особенно тех, которые проявляются периодически. В результате они нашли одну из них. Оказалось, что из окрестностей Стрельца А* с достоверностью 3 сигма (для «железного» подтверждения открытия требуется достоверность не менее 5σ) каждые 76,32 мин приходит гамма-сигнал. С большой вероятностью вокруг чёрной дыры в центре Млечного Пути вращается сгусток газа на расстоянии примерно как Меркурий от Солнца со скоростью около 30 % от скорости света.

Учёные считают, что облако газа будет излучать также в других диапазонах, и оно точно связано с ранее обнаруженными периодическими вспышками в рентгеновском диапазоне. Из самой чёрной дыры не вылетает никакое излучение, но в области поглощения вещества в диске аккреции процессы протекают очень и очень активно и сопровождаются выбросами энергии. Возможно в будущем Стрелец А* ещё зажжёт, но пока только подмигивает.

Учёные из коллаборации Telescope Array сообщили о регистрации «божественной» частицы, прилетевшей к нам из космоса. Поскольку частица прилетела из войда — из пустой области Вселенной — её источником может оказаться неизвестная нам физика, что делает открытие невообразимо ценным для учёных.

Ливень из вторичных частиц на массив датчиков телескопа TA в представлении художника. Источник изображения: Osaka Metropolitan University/L-INSIGHT, Kyoto University/Ryuunosuke Takeshige

Зарегистрированная энергия космической частицы достигла 244 эксаэлектронвольта (10¹⁸ электронвольт). Она стала одной из мощнейших по величине заряда из всех зарегистрированных нашей наукой. Первая подобная частица была детектирована в 1991 году, и её энергия составила 320 эксаэлектронвольт, за что она получила прозвище «Oh-My-God». В 1993 и 2001 годах были зарегистрированы ещё две частицы с энергиями, соответственно, 213 и 280 эксаэлектронвольт. Происхождение всех их остаётся невыясненным.

Последняя частица была детектирована на установке Telescope Array утром 27 мая 2021 года, за что её потом назвали в честь японской богини Солнца Аматэрасу (в коллективе присутствовал японец). Телескоп TA представляет собой массив датчиков со сторонами около 700 км с шагом в 1,2 км. Считается, что космические частицы максимальных энергий прибывают на Землю с частотой менее одной в сто лет на 1 км². И чем больше массив датчиков, тем выше вероятность засечь такую частицу.

Саму частицу Аматэрасу массив датчиков увидеть не может. Она разрушается в атмосфере при столкновении с атомами в воздухе и создаёт ливень обломков — частиц с меньшими энергиями, которые, собственно, обнаруживают детекторы. Данные с датчиков позволяют восстановить параметры исходной частицы и дают информацию для расчёта её траектории. Узнать откуда она прилетела — это главная задача в таких исследованиях.

Считается, что частицы с высочайшими уровнями энергии рождаются вне нашей галактики. Их источниками могут быть релятивистские процессы в чёрных дырах или невообразимые по мощности гравитационные возмущения. Наконец, причиной появления таких частиц может оказаться неизвестная нам физика вне рамок Стандартной модели. Частица Аматэрасу может оказаться одной из таких, поскольку она пришла из области Вселенной, где нет никаких видимых источников. Для учёных это редкая возможность буквально пощупать нечто неизвестное науке, и они обещают в полной мере воспользоваться этим.

Учёные из Университета Лидса сделали открытие, которое говорит о намного более частом возникновении во Вселенной тройных звёздных систем, чем считалось ранее. За много лет до этого открытием стало повсеместное обнаружение двойных систем, которые оказались крайне важны для эволюции звёзд и Вселенной. Таким же образом теперь тройные системы становятся «новыми бинарами», заявляют учёные, а это крутой поворот в изучении звёзд.

Тройная система из звёзд Be в представлении художника. Источник изображения: University of Leeds

Источником новых данных для астрономического коллектива университета стали астрометрические данные, собранные европейским спутником «Гайя» (Gaia). Этот аппарат картографирует звёздное население нашей галактики и кое-что за её пределами. По данным «Гайи» можно построить трёхмерную динамическую карту звёздного неба и увидеть маршрут каждой звезды, включая мельчайшие отклонения звёзд от своих траекторий, что укажет на присутствие в системе невидимых объектов — от газовых гигантов до других необнаруженных там звёзд и их останков, например, нейтронных звёзд.

Астрономы искали такие искажения в траектории звёзд B и Be. Предположение строилось на том, что распространённые газовые диски у звёзд Be (напоминающие кольца у Сатурна) в основном возникают из-за перетока масс от компаньонов по системе от меньшей звезды к большей. Учёные изучали различные сценарии: от наличия близких отношений, когда искажения траекторий звёзд отчётливо видны в данных «Гайи», до далёких, когда колебания звёзд практически незаметны.

Исследователи сделали предположение, что более крупные звёзды в тройных системах высосали массу из звёзд-компаньонов и те стали слабыми и незаметными. Поэтому их гравитационное влияние на более крупных партнёров перестало различаться. Но это не отменяет того, что система осталась тройной и эволюционировала таким образом с самого начала. Если это на самом деле обстоит так, как показывает новое исследование, то звёзды эволюционируют совсем иначе, чем представляет земная наука. Звёзды Be рассматриваются как своего рода полигон для изучения эволюции звёзд вообще, и ложное понимание их эволюции как преимущественно двойных систем могло создать у учёных неправильное представление о происходящих процессах.