Спроси Итэна: Угрожает ли Земле кометный шторм?

 https://bigthink.com/starts-with-a-bang/comet-storm-threat-earth/ 

Массивные объекты - такие, как черные дыры, звезды и планеты-бродяги - регулярно проходят около нашей Солнечной системы. И тогда может произойти самый настоящий кометный шторм, который может нас всех уничтожить.

Эта иллюстрация богатой пылью и кометами экзопланетной системы Epsilon Eridani имеет много общего с первыми 500-600 миллионами лет космической истории нашей Солнечной системы. Если достаточно большая масса пройдет через наше Облако Оорта, это событие может привести к возникновению кометного шторма или метеоритного дождя.

Credit: NASA/SOFIA/Lynette Cook

• Звезды, планеты и другие объекты внутри и снаружи Солнечной системы все время перемещаются по своим дорогам в Галактике. Иногда это движение может привести к взаимным сближениям.
• И всякий раз, когда посторонний объект проходит близко к нашей Солнечной системе, проникая, например,  внутрь нашего облака Оорта или даже пояса Койпера, он нарушает гравитационное равновесие массы на окраинах Солнечной системы.
• И, хотя многие из измененных орбит не представляют угрозы для внутренних планет, некоторые из таких объектов будут выброшены поближе к Солнцу, что может создать эдакий "шторм комет" внутри Солнечной системы. Угрожает ли этот шторм Земле?

Хотя Вселенная наполнена удивительными объектами, включая планеты, звезды и остатки звезд практически в каждой из нескольких триллионов галактик в пределах наблюдаемого космоса, расстояния, отделяющие звезды и галактики друг от друга, действительно огромны. Несмотря на то что, по некоторым оценкам, в одном лишь Млечном Пути может быть до 400 миллиардов звезд, даже ближайшая к Солнцу звезда находится на расстоянии более 4 световых лет, так что ее гравитация не ощущается даже на самых далеких от Солнца объектах облака Оорта.

Но Вселенная - это динамичное место, где каждая из масс в нашей галактике вынуждена перемещаться согласно законам гравитации. Звезды проходят мимо друг друга, со временем становясь то ближе то дальше. И, время от времени, они сближаются так, что это может иметь потенциально серьезные последствия для жизни, присутствующей в этих системах. Могла бы хоть одна такая встреча потенциально привести к катастрофическим последствиям для нас на Земле? Джон Роу спрашивает:

"Каковы шансы того, что черная дыра вызовет хаос, пройдя через пояс Койпера или даже через облако Оорта и нарушив орбиты десятков миллиардов астероидов и комет, которые там скрываются, так что эти объекты будут брошены внутрь Солнечной Системы в виде некой интенсивной бомбардировки, аналогичной той, которая произошла около 4 миллиардов лет назад?"

Конечно, подобное может организовать черная дыра, но это не самая вероятная причина "кометного шторма", вследствие чего-то, проходящего через внешнюю Солнечную систему. Мы мало говорим об этом, но, возможно, это потенциальный сценарий катастрофы, которому мы должны уделить больше внимания.

Логарифмическая диаграмма расстояний, показывающая Вояджер, нашу Солнечную систему, облако Оорта и ближайшую к нам звезду Проксима Центавра. С увеличением в десятки раз мы переходим от орбиты Земли к орбите Сатурна, от расстояния Вояджера 1 до внутреннего облака Оорта, от середины облака Оорта до расстояния более чем в световой год. Звезды и другие источники массы перемещаются по Галактике со временем и регулярно проходят в пределах облака Оорта.

Credit: NASA/JPL-Caltech

Сейчас мы считаем, что:

• в настоящее время Солнце находится на расстоянии чуть менее чем 27 000 световых лет от центра Галактики, между крупными плотными спиральными рукавами Млечного Пути,

• ближайшие яркие звезды, красные карлики и коричневые карлики находятся на расстоянии 4-10 световых лет от нас,

• только около 0.1-0.2% от общего количества звезд, умерев, стали либо нейтронными звездами, либо черными дырами.

Хотя в нашей Галактике насчитывается около 400 миллиардов звезд, черных дыр в ней менее 1 миллиарда; и в то же время может существовать несколько триллионов бродящих по Галактике планет без родительских звезд вообще. Большинство этих объектов не находятся на орбите, пересекающей орбиту Солнца; они либо слишком близко, в направлении галактического утолщения, либо слишком далеко, находясь далеко за самым дальним расстоянием, которое Солнце проходит от центра галактики.

Известные тела в наших окрестностях движутся со скоростью от нескольких до нескольких десятков километров в секунду относительно Солнца. С течением времени этот гравитационный танец может привести многие объекты слишком близко к зоне нашего комфорта.

Это изображение показывает расположение ближайших звездных систем за пределами Солнечной системы, с центром в Солнце. Удваивая радиус до объектов измерения, вы охватываете в восемь раз больше объема, поэтому возможность видеть хотя бы чуть-чуть дальше значительно увеличивает ваши шансы обнаружить что-то примечательное, даже если вы ищете системы редкого типа. Примерно каждые несколько сотен тысяч лет звезда проходит в пределах 120 000 а.е. (чуть меньше 2 световых лет) от Земли: в пределах оцениваемого размера облака Оорта.

Credit: Andrew Z. Colvin/Wikimedia Commons

Это потому что наша Солнечная система не только:

• Солнце,

• планеты, вращающиеся вокруг Солнца, и луны, вращающиеся вокруг этих планет,

• а также пояс астероидов и пояс Койпера, последний из которых состоит из объектов, простирающихся примерно до 100 астрономических единиц (а.е.) от Солнца, то есть в 100 раз больше расстояния от Земли до Солнца.

В дальних окраинах пояса Койпера, который находится за пределами орбиты нашей последней крупной планеты, плотность объектов сильно снижается. В конце пояса начинается рассеянный диск объектов, который может простираться на сотни астрономических единиц от Солнца. Затем, немного более чем на 1000 а.е. от Солнца, рассеянный диск начинает переходить во внутреннее облако Оорта, которое представляет собой сферическую коллекцию примитивных объектов, богатых летучими веществами, оставшимися после формирования Солнечной системы. Облако Оорта, хотя и невероятно разреженное, также огромно и простирается до почти 2 световых лет (или ~120 000 а.е.) от Солнца во всех направлениях, и, вероятно, состоит по меньшей мере из многих миллионов больших, массивных, богатых льдом тел.

Как пояс астероидов, пояс Койпера и рассеянный диск содержат объекты в резервуаре, так должен существовать богатый объектами резервуар в тысячах астрономических единиц от Солнца: облако Оорта. Этот резервуар объектов распределен сферически и примерно раз в несколько сотен тысяч лет претерпевает гравитационные встречи с звездами и коричневыми карликами.

Credit: S. Alan Stern, Nature, 2003

Хотя пояс Койпера - место происхождения самых известных периодических комет, таких, как кометы Галлея и Свифта-Таттла, они наиболее известны потому, что возвращаются снова и снова в приемлемых для человека временных рамках - во временных интервалах, варьирующихся от нескольких десятилетий до пары веков. Хотя известно несколько десятков таких периодических комет типа Галлея, у большинства комет, появляющихся в нашей Солнечной системе, афелий (самая дальняя точка от Солнца) находится не в поясе Койпера а на гораздо больших расстояниях.

Известно более 100 комет, которые углубляются далеко в рассеянный диск между поясом Койпера и облаком Оорта. Мы знаем также о многих сотнях комет на почти параболических орбитах, где им потребуется несколько тысяч или даже десятков тысяч лет для совершения полного оборота, в то время как наибольшее количество известных комет находится на полностью гиперболических орбитах, которые происходят из облака Оорта и впоследствии будут выброшены из Солнечной системы, навсегда покинув Солнце. Большинство известных комет, следовательно, не происходят из пояса Койпера, но по той или иной причине возникают из облака Оорта.

Иллюстрация внутреннего и внешнего облаков Оорта, окружающих наше Солнце. В то время как внутреннее облако Оорта имеет форму тора, внешнее облако Оорта сферическое. Истинный размер внешнего облака Оорта может быть меньше 1 светового года или больше 3 световых лет; здесь есть огромная неопределенность. Любой массивный объект, проходящий через облако Оорта, имеет значительный шанс нарушить траектории близких к себе объектов.

Credit: Pablo Carlos Budassi/Wikimedia Commons

Существует несколько возможных причин, по которым кометы могут появиться из облака Оорта. Два объекта облака Оорта могут прийти в тесное гравитационное взаимодействие или даже столкновение по касательной, что изменит их скорость и угловой момент и отправит один из них во внутреннюю часть Солнечной системы. Межзвездный объект, такой как газ, пыль, вспышка излучения или даже волна давления, может провзаимодействовать с одним из объектов, изменив его орбиту и отправив его в направлении внутренней Солнечной системы.

Но самой распространенной причиной — по крайней мере, насколько мы знаем — вероятно, является гравитационное взаимодействие со вторгающимся объектом: бродячей планетой, неудавшейся звездой, настоящей звездой или остатком звезды. Эти встречи происходят намного чаще, чем мы раньше думали; когда они происходят, они будут нарушать орбиты почти каждого объекта облака Оорта, на который они оказывают большую гравитационную силу, чем Солнце.

Простая формула для определения "расстояния, на которое должен подойти вторгающийся объект": оно пропорциональна квадратному корню из отношения массы объекта к массе Солнца, что означает:

• для проходящего объекта с массой Солнца, ему нужно быть так же близко, как и Солнце,

• для красного карлика (примерно 10% массы Солнца), ему нужно подойти примерно на треть так близко, как Солнце,

• для планеты с массой Юпитера (около 0,1% массы Солнца), ему нужно пройти в пределах около 3% расстояния до Солнца,

• и для планеты с массой Земли (около 0,003% массы Солнца), ему нужно пройти в пределах около 0,2% расстояния до Солнца.

График, показывающий вероятность прохождения звезды Млечного Пути на определенном расстоянии от Солнца. Это логарифмический график, на котором расстояние указано на оси y, а на оси x - сколько времени обычно нужно ждать, чтобы произошло такое событие. Черные дыры примерно в 1000 раз встречаются реже, чем звезды, но коричневые карлики и бродячие планеты могут быть даже более распространенными во Вселенной.

Credit: E. Siegel

Учитывая количество звезд в галактике и скорость, с которой они перемещаются относительно друг друга, мы можем вычислить вероятность того, что звезда пройдет внутри облака Оорта, которое простирается на расстояние около 120 000 астрономических единиц от Солнца. Может показаться удивительным, но ответ составляет примерно один раз в несколько сотен тысяч лет. Если мы добавим сюда блуждающие планеты и коричневые карлики - принимая во внимание предположения о том, сколько таких объектов на самом деле существует в Галактике - эта частота может увеличиться до одного раза в несколько тысячелетий. Хотя более близкие столкновения…

• внутри внутреннего облака Оорта,

• по касательной к рассеянному диску,

• или даже в поясе Койпера,

могут быть весьма редкими, при этом последнее, вероятно, и не произошло ни разу за всю историю Солнечной системы, эти большие межзвездные массы должны регулярно возмущать наше облако Оорта.

И, хотя это событие никогда не приведет к чему-то, сравнимому с интенсивной бомбардировкой в течение первых 600 миллионов лет истории Солнечной системы, тем не менее, оно может создать другое, чуть менее зрелищное явление, которое, впрочем, может стать катастрофой для всех обитателей Земли: кометный шторм.

После прохождения большой массы через облако Оорта в конечном итоге последует шторм (или "душ") из комет, когда количество кометных объектов во внутренней Солнечной системе, включая те, которые представляют угрозу для внутренних планет, резко увеличится по сравнению с обычным.

Credit: NASA/JPL-Caltech

Подумайте о том, что происходит, когда объект проходит через облако Оорта. В общем, вы можете провести вокруг его траектории цилиндр, радиус которого определяется квадратным корнем из отношения его массы к массе Солнца. Орбита любого объекта внутри этого цилиндра, будет возмущена проходящим, массивным объектом, и - это ключевой момент - направление, в котором она изменится так же, как и количество кинетической энергии, приобретенной или потерянной объектом, будет совершенно невозможно предсказать.

Некоторые из этих измененных объектов останутся в облаке Оорта; некоторые будут сталкиваться с другими объектами облака Оорта, создавая новые обломки. А какие-то будут выброшены совсем из Солнечной системы, где они будут дрейфовать в межзвездном пространстве.

Некоторая часть этих объектов, возможно, от 1 до 5% из них, займут траектории, которые в конечном итоге приведут их внутрь орбиты Нептуна. Некоторые из них даже приблизятся к Солнцу на расстояние 1 астрономической единицы, где они представляют потенциальную угрозу для Земли. Единственный заслон - это отсрочка реакции: с момента, когда массивный объект проходит через облако Оорта и гравитационно влияет на его объекты, потребуется около 2 миллионов лет, чтобы эти объекты вошли во внутреннюю Солнечную систему.

70 000 лет назад через облако Оорта прошла звездная пара, состоящая из красного и коричневого карлика под названием звезда Шольца. Эта пара была настолько тусклая, что ее обнаружили совсем недавно. Однако, в отличие от изображенного на этой иллюстрации, она не могла быть видна невооруженному глазу в то время. Сейчас она находится примерно в 22 световых годах от нас. Некоторые другие звезды в ближайшем будущем пройдут еще ближе.

Credit: José A. Peñas/SINC

Важно помнить, что мы все еще обнаруживаем объекты с низкой массой:

• самые тусклые красные карлики и красные карлики, находящиеся более чем на 50-100 световых годах от нас,

• бурые карлики, находящиеся более чем на 20 световых годах,

• и блуждающие планеты практически всех масс и на всех расстояниях.

Однако, если мы посмотрим на ближайшие известные нам звезды и воссоздадим их движение относительно движения нашей Солнечной системы, мы сможем восстановить как последний близкий проход звезды через наше облако Оорта, так и следующий ближайший предсказуемый проход звезды через наше облако Оорта.

Около 70 000 лет назад тусклая двойная система, состоящая из красного карлика (около 10% от массы Солнца) и коричневого карлика (около 6% от массы Солнца), прошла на расстоянии 52 000 астрономических единиц от Солнца: меньше, чем 1 световой год и определенно в пределах облака Оорта. Эта звезда - звезда Шольца или WISE 0720−0846, -  вероятно, двигалась по траектории, которая нарушила движение тысяч и тысяч больших объектов облака Оорта (около 1 километра или больше), и вероятно, что примерно через 2 миллиона лет, в течение десятков тысяч лет, мы увидим значительное увеличение числа комет, проникающих в нашу внутреннюю Солнечную систему из-за прохождения этой звезды.

Хотя многие из ближайших, самых ярких звезд к нашему Солнцу приблизятся в течение следующих десятков и сотен тысяч лет, ближайшей известной нам встречей, которую мы можем предсказать, станет событие, которое произойдет примерно через 1,3 миллиона лет, когда Gliese 710 пройдет на расстоянии около 10 000 астрономических единиц от нашего Солнца. Кометный шторм или кометный дождь, которые она вызовет, могут серьезно повлиять на Землю.

Credit: Corey Powell/Twitter

Но гораздо более значимое событие уже намечается на горизонте: примерно через 1,3 миллиона лет относительно молодая звезда Gliese 710, масса которой составляет около 57% массы Солнца, приблизится к Солнцу на расстояние около 10 000 астрономических единиц, пройдя от внешнего Облака Оорта до внутреннего Облака Оорта, прежде чем снова уйти. Учитывая гораздо большую массу Gliese 710 по сравнению с звездой Шольца, мы действительно можем ожидать так называемого "кометного шторма" или "кометного дождя" после прохождения этой звезды.

В 2016 году астрономы Филип Берски и Петр А. Дыбчинский определили, что будущая встреча этой звезды с нашим Облаком Оорта станет наиболее деструктивной в записанной и прогнозируемой будущей истории Солнечной системы. Риск крупного столкновения значительно возрастет в результате этой встречи, что может вызвать беспрецедентное зрелище в ночном небе Земли: в максимуме - около одной видимой невооруженным глазом кометы каждый месяц на протяжении многих тысяч лет.

Эта комета, сфотографированная в 2015 году, стала достаточно яркой, чтобы достичь +4 звездной величины: видимой невооруженным глазом даже при довольно сильно загрязненном светом условиях. Хотя на Земле сейчас наблюдается менее одной кометы в год, видимой невооруженным глазом, кометный дождь может увеличить этот показатель в 10-100 раз или даже больше, в зависимости от того, насколько сильно проходящий объект возмущает Облако Оорта.

Credit: John Vermette / MIT News

Хотя черные дыры более массивны, чем звезды и коричневые карлики, которые, как мы знаем, могут вызвать хаос в нашей Солнечной системе, они гораздо реже встречаются, и о наличии близких черных дыр (в пределах 1000 световых лет) нам ничего не известно. Вероятность того, что черная дыра пройдет в пределах нашего Облака Оорта, примерно в 1000 раз меньше, чем вероятность прохождения звезды, поэтому вероятно, что такие события произошли несколько раз за 4,5 миллиарда лет истории нашей Солнечной системы, но вряд ли от этих ранних событий остались какие-либо кометы, движущиеся по траектории, угрожающей Земле.

Однако, есть вполне реальный риск прохождения через Облако Оорта обычных звезд, коричневых карликов и даже блуждающих планет, с катастрофическими последствиями для планет внутренней части Солнечной системы через пару миллионов лет после этого.

Одна тревожная мысль заключается в том, что звезды и коричневые карлики низкой массы, которые прошли через Солнечную систему примерно 2 миллиона лет назад, и теперь находятся настолько далеко от нас — на расстоянии в несколько сотен световых лет — что они больше не обнаруживаются с помощью современной астрономической технологии. Вполне вероятно, что в ближайшем будущем мы столкнемся с серией кометных штормов, причина которых не будет установлена, и что эти возмущенные объекты Облака Оорта уже где-то в пути. Только время и расширение программ наблюдений позволят нам оценить настоящие риски для планеты Земля от прохождения массивных объектов по окраинам нашей Солнечной системы.

Ссылки:
https://en.wikipedia.org/wiki/Gliese_710

https://en.wikipedia.org/wiki/Scholz%27s_Star 

https://bigthink.com/starts-with-a-bang/black-hole-swallow-earth/ 

https://www.aanda.org/articles/aa/abs/2016/11/aa29835-16/aa29835-16.html 

Первые радиоволны, принятые от Сверхновой типа Ia

Художественное изображение аккреции богатого гелием материала звезды-компаньона на белый карлик. До взрыва с компаньона снимается большое количество материала. Исследовательская команда надеется прояснить связь между излучаемыми сильными радиоволнами и этим снятым материалом. 

(Кредит: Адам Макаренко / W. M. Keck Observatory)

Национальная Обсерватория Японии, 18 мая 2023 года

Впервые астрономы наблюдали радиоволны, испускаемые сверхновой типа Ia, что дает важную информацию для понимания механизма взрыва белых карликов.

Сверхновая типа Ia (One-A) - это ядерный взрыв белого карлика. Этот тип сверхновой хорошо известен; астрономы используют такие сверхновые для измерения космологических расстояний и расширения Вселенной. Однако механизм взрыва сверхновых типа Ia плохо изучен. Одиночные белые карлики не взрываются, поэтому считается, что накопление массы от соседней звезды-компаньона играет роль спускового механизма взрыва. Накопленная масса - это внешний слой звезды-компаньона обычно состоящий, в основном, из водорода. Считалось, что белый карлик может также аккумулировать и гелий компаньона, потерявшего свой внешний слой водорода.

Когда белый карлик срывает материю своей компаньонской звезды, на него падает не вся эта материя; часть ее образует облако околозвездного материала вокруг двойной звездной системы. Ожидается, что, когда белый карлик взрывается в облаке околозвездного материала, ударные волны от взрыва, проходящие через околозвездный материал, возбуждают атомы, заставляя их излучать сильные радиоволны. Однако, хотя уже наблюдали множество сверхновых типа Ia, взрывавшихся в облаке околозвездного материала, до сих пор астрономам еще не удавалось получать связанные с этим событием радиоволны.

Credit: Adam Makarenko/W. M. Keck Observatory

Международная группа исследователей, включающая участников из Стокгольмского университета и Национальной астрономической обсерватории Японии, провела подробные наблюдения сверхновой типа Ia, которая взорвалась в 2020 году. Они обнаружили, что ее окружал околозвездный материал, состоящий в основном из гелия, а также смогли детектировать приходящие от нее радиоволны. Сравнение наблюдаемой мощности радиоволн с теоретическими моделями показало, что исходный белый карлик аккумулировал материал со скоростью около 1/1000 массы Солнца в год. Это первая подтвержденная сверхновая типа Ia с накоплением массы от звезды-компаньона с внешним слоем, состоящим в основном из гелия.

Ожидается, что это наблюдение радиоволн от богатой гелием сверхновой типа Ia углубит наше понимание механизма взрыва и условий перед сверхновой типа Ia. Теперь команда планирует искать радиоизлучение от других сверхновых типа Ia, чтобы прояснить эволюцию, которая приводит к взрыву.

Результаты были опубликованы в журнале Nature 17 мая 2023 года:  Kool et al. “A radio-detected Type Ia supernova with helium-rich circumstellar material” .

Фото дня. WR134 Кольцо

Image Credit & Copyright: Craig Stocks

APOD, 18 мая 2023 года

Сделанный с использованием узкополосных фильтров, этот космический снимок покрывает поле зрения примерно размером с полную Луну в пределах границ созвездия Лебедь. Он подчеркивает яркий край кольцевидной туманности, который выделяется благодаря свечению ионизированных газов серы, водорода и кислорода. Встроенные в межзвездные облака газа и пыли региона, сложные светящиеся дуги - это стенки пузырей или оболочек материала, выдуваемых ветром от звезды Вольфа-Райе WR 134, самой яркой звезды близ центра кадра. 

Оценки расстояния помещают WR 134 примерно на 6000 световых лет от нас, что делает кадр шириной более 50 световых лет. Сбрасывая свои внешние оболочки в мощных звездных ветрах, массивные звезды Вольфа-Райе сгорают на своем ядерном топливе с поразительной скоростью и завершают этот последний этап эволюции массивной звезды в захватывающем взрыве сверхновой. Звездные ветра и сверхновые обогащают межзвездный материал тяжелыми элементами, которые будут включены в будущие поколения звезд. 

Webb нашел воду и очередную загадку на комете из Главного Пояса

ЕКА, 15 мая 2023 года

Космический телескоп Джеймса Уэбба NASA/ESA/CSA снова обеспечил долгожданный научный прорыв, на этот раз для ученых, изучающих происхождение воды в Солнечной системы, буквально создавшей жизнь на Земле. Используя инструмент NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) телескопа Уэбба, астрономы впервые подтвердили наличие водяного пара у кометы в Главном Астероидном Поясе, доказав, что вода из первоначальной Солнечной системы может сохраняться в этой области пространства в виде льда. Но это открытие сопровождается новой загадкой: в отличие от других комет, у кометы 238P/Read не обнаружено углекислого газа.

"Наш мир, пропитанный водой, кишащий жизнью и уникальный во Вселенной, насколько нам известно, представляет собой нечто загадочное - мы не знаем, откуда здесь вся эта вода", - сказала Стефани Милам, заместитель главного научного сотрудника проекта Уэбба по планетарной науке и соавтор исследования, где сообщается о этой находке. "Понимание истории распределения воды в Солнечной системе поможет нам понять другие планетные системы и ответить на вопрос, могут ли они быть на пути к появлению планеты, похожей на Землю", - добавила она.

Комета Рид из главного астероидного пояса является объектом, который периодически показывает гало или кому и хвост, как у кометы; это новый класс астрономических объектов, и комета Рид была одной из трех первоначальных комет, использованных для создания этой категории. Ранее считалось, что все кометы происходят из пояса Койпера и облака Оорта, за орбитой Нептуна, где их льды могут сохраняться подальше от Солнца. Замерзший материал, который испаряется при приближении к Солнцу, дает кометам их характерную кому и хвост, отличающий их от астероидов. Ученые долго предполагали, что водный лед может сохраняться и в "теплом" астероидном поясе, внутри орбиты Юпитера, но окончательно удалось это доказать только при помощи телескопа Webb.

"В прошлом мы видели много объектов в Главном Поясе со всеми характеристиками комет, но только с этими точными спектральными данными от Уэбба мы можем сказать - да, это определенно водный лед, который создает такой эффект", - объяснил астроном Майкл Келли из Университета Мэриленда, ведущий автор исследования.

"С этими результатами наблюдений Уэббом кометы Рид мы теперь сможем продемонстрировать, что водный лед из ранней Солнечной системы сохраняется и в астероидном поясе", - сказал Келли.

Больше всего удивило отсутствие углекислого газа. Обычно этот газ составляет около 10 процентов легко испаряющегося под воздействием Солнечного тепла материала кометы.

Научная группа предлагает два возможных объяснения отсутствия углекислого газа.

Одно из объяснений заключается в том, что углекислый газ все-таки образовался при формировании кометы, но впоследствии она потеряла его из-за высоких температур.

"Пребывание в главном астероидном поясе долгое время может привести к постепенному рассеянию углекислого газа на протяжении миллиардов лет - ведь CO2 испаряется легче, чем водный лед", - говорит Келли.

В качестве альтернативы, по его словам, комета Рид могла образоваться в особенно теплом участке Солнечной системы, где соединения CO2 просто не сформировались.

Следующим шагом будет расширение исследования, чтобы сравнить комету Ридд с другими кометами Главного Астероидного Пояса, говорит астроном Хайди Хаммель из Ассоциации университетов для исследований в области астрономии (AURA), ответственный за гарантированные наблюдения Уэбба за объектами Солнечной системы и соавтор исследования. "Эти объекты в астероидном поясе слишком малы и тусклы, но с Уэббом мы наконец сможем увидеть, что с ними происходит, и сделать некоторые выводы. Есть ли в наличии углекислый газ у других комет главного астероидного пояса или нет? В любом случае, будет интересно узнать", - сказала Хаммель.

Соавтор Милам представляет себе возможности проведения исследования даже ближе к дому. "Теперь, когда Уэбб подтвердил, что вода сохраняется в виде льда так близко, прямо в Главном Астероидном Поясе, было бы увлекательно продолжить это открытие миссией по сбору образцов и узнать, что еще могут рассказать нам кометы главного астероидного пояса".

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Ссылки:

• Коллекция первых фотографий Webb
• Научная статья

PGC 1000273: Астрономы обнаружили необычную систему галактик с длинным хвостом из пыли и звезд

Галактика "Воздушный змей" и ее спутник, Mrk 0926. На хвосте отмечены примечательные детали от a до j. Также отмечена потенциальная разрушенная галактика, "Воздушный змей A". Изображение получено из публичного архива Legacy Survey и представлено в полосе 𝑔. 

Линия в нижнем правом углу показывает длину 1 угловой минуты или эквивалентную физическую длину на расстоянии до "Воздушного змея" - 54 кпк. 

Авторы: Zaritsky и др., 2023 г.

phys.org, 11 мая 2023 года

Научная статья доступна здесь

Международная команда астрономов сообщает о обнаружении новой загадочной галактической системы в рамках обзоров DESI Legacy Imaging. Новообнаруженная система состоит из пары галактик и протяженного высокофокусированного хвоста из газа и звезд. Пре-принт статьи об этом открытии был опубликован 2 мая на сервере arXiv (см. ссылку выше).

Хвосты галактик могут быть свидетельством процессов или событий, влияющих на трансформацию галактик. Изучение этих особенностей может помочь нам лучше понять, как формируются и эволюционируют галактики.

Группа астрономов под руководством Денниса Зарицкого из Университета Аризоны в Тусоне, Аризона, обнаружила новый необычный галактический хвост с рядом интересных особенностей. Хвост связан с двойной галактической системой.

В первую очередь, исследователи случайно обнаружили новую галактику S0/a, видимую под прямым углом, которая получила обозначение PGC 1000273, в ходе поиска галактик с низкой поверхностной яркостью (LSB). Из-за своей морфологии PGC 1000273 получила прозвище "Воздушный змей", и наблюдения показали, что она находится примерно в 610 миллионах световых лет от нас.

Кроме того, была найдена галактика-компаньон для "Воздушного змея", находящаяся примерно в 186 000 световых лет от нее. Эта галактика, обозначенная как PGC 070409 или Mrk 0926, обладает активным галактическим ядром (AGN). У системы "Воздушный змей" - Mrk 0926 также обнаружен длинный галактический хвост, состоящий из газа и звезд, который содержит маленькую галактику, получившую название "Воздушный змей A", которая, впрочем, не показывает признаков продолжающегося образования звезд.

"Мы представляем открытие необыкновенного хвоста, исходящего из того, что мы назвали галактикой 'Воздушный змей'," - написали исследователи в статье.

У хвоста обнаружена длина около 1240 световых лет в проекции, с отношением длины к ширине 40/1. Изображения показывают, что все обнаруженные вдоль хвоста узлы излучения рассеяны в пределах 3 градусов.

Таким образом, длина, ширина и прямолинейность новооткрытой структуры делают ее необычным примером галактического хвоста. "Воздушный змей" - самый длинный обнаруженный до сих пор в оптическом диапазоне галактический хвост. Единственные еще более длинные галактические структуры - это некоторые обнаруженные в радиодиапазоне системы с "головой и хвостом", которые могут достигать длины более 2000 световых лет.

"Воздушный змей" удивителен тем, что он достаточно богат газом, чтобы поддерживать образование звезд вдоль всей своей длины, хотя он исходит из галактики типа S0/a, которая, как считается, бедна газом. Более того, хвост находится в галактической среде с низкой плотностью, где рядом нет ни скопления, ни группы; просто в двойной галактической системе, о которой известно, что обе ее галактики имеют активные галактические ядра (AGN).

Пытаясь объяснить происхождение этого протяженного хвоста, авторы статьи пришли к выводу, что наиболее вероятным сценарием является тот, в котором трехстороннее столкновение между "Воздушным змеем", Mrk 0926 и "Воздушным змеем A" привело к выбросу наименьшей галактики.

"Мы предполагаем, что хвост образовался в результате трехстороннего взаимодействия, в результате которого галактика с наименьшей массой была выброшена с большой скоростью.... В результате она приобрела гиперболическую орбиту, которая и объясняет прямолинейность поля ее осколков и узость хвоста", - заключили исследователи.

Комментарий переводчика: первым переведенным нами роликом Европейской Южной Обсерватории ESO, который вышел на нашем канале в волосатые доисторические времена почти 15 лет назад, был "ESOCAST 1. Галактика-комета" - примерно о таком же явлении... Гравитация неисправима, и работает во всех уголках Вселенной одинаково

Телескоп ESO открывает новые виды обширных областей звездообразования

ESO, 11 мая 2023 года

Научная статья

Используя телескоп VISTA, принадлежащий Европейской южной обсерватории (ESO), астрономы создали обширный инфракрасный атлас пяти ближайших звездных яслей, скомпоновав более одного миллиона изображений. Эти большие мозаики показывают звезды, формирующиеся в густых облаках пыли. Благодаря этим наблюдениям, у астрономов появился уникальный инструмент для исследования сложной проблемы процесса рождения звезд.

"На этих изображениях мы можем обнаружить даже самые слабые источники света, например, звезды, масса которых намного меньше массы Солнца, открывая объекты, которые никто раньше не видел", - говорит Стефан Майнгаст, астроном из Венского университета в Австрии и ведущий автор нового исследования, опубликованного сегодня в журнале "Astronomy & Astrophysics". "Это позволит нам понять процессы, превращающие газ и пыль в звезды".

Звезды формируются, когда облака газа и пыли сжимаются под действием собственного гравитационного поля, но детали этого процесса пока не полностью понятны. Сколько звезд рождается из одного облака? Насколько они массивны? У скольких звезд будут планеты?

Чтобы ответить на эти вопросы, команда Майнгаста провела обзор пяти ближайших областей звездообразования с помощью телескопа VISTA в обсерватории ESO в Паранале, Чили. Используя инфракрасную камеру VIRCAM на VISTA, команда регистрировала свет, исходящий из глубины облаков пыли. "Пыль скрывает эти молодые звезды от наших глаз, делая их практически невидимыми. Только на инфракрасных длинах волн мы можем заглянуть глубоко в эти облака, изучая звезды на стадии формирования," объясняет Алена Роттенштайнер, аспирантка Венского университета и соавтор исследования.

Обзор VISIONS занимался областями звездообразования в созвездиях Орион, Змееносец, Хамелеон, Южная Корона и Волк. Эти области находятся на расстоянии менее чем в 1500 световых годах от нас и настолько большие, что они охватывают огромную область на небе. Диаметр поля зрения камеры VIRCAM больше, чем три полных Луны, что делает ее уникально подходящей для картографирования этих огромных областей.

Команда получила более миллиона изображений за пять лет. Отдельные изображения затем были скомпонованы в представленные здесь большие мозаики, которые открывают огромные космические пейзажи. На этих детализированных панорамах видны темные участки пыли, светящиеся облака, новорожденные звезды и далекие звезды Млечного Пути.

Поскольку одни и те же области наблюдались неоднократно, данные VISIONS также позволят астрономам изучить, как движутся молодые звезды. «С помощью VISIONS мы наблюдаем за этими младенцами-звездами в течение нескольких лет, что позволяет нам измерить их движение и узнать, как они покидают родительские облака», - объясняет Жоао Алвес, астроном из Венского университета и руководитель проекта VISIONS. Это не простое достижение, поскольку видимое с Земли смещение этих звезд такое же маленькое, как ширина человеческого волоса, видимого с расстояния 10 километров. Эти измерения движения звезд дополняют те, которые были получены в рамках миссии Европейского космического агентства Gaia на видимых длинах волн, где молодые звезды скрыты за толстыми занавесами пыли.

Атлас VISIONS будет занимать астрономов на протяжении многих лет. "Здесь есть огромная долгосрочная ценность для астрономического сообщества, поэтому ESO проводит общедоступные обзоры, такие как VISIONS," - говорит Моника Петр-Гоценс, астроном из ESO в Гархинге, Германия, и соавтор данного исследования. Более того, VISIONS заложит основу для будущих наблюдений с использованием других телескопов, таких как Extremely Large Telescope (ELT) от ESO, который в настоящее время строится в Чили и начнет работу в следующем десятилетии. "ELT позволит нам приблизиться к отдельным областям, предоставляя ранее неизвестные нам детали формирующихся там звезд", - заключает Майнгаст.

M84. "H" значит "неонка"

Источник:

Chandra, 4 мая 2023 года

X-ray: NASA/CXC/Princeton Univ/C. Bambic et al.; Optical: SDSS; Radio: NSF/NRAO/VLA/ESO; Image processing: NASA/CXC/SAO/N.Wolk

• В галактике Мессье 84 (M84) есть структура в форме буквы "H", которую можно увидеть благодаря горячему газу.
• Струи, исходящие из огромной черной дыры в сердце галактики, создали пустоты в горячем газе в разных направлениях.
• Чтобы показать это явление, данные на рентгеновских лучах от космической обсерватории Чандра NASA (розовый цвет) были совмещены с данными радиодиапазона от VLA (синий цвет).
• Этот результат помогает нам лучше понять, как струи могут влиять на огромную черную дыру и ее окружение.

В центре массивной эллиптической галактики находится гигантская черная дыра, которая оставляет свой знак, как нам кажется, в виде буквы Н, в рентгеновском диапазоне вокруг черной дыры.

Эта структура в форме буквы "H" обнаружена на новой детализированной рентгеновской карте газа высокой температуры вокруг галактики Мессье 84 (M84).

Когда газ попадает в гравитационное поле черной дыры, часть его упадет в бездну, и больше его никто не увидит. Однако, часть газа избегает этой участи и вместо этого выбрасывается из черной дыры в виде струй частиц. Эти струи могут вырезать полости в горячем газе, окружающем черную дыру. С учетом ориентации струй относительно Земли и плотности горячего газа, полости в M84 образуют нечто напоминающее букву "H". H-образная структура в газе является примером парейдолии, когда люди видят знакомые формы или узоры в случайных данных. Парейдолия может возникать во всех видах данных, от облаков до скал и астрономических изображений.

Астрономы использовали обсерваторию NASA Чандра для создания карты горячего газа (розового цвета) внутри и вокруг M84, вплоть до самой черной дыры в центре галактики, в радиусе около 100 световых лет. Этот газ излучает при температурах в десятки миллионов градусов, что делает его доступным для наблюдения, в основном, в рентгеновских лучах. Огромная буква "H" высотой около 40 000 световых лет, что составляет примерно половину Млечного Пути. Радиоизображение от Национального научного фонда Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) (синего цвета) показывает струи, направленные от черной дыры. Оптические данные из Sloan Digital Sky Survey (белым цветом) показывают M84 и соседние галактики. Буква H и позиция черной дыры помечены на карте. Подписи и графика показывают увеличенный образ области, отмеченной квадратом, с отдельными метками для галактики и струй на оптических и радиоизображениях соответственно.

X-ray: NASA/CXC/Princeton Univ/C. Bambic et al.; Optical: SDSS; Radio: NSF/NRAO/VLA/ESO; Image processing: NASA/CXC/SAO/N.Wolk

Исследователи, изучающие M84 с помощью Чандра и VLA, обнаружили, что струи могут влиять на поток горячего газа даже больше, чем гравитационное притяжение самой черной дыры. Так, например, команда считает, что вещество падает к черной дыре с севера — по направлению струи, видимой в радиоволнах — примерно в 500 масс Земли каждый год, что в четыре раза меньше по сравнению с направлениями на восток и запад. Одной из возможностей является то, что газ поднимается по направлению струи из-за полостей, замедляя скорость падения газа на черную дыру.

Авторы применили модель, которая называется "аккреция Бонди" - когда все вещество на определенном расстоянии от черной дыры, фактически внутри сферы, находится достаточно близко, чтобы подвергаться воздействию гравитации черной дыры и начинать падать внутрь с одинаковой скоростью со всех направлений. (Пунктирный круг на увеличенном изображении центрирован на черной дыре и показывает приблизительное расстояние от черной дыры, где газ должен начать падать внутрь.) Этот эффект назван в честь ученого Германа Бонди, а аккреция относится к веществу, падающему к черной дыре. Новые результаты показывают, что аккреция Бонди не происходит в M84, потому что вещество не падает к черной дыре равномерно со всех направлений.

M84 является "родственником" галактики Messier 87 (M87), в которой находится первая черная дыра, чье изображение было получено с помощью глобальной сети телескопов Event Horizon Telescope, и, как и M87, является членом Скопления Девы. Сверхмассивные черные дыры в M84, а также в нашей галактике, M87, NGC 3115 и NGC 1600, являются единственными, которые находятся достаточно близко к Земле или достаточно массивны, чтобы астрономы могли видеть детали на изображениях Чандра, которые находятся так близко к черной дыре, что газ должен падать внутрь. Как и черная дыра в M87, черная дыра в M84 создает струю частиц; однако источник рентгеновских лучей от материала, находящегося еще ближе к черной дыре, в десять раз слабее для M84. Это позволяет более подробно изучать газ, падающий к черной дыре в M84, который находится дальше, что предотвращает перегрузку слабых рентгеновских лучей, излучаемых этим газом, блеском рентгеновских лучей от источника.

Статья, описывающая эти результаты, появилась в ежемесячном издании "The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society", и предварительный вариант доступен здесь. Исследование проводилось под руководством Кристофера Бамбика, аспиранта Принстонского университета. Среди других авторов - Хелен Расселл (Университет Ноттингема, Великобритания), Кристофер Рейнольдс (Институт астрономии, Кембридж, Великобритания; Университет Мэриленда, Колледж-Парк), Энди Фабиан (Институт астрономии), Брайан Макнамара (Университет Ватерлоо, Канада; Ватерлоо-центр астрофизики, Канада) и Пол Нулсен (Центр астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт).

Описание визуализации:

Эта композитная визуализация объединяет рентгеновские, радио и оптические изображения горячего газа, струй частиц и галактики с невидимой черной дырой. Удивительно, но получившееся изображение напоминает неоновую розовую заглавную букву 'H' с белым пятном на перекладине, опирающуюся на вертикальную, неоново-синюю подушку, плавающую в темноте космоса.

Белое пятно на перекладине - это галактика Messier 84. Неоновый розовый цвет в форме заглавной буквы H представляет газ, нагретый до нескольких миллионов градусов. Неоновый синий цвет в подушке за ним представляет собой струи частиц, производимые невидимой черной дырой в центре галактики.

Здесь две неоново-синие струи вырываются в противоположных направлениях из ярко-белой галактики M84. Одна направлена вверх, другая - вниз. Концы синих струй создают вид вертикальной, неровной синей подушки. Эти мощные струи вытеснили облака горячего газа, окружающие черную дыру в центре M84. Оставленные ими отверстия заставляют розовый газ напоминать заглавную букву 'H'. Перекладина остается в центре неоново-розового облака, окружающего яркую белую галактику в его ядре.

Частицы газа, отображенные в неоново-розовом цвете, украшают черный фон, словно брызги с кисти художника. Вокруг внешней части изображения видны другие галактики, изображенные в белом цвете.

О пользе изучения старых данных