Гравитационная линза в действии

Квазар на переднем плане (синего цвета) работает как линза по отношению к галактике (красного цвета).

Обсерватория КЕК

Камуэла, Гавайи: Открыт первый квазар, работающий как гравитационная линза, увеличивающая очень далекую галактику. Открытие может дать новый метод наблюдения далеких объектов Вселенной.

Квазары - высокоэнергетические объекты исключительно высокой светимости, производящие энергии в тысячи раз больше, чем обычная галактика вроде Млечного Пути. Считается, что они могут подпитываться сверхмассивными черными дырами, находящимися в их ядрах. Вследствие того, что квазары такие яркие, астрономы получают очень мало информации об их галактиках.

“Это примерно как смотреть на ярко светящие фары автомобиля и пытаться определить цвет их обода,” говорит астроном Фредерик Курбин (Frederic Courbin) из Политехнического Института Лозанны в Швейцарии.

Новая, "обратная" гравитационная линза квазар-галактика, о которой Курбин и его коллеги пишут в журнале Астрономия и Астрофизика от 16 июля, дает новый метод получения информации о свойствах галактики- например, ее массе. Это важно для изучения связи галактики с ее центральной сверхмассивной черной дырой.

Согласно Общей Теории Относительности, гравитационная линза создается, когда большая масса - например, квазар, большая галактика или скопление галактик - проходит на луче нашего зрения перед удаленной галактикой. Свет удаленной галактики изгибается и меняет свое направление, и наблюдатель на Земле видит несколько близких друг к другу увеличенных изображений.

Первый раз астрономы увидели гравитационную линзу (квазар позади галактики) в 1979 году, и с тех пор было обнаружено много подобных объектов, для которых удалось вычислить массу.

Но до сих пор не было ни одного примера, когда галактика фона увеличивалась массивной галактикой, содержащей квазар, на переднем плане.

“Мы были восхищены, увидев как работает эта концепция,” говорит Джордж Мейлан (Georges Meylan), руководитель команды. “Это открытие демонстрирует, какую пользу могут принести гравитационные линзы как астрофизический инструмент.”

Для поиска квазаров-линз астрономы из Швейцарской Политехники и Калтеха провели поиск в большой базе данных Цифрового исследования неба Sloan. Команда выбрала несколько кандидатов, которые могли быть обратной линзой квазар-галактика.

Используя 10-метровый телескоп КЕК и камеру близкого инфракрасного диапазона (NIRC-2), с лазерной искусственной звездой (адативная оптика), астрономы изучили отобранных кандидатов. И один кандидат показал признаки изображений галактики фона.

С 10-метровым телескопом Кек и Спектрографом Низкого Разрешения LRIS, команда определила, что квазар находится на расстоянии примерно 1.6 млрд световых лет, а расстояние до галактики фона - примерно 7.5 млрд световых лет. Астрономы также оценивают, что внутренний килопарсек (3200 световых лет) галактики, содержащей квазар, имеет массу примерно 20 млрд масс Солнца.

“Квазары - замечательные зонды формирования и эволюции галактик,” говорит Джордж Джорджовски ( S. George Djorgovski), руководитель команды Калтеха. “Когда мы откроем больше подобных систем, мы сможем понять взаимосвязь между квазарами и их галактиками, а также проследить их совместную эволюцию.”

Черная дыра надувает пузыри

Европейская Южная Обсерватория

7 июля 2010 года

Сегодня мы надуваем пузыри. Точнее не мы, а черные дыры.

Сочетая наблюдения ОБТ и Чандры, астрономы открыли пару самых мощных реактивных струй, которые когда-либо видели у черных дыр, образовавшихся в результате коллапса одной звезды. Объект, который иногда называют микроквазаром, надувает большой пузырь горячего газа диаметром в тысячу световых лет, вдвое больше на порядок мощнее, чем известные ранее. Открытие опубликовано в журнале Nature.

“Мы были шокированы тем, как же много энергии вбрасывается в газ черной дырой,” говорит руководитель исследования Манфред Пакул (Manfred Pakull). “Черная дыра массой всего несколько солнечных представляет собой в миниатюре настоящий квазар или радиогалактику массой в миллионы солнц.”

Поглощая вещество, черные дыры высвобождают огромные количества энергии. Считается, что большинство энергии выходит в виде излучения, в основном, в виде рентгеновских лучей. Однако новые исследования показывают, что черные дыры могут выбрасывать примерно столько же, а может, и значительно больше энергии, в форме реактивных струй, состоящих из движущихся частиц. Эти быстрые потоки врезаются в окружающий межзвездный газ, нагревая его и запуская его расширение. Раздувающийся пузырь содержит смесь горячего газа и быстрых частиц разных температур. Наблюдения в нескольких диапазонах (оптическом, радио и рентгеновском) помогает астрономам вычислить, насколько черная дыра нагревает свое окружение.

Астрономы могли наблюдать места, где струи врезаются в межзвездный газ вокруг черной дыры, и оценить скорость расширения пузыря примерно в миллион км в час.

“Длина этих струй в NGC 7793 просто потрясает в сравнении с размером черной дыры, которая их производит,” говорит со-автор исследования Роберт Сориа (Robert Soria) . “Если сжать черную дыру до размера футбольного мяча, струя вытянулась бы до Плутона.”

Исследование помогает понять астрономам сходство черных дыр, оставшихся после коллапса звезд, со сверхмассивными черными дырами в центрах галактик. Очень мощные струи видны иногда у сверхмассивных черных дыр, но считалось, что их гораздо меньше у микроквазаров. Новое открытие предполагает, что многие струи еще просто остаются незамеченными.

Черная дыра, выдувающая пузыри, расположена на расстоянии 12 млн световых лет, во внешних пределах галактики NGC 7793 (eso0914b). Из размера и скорости расширения пузыря астрономы заключили, что активность струй продолжается около 200 тыс. лет.

Хаббл: Снова звездные фейерверки

НАСА,

6 июля 2010 года

Туманность и звездное скопление NGC 3603 находится в созвездии Киль, на расстоянии в 20 тыс. световых лет от нас.

На самом деле картина вовсе не такая мирная, как можно подумать на первый взгляд. Ультрафиолетовое излучение и интенсивные звездные ветра выдули огромную пустоту внутри пыли и газа, обволакивающих скопление, сформировав такой завораживающий пейзаж.

Большинство звезд скопления родились в одно время, хотя разнятся по размеру, массе, температуре и цвету. Течение жизни звезды определяется ее массой, и скопление содержит звезды на разных стадиях их эволюции, давая замечательную возможность анализа их жизненных циклов. Эти большие звезды живут быстро и умирают рано, выжигая свое водородное топливо и кончая жизнь во взрывах сверхновых.

Астероид Лютеция глазами миссии Розетта

Европейское Космическое Агентство

10 июля 2010 года

Астероид Лютеция предстал перед нами пустынным миром, полным кратеров. Миссия ЕКА Розетта передала первые снимки астероида, которые показывают, что он является первобытным остатком энергичного рождения Солнечной Системы.

Этот пролет был очень зрелищным успехом бесперебойной работы аппарата Розетта. Наибольшее сближение произошло в 18:10 среднеевропейского времени до расстояния в 3162 км.

Снимки показывают, что поверхность Лютеции сильно кратерирована, испытав множество столкновений за почти 4.5 млрд лет своего существования. По мере приближения Розетты и вращения астероида, становилось видимым большое углубление в форме шара. Снимки подтверждают, что Лютеция - вытянутое тело длиной около 130 км.

Симуляция, показывающая вид Лютеции с борта Розетты во время пролета 10 июля

Высокого разрешения в формате MOV (2447 kb)

Высокого разрешения в формате mp4 (2227 kb)

Снимки сделаны прибором OSIRIS, который сочетает широко - и узкоугольную камеры. Во время наибольшего сближения на поверхности астероида видны детали размером до 60 м.

"Думаю, что это очень старый объект. Сегодня мы видели остаток от создания Солнечной системы," говорит Холгер Сиркс (Holger Sierks), главный научный руководитель OSIRIS из института Макса Планка исследований Солнечной Системы в Линдау, Германия.

Гонка за астероидом

Розетта пролетела мимо астероида с относительной скоростью 15 км/с, закончив весь пролет всего за одну минуту. Но камеры и другие приборы работали в течение часов и, в некоторых случаях, даже дней до пролета и после него. Непосредственно после наибольшего сближения, Розетта начала передавать данные на Землю для обработки.

Лютеция и Сатурн

Лютеция оставалась загадкой долгие годы. Наземные телескопы давали непонятные свойства. В некоторых аспектах она напоминала астероид типа С - первобытное тело, оставшееся после формирования Солнечной системы. В других она выглядела как тип М - это астероиды, ассоциированные с железными метеоритами, которые обычно красноваты и являются фрагментами ядер больших объектов.

Новые снимки Розетты позволят решить этот вопрос, хотя и не сегодня - для этого нужна полная, композитная информация.

Датчики исследуют Лютецию

Розетта задействовала полный комплект своих датчиков, включая датчики удаленного и непосредственного контакта, включая некоторые датчики спускаемого аппарата Фила. Все вместе они искали признаки крайне разреженной атмосферы, различных магнитных свойств, а также изучали состав поверхности и плотность астероида.

Астероид Лютеция

Они также пытались поймать частички пыли, которые могли находиться вокруг астероида для анализа на борту аппарата. Научные результаты этих исследования станут известны со временем.

Этот пролет отмечает достижение Розеттой одной из больших научных целей экспедиции. Аппарат продолжает путешествие к своей главной цели - комете Чурюмова-Герасименко в 2014 году, которую он будет сопровождать в течение месяцев, примерно от орбиты Юпитера до ее максимального приближения к Солнцу. В ноябре 2014 года Розетта выпустит аппарат Фил, который приземлится на поверхность ядра кометы.

"Wunderbar!' говорит Дэвид Саутвуд (David Southwood), Директор ЕКА по Научным и Роботизированным Исследованиям, "Это был замечательный день для всей европейской науки! Поразительная точность работы инженеров и ученых государств-членов проекта, и не только ЕКА! Двигаемся дальше, к 2014 году и свиданию с нашей кометой." Но пока в фокусе научных команд - изучение данных о Лютеции. Еще 24 часа назад Лютеция была далекой незнакомкой, теперь, благодаря Розетте, она наш близкий друг.

Небо Планка

Astronomy Blog

5 июля 2010 года

Сегодня утром Европейское Космическое Агентство и консорциум Планк опубликовали первый полный снимок всего неба от спутника Планк. Держитесь.

Полное небо, как оно видно Планку в условных цветах. Пыль нашей Галактики показана синим цветом на фоне желтых пятен реликтового излучения (или как его еще называют - микроволнового фонового излучения), которое содержит информацию о ранних стадиях эволюции Вселенной. Этот снимок низкого разрешения - укороченная версия полных данных.

CREDIT: ESA, Planck LFI and HFI Consortia (2010)

Планк был запущен 14 мая 2009 года, и после 3х месяцев подготовки и тестирования, в августе прошлого года, приступил к сбору научных данных (прим. д-ра Майкла - в нашем блоге мы отслеживали подготовку к запуску, сам запуск и первые шаги Планка). А теперь, в первый раз мы увидим полный снимок всего неба Планка.

Главная задача Планка - изучение эха Большого Взрыва - космического реликтового излучения (КРИ). Проект продолжает научные миссии COBE и WMAP, но покрывает значительно больший диапазон частот (30-857 GHz) и обладает намного большей чувствительностью. Диапазон частот очень важен для того, чтобы разрешить многочисленные источники микроволнового излучения во Вселенной, мешающие космологическому сигналу, которым призван заниматься Планк.

Сегодняшний снимок очень напоминает Летающего Макаронного Монстра, но в действительности показывает нашу Галактику, видимую изнутри, где можно заметить потоки холодного газа и пыли в нашем ближайшем галактическом окружении (имеется в виду расстояние до нескольких сотен световых лет), которые вытягиваются вверх и вниз от плоскости Галактики. Чтобы запомнить этот снимок надолго, воспользуйтесь аннотированной версией или Хромоскопом Галактики (Д-р Майкл: ах, какая прелесть! Непременно занесите себе в закладки!) Сверху и снизу снимка вы увидите пятна -мерцание КРИ - остатки того взрыва, который породил всю нашу Вселенную 13.7 млрд лет назад.

Этот снимок - только начало тех замечательных данных, которые еще поступят от Планка. Планк получает снимки всего неба каждые 8 месяцев или около того, это значит, что он производит очень много данных, и впереди много замечательной работы. Для полной калибровки необходимо не менее 2 полных исследования, и это значит, что первые реально научные данные могут быть получены не раньше 2012 года! В течение двух лет мы будем видеть снимки все с большим и большим разрешением.

Звезды рождаются одинаково

Официальный пресс-релиз Европейской Южной Обсерватории

14 июля 2010 года

Астрономы получили первый снимок пылевого диска, который обращается вокруг массивной новорожденной звезды, доказывающий, что массивные звезды формируются так же, как их меньшие собратья. Это открытие, сделанное благодаря телескопам Европейской Южной Обсерватории, описано в номере журнала Nature на этой неделе.

“Наши наблюдения показывают диск, окружающий эмбрион молодой, массивной звезды, которая еще не полностью сформировалась,” говорит Стефан Краус (Stefan Kraus), руководитель исследования. “Можно сказать, что птенец вот-вот вылупится!”

Команда астрономов набюдала объект с простым и запоминающимся обозначением IRAS 13481-6124 - массой примерно в 20 масс Солнца и в 5 раз большего, чем у Солнца радиуса - молодую звезду, расположенную в созвездии Центавра, на расстоянии около 10 тыс. световых лет от нас.

На основе архивных данных Спитцера и 12-метрового телескопа обсерватории APEX субмиллиметрового диапазона, астрономы обнаружили наличие реактивной струи.

“Такие струи вообще-то довольно типичны у молодых звезд малой массы и обычно подчеркивают присутствие диска,” говорит Краус.

Околозвездные диски - важный компонент процесса формирования звезд малой массы - таких, как Солнце. Но для звезд большой массы (от 10 масс Солнца) наличие таких дисков оставалось под вопросом, поскольку сильное излучение света должно препятствовать падению материала на звезду. И поэтому, например, предполагалось, что массивные звезды могут формироваться путем слияния малых звезд.

Для открытия и изучения свойств диска, астрономы задействовали Интерферометр Очень Большого Телескопа (VLTI). Сочетая свет от трех 1.8-метровых дополнительных телескопов с прибором AMBER, астрономы получили уровень детализации объекта, как если бы они использовали зеркало в 85 метров в диаметре. Результирующее разрешение - около 2.4 угловых миллисекунд, что эквивалентно разглядыванию головки болта на Международной Космической Станции, что в 10 раз больше разрешающей способности космических телескопов.

Обогащенные данными наблюдений 3.58-метрового телескопа Новой Технологии в Ла-Силла, Краус и его коллеги смогли обнаружить диск около IRAS 13481-6124.

“Впервые мы смогли сделать снимок внутренних областей диска около массивной молодой звезды," говорит Краус. “Наши наблюдения показывают, что формирование звезд происходит одинаково для всех звезд независимо от их массы.”

Астрономы заключают, что этой системе всего 60 тыс. лет, и звезда достигла своей конечной массы. При интенсивности излучения света звездой в 30 тыс. раз сильнее Солнца, этот диск скоро должен начать испаряться. Слепящий диск в поперечнике 130 астрономических единиц, с массой примерно 20 масс Солнца. В дополнение к этому, внутренние части диска лишены пыли.

“Дальнейшие наблюдения с помощью Атакамского массива (ALMA), который сейчас строится в Чили, могут дать больше информации о внутренних частях диска, что позволит нам лучше понять, как рождаются массивные звезды,” заключает Краус.

Новости с Марса: новые пейзажи, неудача "Феникса"

Лаборатория Реактивного Движения,

9 июня 2010 года

Шестьсот недавних новых снимков марсианских пейзажей от камеры сверхвысокого разрешения, находящейся на орбите Марса показывают змеевидные овраги, геометрические фигуры гребней и крутые склоны.

Каждый из 600 снимков, полученных камерой HiRISE на борту Орбитального Разведчика Марса, покрывает область в несколько квадратных миль и показывает детали размером со стол.

Изображения получены в период с 5 апреля по 6 мая 2010, их можно увидеть на сайте. Больше информации о миссии MRO можно получить на сайте http://mars.jpl.nasa.gov/mro/. Зайдите, не пожалеете!

Вот, например, всего одна история с сайта миссии.

Снимок с орбиты Марса показывает, что солнечные панели посадочного модуля Феникс скорее всего сломались.

Эти снимки "до" и "после" получены камерой высокого разрешения на Орбитальном Разведчике Марса. Ученые анализируют эти изображения, чтобы понять, как аппарат выдержал свою первую марсианскую зиму. Снимок "до" получен 20 июля 2008 года, а "после" - 7 мая 2010 года. Новый снимок посадочной площадки Феникса близок по сезону, освещению и углу обзора к одному из первых снимков камеры HiRISE, полученных после благополучного приземления спускаемого аппарата 25 мая 2008 года.

Большой снимок слева получен 20 июля 2008 года. Во врезках отдельно показаны - посадочный аппарат, след от тормозных струй двигателя и обтекатель с парашютом. Меньшие снимки справа показывают те же места до (2008 г.) и после (2010 г.) марсианской зимы. Сравнение снимков показывает, что посадочный аппарат, след от тормозных струй, парашют и обтекатель покрыты пылью.

Справа вверху изображение посадочного аппарата показывает очень яркую точку (отражение света) с синими пятнами слева и справа, соответствующим круглым солнечным панелям. Тени на снимке состояет из трех перекрывающихся темных кругов, как показано схематически на модели ниже. На снимке 2010 года ученые видят тени от корпуса и восточной солнечной панели, но нет тени от западной. Поскольку покрытый пылью аппарат уже не блестит так, как раньше, снимок этого года должен был бы лучше показать тень от западной панели, но в действительности она отсутствует.

Феникс приземлился на широте 68 градусов, в северном полушарии, в области, где атмосфера и поверхность Марса настолько охлаждаются зимой, что углекислый газ кристаллизуется в лед толщиной до нескольких дециметров. Этот лед (т.н. сухой лед), укрывает все северное полушарие Марса зимой, включая любой космический аппарат, стоящий на его поверхности. Солнечные панели Феникса не были предназначены для того, чтобы выдерживать такие большие нагрузки, поэтому ученые думают, что западная панель попросту сломалась.

Космический симбиоз вблизи

Фотоальбом Чандры,

9 июня 2010

• CH Cyg - "симбиотическая" звездная система, в которой белый карлик подпитывается ветром своего компаньона - красного гиганта.

• Врезка показывает мощную реактивную струю в системе CH Cyg, движущуюся со скоростью 3 млн миль в час.

• Детали структуры рентгеновской струи видны впервые, что показывает сверхвысокие разрешающие способности Чандры.

Снимок показывает симбиоз звезд в системе CH Cyg, расположенной на расстоянии всего в 800 световых лет от Земли. Большой снимок показывает изображение в визуальном диапазоне, полученное Цифровым Исследованием Неба, а врезка - композитное изображение с рентгеновскими данными Чандры (красным), данными оптических наблюдений Космического Телескопа Хаббл (зеленым) и данными радионаблюдений Очень Большого Массива (VLA) - синим.

CH Cyg двойная система, содержащая белого карлика, который питается ветром красного гиганта. Материал ветра формирует горячий аккреционный диск около белого карлика перед тем, как он упадет на звезду. CH Cyg - самая близкая к нам одна из сотен известных нам симбиотических систем. Симбиотические системы - восхитительные объекты, где компоненты взаимозависимы и влияют на структуру друг друга в течение всей их жизни. Скорее всего они являются предками биполярных планетарных туманностей, поскольку некоторые системы могут взрываться, становясь сверхновыми типа Ia - зрелищными взрывами, видными на больших расстояниях.

Врезка показыает недавний мощный выброс в системе CH Cyg, пойманный в своем развитии одновременно телескопами Чандра и Хаббл, а также массивом VLA. Материал выброса движется со скоростью 3 млн миль в час (1300 км/с) и подпитывается вращением аккреционного диска у белого карлика. Детальная структура рентгеновской струи видна впервые для этой системы, что показывает отличную разрешающую способность Чандры. Искривленная форма струи, видная в оптических лучах как зеленая арка справа внизу во врезке, показывает направление вращения струи. Ее прецессия может быть вызвана колебаниями аккреционного диска наподобие юлы. В рентгеновских, визуальных и радио диапазонах видны комки во внешних слоях струи, что показывает наличие подобных выбросов в прошлом, а также взаимодействие этих выбросов с газовыми оболочками красного гиганта. Выброс начинается на расстоянии в 20 астрономических единиц (а.е.) от двойной системы, и простирается до расстояний в 750 а.е. - в 20 раз больше расстояния от Солнца до Плутона.

Форма выброса в CH Cyg проводит удивительные параллели с выбросами, производимыми совершенно разными причинами - от молодых звезд до сверхмассивных черных дыр в центрах галактик. Из-за своей близости к нам, система может использоваться как "игрушечная модель" для изучения формирования и распространения струй в других, сложных и удаленных системах.

Биологический термин "симбиоз" изначально определяется как "совместная жизнь непохожих организмов" и описывает близкие и долговременные взаимодействия разных видов. В этом смысле уместно астрофизическое использование термина потому, что белые карлики и красные гиганты - очень разные звезды. Красный гигант - исключительно велик и ярок, с относительно низкой температурой, в то время как белый карлик - мал и тускл, с высокой температурой поверхности.

Симбиоз обычно необходим для выживания или получения выгоды одного или обоих видов в системе - например, пчел и цветов, птиц и носорогов, рыб-клоунов и анемонов. В астрофизическом контексте симбиотических систем, выживание горячего диска у белого карлика, где рождается струя, зависит от звездного ветра красного гиганта. Энергия, масса и скорость струи очень зависит от окружения белого карлика, включая его диск. После своего формирования, выброс разрушается и формирует расширенную оболочку и окружение красного гиганта, который движется к конечной точке своей эволюции - планетарной туманности. Но в некоторых случаях, если белый карлик набирает слишком много вещества красного гиганта, вся система может быть разрушена зрелищным взрывом сверхновой типа Ia.

Статья с новыми наблюдениями CH Cyg опубликована 20 февраля, 2010 года в журнале Астрофизические Письма, исследование возглавлялось Маргаритой Каровской из Гарвард-Смитсоновского центра Астрофизики (CfA). Соавторами исследования выступили Террансе Гетц (Terrance Gaetz) из CfA, Кристофер Карилли (Christopher Carilli) из Национальной Радиоастрономической Обсерватории, Уоррен Хэк (Warren Hack) из Института Космического Телескопа, а также Джон Реймонд (John Raymond) и Николас Ли (Nicholas Lee), оба из CfA.