Звезды - большие, огромные, гигантские

Новости Европейской Южной Обсерватории

21 июля 2010 года

ОБТ снова отличился. С его помощью астрономы смогли открыть самые массивные из известных на настоящий момент звезд - одна из которых в начале своей жизни "тянула" на 300 солнечных масс, что вдвое (!) больше принятого предела звездной массы в 150 масс Солнца. Существование этих монстров, обладающих в миллионы раз большей светимостью, чем наша звезда, и теряющих огромное количество вещества в виде мощнейших ветров, может дать ответ на вопрос "а вообще, насколько массивными могут быть звезды?”

Банда астрономов под руководством Пола Краутера (Paul Crowther), профессора астрофизики в Университете Шеффилда, использовала ОБТ и архивные данные Космического телескопа Хаббл для изучения двух молодых скоплений - NGC 3603 и RMC 136a. NGC 3603 - это космическая фабрика, бешено формирующая звезды в больших облаках газа и пыли, расположенная в 22 тыс. световых лет от нас (eso1005). RMC 136a (еще его называют R136) - еще одно скопление молодых, массивных и горячих звезд, расположенных в Туманности Тарантул, в одном из наших космических соседей - Большом Магеллановом Облаке на расстоянии 165 тыс. световых лет (eso0613).

Команда обнаружила несколько звезд с температурой поверхности более 40 тыс. градусов, в 7 раз горячее поверхности Солнца, которые в десятки раз больше и в несколько млн раз ярче, чем Солнце. Сравнение с существующими моделями показало, что звезды рождались с массами, превышающими предел в 150 солнечных. Звезда R136a1, обнаруженная в скоплении R136 - самая массивная из когда-либо найденных - 265 масс солнца, при рождении "весила" в 320 больше, чем Солнце.

В NGC 3603, астрономы также смогли напрямую измерить массу звезд, которые принадлежат двойной системе, чтобы проверить использовавшиеся модели, и у звезд A1, B и C в этом скоплении оказались массы более 150 солнечных.

Очень массивные звезды производят очень мощные потоки вещества “В отличие от людей, эти звезды рождаются тяжелыми и теряют массу по мере взросления,” говорит Пол Краутер. “Возрастом всего около миллиона лет, самая большая звезда R136a1 уже находится в среднем возрасте, пройдя интенсивную программу потери веса, сбросив за прошедшее время одну пятую своей массы или около 50 солнечных масс.”

Если поставить R136a1 на место Солнца в Солнечной системе, она была бы настолько ярче Солнца, как Солнце ярче полной Луны. “Эта огромная масса уменьшила бы год нашей Земли до трех недель, купая ее в своем невероятно интенсивном ультрафиолетовом излучении, делая существование жизни на ней невозможным,” говорит участник команды Рафаэль Хирши из Кильского Университета.

Такие супертяжеловесы очень редки. Они формируются в самых плотных скоплениях звезд. Чтобы выделить там отдельные звезды пришлось привлечь всю мощь инфракрасных инструментов ОБТ.

Команда также определила максимально возможную массу для звезд в подобных скоплениях, оценив относительное число наиболее массивных звезд. “Наименьшие звезды ограничены пределом в 8 масс Юпитера, ниже которого они просто "неудавшиеся звезды" или коричневые карлики,” говорит участник команды Оливер Шнурр (Olivier Schnurr) из Института Астрофизики Потсдама. “Наша находка поддерживает существовавшее ранее мнение, что есть также и верхний предел того, какими большими могут быть звезды, хотя и расширяет этот предел вдвое, до почти 300 масс Солнца.”

Внутри R136, только 4 звезды при рождении имели массу более 150 солнечных, но они производили почти половину всего ветра и излучения целого скопления, действуя как 100 тысяч звезд одновременно (!). Только одна R136a1 заряжает своей энергией окружающую среду в 50 раз больше, чем все скопление в Туманности Ориона, самой близкой к нам области формирования звезд.

Как формируются такие гиганты и как они живут, производя столько энергии - по-прежнему, большая загадка для теоретиков. “Они или рождались такими большими сразу или меньшие звезды постепенно сливались, чтобы сформировать их,” объясняет Краутер.

Звезды массой от 8 до 150 масс Солнца в конце жизни взрываются в виде сверхновых, оставляя после себя экзотические объекты - нейтронные звезды или черные дыры. Найдя звезды от 150 до 300 солнечных масс, астрономы предсказывают существование "нестабильных сверхновых", которые взрываются полностью, не оставляя следов и распыляя в окружающее пространство до 10 солнечных масс железа. И в последние годы уже предложено несколько кандидатов на эту роль.

R136a1 не только самая массивная, но и самая яркая известная нам звезда, до 10 млн раз ярче Солнца. “Отдавая должное уникальности подобных монстров, я думаю, этот новый рекорд массы будет побит нескоро,” заключает Краутер.

Перевернувшаяся черная дыра

Фотоальбом Чандры

21 июля 2010 года

"Истинно говорю вам - завтра Земля наткнется на небесную ось!"

(из классики)

Великолепное наглядное свидетельство того, что во Вселенной происходят постоянные изменения - на снимке Чандры.

• Гигантская черная дыра по крайней мере дважды, рывками, изменила направление оси своего вращения.

• В случае подтверждения, это открытие может объяснить некоторые загадочные объекты Вселенной.

• Ключом к открытию послужили новые наблюдения Чандрой объекта 4C +00.58.

В сочетании с результатами радионаблюдений рентгеновские данные предполагают, что изменение направления оси вращения черных дыр происходит при столкновениях галактик.

Снимок показывает последствия по крайней мере двукратного переворачивания черной дыры, что привело к изменению ее оси вращения. Большое оптическое изображение полученное широко известным Цифровым Исследованием всего неба Sloan, содержит в cвоем центре радиогалактику 4C +00.58. Меньшее изображение справа показывает центральную часть снимка в рентгеновских лучах (желтым) от космической обсерватории Чандра и радиоволнах (синим) от Очень Большого Атакамского Массива.

В центре 4C +00.58 находится сверхмассивная черная дыра, которая активно втягивает большие количества газа. Газ падает в черную дыру по спирали, формируя вокруг нее диск и генерируя сильные электромагнитные силы, выталкивающие его некоторое количество наружу в виде реактивных струй, видимых в радиодиапазоне. Снимок в радиолучах показывает яркую пару реактивных струй слева-направо и значительно менее яркую, в отдаленной части радиоспектра приблизительно сверху-вниз (см. на рисунке с обозначениями). Эта галактика принадлежит к классу так называемых "X-образных" галактик по форме их радиоизлучения.

Снимок с обозначениями

По форме рентгеновского излучения горячего газа в- и вокруг 4C +00.58 можно определить наличие 4 отдельных пустот - областей с меньшим рентгеновским излучением, чем вокруг черной дыры. Эти пустоты всегда ходят парами - одна пара состоит из пустот справа-вверху, слева-внизу (подписаны на рисунке как #1 и #2 соответственно), и другая пара состоит из пустот слева вверху и справа-внизу (#3 и #4 соответственно). Для выделения пустот была проведена специальная обработка изображения.

Согласно представленному в исследовании сценарию, ось вращения черной дыры располагалась сначала диагонально, по направлению правый-верхний угол - нижний-левый. Затем галактика столкнулась с другой, меньшей галактикой. Возможным доказательством этого столкновения является звездообразная форма на снимке в оптическом диапазоне. После столкновения, реактивная струя, подпитываемая черной дырой, выдула полости #1 и #2 в горячем газе. Но поскольку газ, падающий на черную дыру, не был согласован по направлению с ее вращением, это привело к "опрокидыванию" ее оси, которая стала показывать по направлению примерно сверху-слева вниз-вправо, создав пустоты #3 и #4 и радиоизлучение в этом направлении.

Такая перемена могла быть вызвана еще и слиянием двух черных дыр сталкивающихся галактик.

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.