Спроси Итэна: Даже космическое пространство теперь подвержено загрязнению человеком

 Big Think, 29 февраля 2024 года

В 1957 году человечество запустило свой первый спутник; сегодня их число приближается к 10 000, а планируется ещё более 500 000. Космос больше не является первозданным.

Этот снимок, полученный 10 августа 2022 года, представляет собой результат интеграции сделанных в одну ночь фотографий области неба с туманностью Sharpless 150 (SH2-150). Полосы оставлены спутниками, проходящими только через одно это поле зрения за одну ночь.

Credit: Fegato/Cloudy Nights

• С 2019 года количество активных спутников резко возросло с менее чем 2000 до почти 10 000 сейчас, при этом в ближайшие годы планируется запуск более полумиллиона новых спутников. 

• Космическое пространство  - то, что когда-то было последним, нетронутым, ничем не загрязненным убежищем для всего, что оказывало воздействие на планету Земля, - теперь переполнено загрязнениями, и живые существа, включая и нас, людей, теперь сталкиваются с последствиями. 

• Нет, мы не можем просто продолжать делать в космосе то, что традиционно делали на Земле; последствия стратегии "действовать быстро и ломать" будут ощущаться тысячелетиями. 

• Пора действовать, и делать это нужно прямо сейчас.

На протяжении всей истории человечества нам приходилось бороться с необходимостью извлекать ресурсы из окружающей среды — пищу, воду, материалы для инструментов и укрытий и т. д., — одновременно стараясь не загрязнять её настолько, чтобы мы не могли больше там жить: судьба, от которой страдают многие живые организмы. Размеры обществ исторически были ограничены способностью обеспечить достаточно большие запасы пресной воды (до разработки таких технологий, как акведук) и затем способностью удалять отходы, производимые обитателями (до разработки канализации). В более поздние времена нам приходилось беспокоиться о:

• производстве достаточного количества пищи и её распределении там, где находятся люди,

• поддержании чистоты воздуха, которым мы дышим, чтобы избежать отравления наших легких и других органов,

• и поддержании чистоты воды, которую мы пьем, чтобы избежать серьезных заболеваний.

Бесчисленные поколения людей, столкнувшиеся с такими проблемами, всегда могли обратить взгляд в одно место, свободное от загрязнений, вызванных человеческой деятельностью: внешний космос. Начиная с 1957 года, когда был запущен Спутник, ситуация начала медленно меняться, поскольку спутники вскоре стали обыденной частью нашей жизни. Преимущества широкомасштабной телекоммуникации, глобальных систем позиционирования и спутникового интернета ощутили многие по всему миру, даже когда число активных спутников приблизилось к 2000 к 2019 году.

18 ноября 2019 года около 19 спутников Starlink прошли над обсерваторией Серро-Тололо, нарушив астрономические наблюдения и помешав научной работе реальным, измеримым образом. Наиболее сильно пострадали наблюдения, которые должны проводиться в астрономических сумерках, в частности, поиски потенциально опасных астероидов, необходимые для защиты нашей планеты. 2019 стал первым годом, когда начались запуски мегасозвездий спутников на низкую околоземную орбиту.

Credit: Tim Abott/CTIO

Затем, в мае 2019 года, была запущена первая партия Starlink, что стало шагом к созданию первого мегасозведия спутников. Хотя обычно о них думают, как об инфраструктуре, они представляют собой также огромный источник загрязнения. Поскольку количество активных спутников сейчас приближается к 10 000 (с более чем половиной всех активных спутников от Starlink) — и с более чем уже запланированных  500 000 дополнительных спутников — давно пора защитить околоземный космос. Небо принадлежит всем нам, но большинство человечества до сих пор не осознает долгосрочного ущерба, который эти новые партии спутников уже наносят нашему миру.

Наши глаза достаточно чувствительны, чтобы видеть объекты с видимым блеском до шестой звездной величины, что соответствует нескольким тысячам звезд. С 1957 года до начала 2019 года только самые яркие спутники -  такие, как Международная космическая станция или сеть спутников Iridium, были доступны нашим глазам, в то время как другие спутники, как правило, были слишком малы и/или слишком далеко, чтобы мы их видели невооруженным взглядом. На радиочастотах спектр был тщательно защищен, поскольку спутникам необходимо было избегать помех в коммуникациях с важными наземными источниками и приложениями.

На фоне этих правил наземная астрономия процветала, поскольку мы могли смотреть во Вселенную и видеть, что там есть, исследуя огромные пространства космоса и помогая нам лучше понять наше место во Вселенной.

Этот снимок, сделанный на участке неба меньше чем 2 градуса, представляет собой вид за одну ночь, составленный из 300 отдельных 30-секундных изображений во время метеорного дождя Лирид в апреле 2020 года. Группы следов, видимые вместе, относятся к первым партиям спутников Starlink, которые теперь являются основным источником загрязнения спутниками в космосе.

Credit: Spacetime Pictures/Astrobin

Всё это, за менее чем пять лет (на сегодняшний день), теперь переживает самое радикальное преобразование в истории. Сейчас на орбите Земли находятся 9413 активных спутников, из них 8288 находятся на низкой околоземной орбите, где они ближе всего к Земле и кажутся наиболее яркими для наших глаз, особенно ~3 часа перед восходом и после заката. 5235 из них, или 56% всех активных спутников, являются активными спутниками Starlink, принадлежащими и обслуживаемыми одной компанией. Важно отметить, что на низкой околоземной орбите действует важное правило "что поднялось вверх, должно упасть вниз".

Это означает, что в конечном итоге, просто из-за трения с самым верхним, едва удерживаемым слоем атмосферы Земли — экзосферой, орбиты этих спутников будут распадаться, и они будут возвращаться в атмосферу Земли. Когда это произойдет, они сгорят в атмосфере, и это означает, что всё, из чего они состоят, включая все тяжелые элементы и токсичные соединения в них, просто станет дополнительными загрязнителями в нашей биосфере. В то время как метеориты естественным образом добавляют в нашу атмосферу около 500 кг алюминия каждый день, в среднем, один спутник Starlink 2.0 (текущее поколение) весит 1250 кг, большая часть из которых - алюминий. (Примечание: несколько сотен спутников Starlink уже вошли в атмосферу.) Это дополнительное количество алюминия влияет на всех живых существ на Земле следующим образом:

• дополнительное загрязнение облаков,

• изменения в отражательных способностях Земли и свойствах задерживания тепла,

• разрушение молекул озона в стратосфере,

• и нарушение атмосферной циркуляции на различных высотах,

что означает, что мы уже участвуем в глобальном геоинженерном эксперименте, на который никто не подписывался.

Вход в атмосферу спутника, такого как спутник ATV-1, показанный здесь, приведет к тому, что большая часть или даже все составляющие спутника будут рассеяны в различных слоях атмосферы Земли. Чем больше запускается спутников и чем чаще они выводятся из орбиты, тем сильнее будет проявлять себя загрязнение атмосферы.

Credit: NASA

Когда дело доходит до астрономии, многие среди широкой публики воспринимают наземные астрономические обсерватории как реликты 20-го века, устаревшие с появлением космических телескопов. Хотя это в корне неверно по множеству серьезных и убедительных причин, когда астрономы жалуются на то, что эти спутники "фотобомбят" их астрономические объекты, это не значит, что отправка телескопов в космос сделает их невосприимчивыми к этим эффектам.

Недавнее исследование (2023 года) проанализировало 20-летние данные Космического телескопа Хаббл на предмет помех от спутников и обнаружило, что:

- 2,7% всех изображений с временем экспозиции всего в 11 минут содержали полосы,

- частота изображений с полосами увеличивалась со временем,

- в том числе резкий рост начиная с 2020 года,

- и с увеличением числа спутников эта проблема будет только усугубляться.

Более того, некоторые из самых передовых научных исследований включают в себя то, что астрономы называют временными событиями: когда объекты быстро становятся ярче или тускнеют, многие из которых представляют энергичные и новые взрывы и катастрофы в нашей Вселенной. Весь этот класс астрономии, более широко известный как астрономия временного домена, уже кардинально затронут этими спутниками.

Яркие полосы, видимые на изображениях здесь, происходят от следов спутников, которые "фотобомбили" сам Космический телескоп Хаббл. На последнем изображении, в нижнем правом углу, видны две полосы от двух разных спутников. Хаббл, в частности, сам является спутником, и недавние исследования доказывают, что перемещение телескопов в космос не решает проблему загрязнения космического пространства для астрономов.

Credit: S.Kruk et al. Nature Astronomy, 2023

Возьмем, к примеру, одну из 10 самых далеких галактик, известных человечеству: GN-z11. Эту галактику открыл Космический телескоп Хаббл в 2015 году, и она была рекордсменом по космическому расстоянию до конца 2022 года, когда коллаборация JADES, используя данные JWST, объявила о первой подтвержденной галактике, расстояние до которой оказалось больше. В 2020 году астрономы сообщили о яркой вспышке ультрафиолетового света, исходящей именно от этой галактики, наблюдая за ней с помощью телескопа Кек и его инструмента MOSFIRE: предполагалось, что это транзиентное событие, что привело к интригующей возможности, что в самой далекой на тот момент известной галактике только что произошел гамма-всплеск или, возможно, даже сверхновая, связанная с первым поколением звезд.

Любое из этих объяснений было бы революционным, поскольку природа гамма-всплесков с длительным периодом остается неясной, и ни одна звезда первого поколения никогда не наблюдалась, тем более катастрофическая кончина такой звезды. Но этого не случилось. Вместо этого вероятной причиной стала верхняя ступень ракеты "Протон", запущенной в 2015 году, которая пересекла поле зрения телескопа Кек в решающий момент, находясь от Земли на расстоянии 13 758 километров и светясь прямыми солнечными лучами. Помехи от спутников не только сбивают с толку наши наблюдения, но и тратят время, усилия и деньги экспертов, налогоплательщиков и научного сообщества.

Этот график показывает временной масштаб (по оси x) и яркость (по оси y) различных транзиентных астрофизических явлений, происходящих во Вселенной. Хотя астрономы прилагают большие усилия для изучения этих явлений на как можно более коротких временных интервалах, помехи от спутников, включая отражения от отслеживаемых и неотслеживаемых космических обломков, могут искажать любые из этих сигналов, происходящих на временных интервалах в 1 день или меньше.

Credit: Jeff Cooke/Swinburne University of Technology

Есть устоявшееся представление, что космос является первозданной, нетронутой средой, и как только вы покидаете пределы Земли, перед вами простирается огромная бездна пустоты, которую вы пересекаете, направляясь к вашему пункту назначения. Но по ряду причин это уже не так.

Во-первых, помимо почти 10 000 активных спутников, вращающихся вокруг Земли, существуют также сотни тысяч космических обломков, варьирующихся от крупных частей (таких как ступени ракет) до мелких кусочков бывших спутников, которые, к сожалению, либо вышли из строя, либо взорвались, или (что ещё хуже) столкнулись друг с другом.

Чем больше спутников мы отправляем в космос, тем рискованнее становится каждый запуск, включая запуски на Луну или в точку Лагранжа L2, поскольку нет возможности отправиться в глубокий космос, не пройдя через низкую околоземную орбиту. Недавние исследования показали, что примерно раз в минуту активные спутники и/или крупные космические обломки на низкой околоземной орбите проходят на расстоянии всего 1 или 2 километра друг от друга, с типичными скоростями встречи между этими объектами достигающими 15 км/с. Столкновение с крупным космическим обломком было бы катастрофическим для любой космической миссии, и с увеличением количества объектов на орбите риск цепной реакции столкновений после первого удара — кошмарный сценарий, известный как синдром Кесслера — только возрастает и может стать неизбежным при следующем крупном солнечном шторме.

Этот снимок с сервиса отслеживания сближений показывает сближения примерно 20 000 отслеживаемых спутников и крупных космических обломков, - все это менее 4% от ожидаемого количества спутников, которые будут находиться на низкой околоземной орбите в течение следующего десятилетия. Обратите внимание, что примерно раз в минуту два спутника проходят на расстоянии ~2 километра друг от друга, при этом многие спутники сближаются еще больше. По мере увеличения количества спутников растет не только риск столкновения, но и опасность того, что такое столкновение может спровоцировать неконтролируемую цепную реакцию столкновений.

Credit: Conjunction Streaming Service Demo

Радиоволновая часть электромагнитного спектра, используемая для всего, начиная от вещания и заканчивая военными связями, радиоастрономией и поиском сигналов, исходящих от внеземных цивилизаций, особенно серьезно пострадала от нового поколения интернет-спутников с высокой скоростью и низкой задержкой сигнала. Существует множество радиочастот, на которых можно проводить наблюдения или мониторинг, и помехи являются серьезной проблемой, поэтому радиодиапазоны так тщательно регулируются.

Однако сильный сигнал, исходящий из одной конкретной полосы радиочастот, может серьезно повлиять на соседние полосы, так как:

• сигналы, особенно сильные сигналы, будут переходить на близлежащие полосы, даже если сигнал хорошо сколлимирован по частоте,

• детекторы в соседних полосах, даже если сигнал остается только в своем собственном диапазоне частот, будут улавливать эти сигналы, если они достаточно сильные.

Например, рассмотрим это радиоизображение, полученное доктором Иветтой Сендес, специализирующейся на смерти звезд, которая работает с VLA (Very Large Array), ведущей сетью радиотелескопов в Северной Америке.

Это изображение показывает результаты наблюдения, полученные с помощью VLA (Very Large Array), за звездой, разрывающейся в событии приливного разрушения из-за ее встречи с черной дырой. На частотах (в С-диапазоне), на которых было получено это изображение, небо выглядит чистым и нетронутым, без помех от радиосигналов.

Credit: Yvette Cendes/VLA

На приведенном выше изображении в центре поля виден удивительный объект: это звезда, которая активно разрывается черной дырой, - астрономы еще называют это событие приливным разрушением. Это изображение, сделанное в диапазоне частот, который радиоастрономы называют С-диапазоном, четко показывает источник и даст данные, по которым легко увидеть их изменения со временем по мере развития катастрофы. Такие изображения дорогостоящи в плане времени телескопа, требуя минуты времени телескопа только для разрешения источника.

В идеале, однако, астрономы наблюдают в нескольких частотных диапазонах с выделенным им временем телескопа, поскольку разные частоты раскрывают разные аспекты наблюдаемых объектов. Теперь сравните изображение выше с изображением ниже, которое было сделано в 2023 году в ту же ночь, тем же астрономом, в том же регионе неба, только на более высоких частотах: в X-диапазоне. Как даже поверхностный визуальный осмотр скажет вам, здесь нет полезных данных: наблюдения переполнены шумом. И практически 100% этого шума вызваны, как вы уже догадались, роем спутников (в частности)  Starlink, вращающихся вокруг Земли.

На этом изображении показано то же событие, что и на предыдущем изображении, в ту же самую ночь, сделанное с помощью того же инструмента, но в соседнем частотном диапазоне: X-диапазоне. В этом случае частотный диапазон перекрывается с теми, которые передаются спутниками Starlink, и переполнен шумом. Словами ученого, собравшего данные, изображение определенно непригодно для науки.

Credit: Yvette Cendes/VLA

Проблема, конечно же, затрагивает не только радио- и оптическую астрономию, но и все другие диапазоны и формы астрономии, включая инфракрасное, ультрафиолетовое излучение и любые другие длины волн, испускаемые Солнцем и отражаемые этими спутниками, или просто испускаемые самими спутниками напрямую. "Полосы", появляющиеся на изображениях, не просто портят красивые картинки, которые астрономы показывают широкой публике, но и скрывают все самое интересное, что происходит за ними:

- звезды,

- черные дыры,

- пульсары,

- магнитары,

- далекие планеты,

- и многое другое.

Когда мы видим сверхновую или любое другое быстро развивающееся событие, ключевое значение имеет время: на объект необходимо быстро направить подходящие телескопы. С тысячами спутников, с которыми приходится считаться, это уже большая проблема; с появлением сотен тысяч других, мы можем даже не получить ни одного испорченного вида с существующими технологиями.

Еще хуже обстоит дело для рентгеновской и гамма-астрономии, где каждый отдельный фотон содержит значимые данные. Отсутствие обнаружений также значимо для этих сфер астрономии. Когда спутник или кусок (не отслеживаемого) космического мусора блестит на солнце, он будет появляться как источник высокой энергии, как это было в 2020 году для GN-z11. В обозримом будущем нет способов решения этой проблемы, и она будет только усугубляться со временем и с запуском большего количества спутников на орбиту.

Изображение следа от спутника показывает, насколько яркими и насыщенными могут быть эти события для детекторов, способные влиять на наблюдения, полученные космическими телескопами, такими как Хаббл. Хотя спутники чаще всего появляются в виде единичных полос, обращение их вокруг своей оси иногда может проявляться в виде пунктирных следов особенно в ультрафиолетовой и видимой части спектра.

Credit: NASA/STScI

Одной из больших проблем, связанных с научной этикой, является не только вопрос, где или как что-то исследовать, но также понимание того, когда что-то нужно оставить нетронутым. Например, нам нужно быть очень осторожными, чтобы при поиске жизни на Марсе не использовать инструменты, загрязнённые земной органикой, иначе мы рискуем получить ложный положительный сигнал, что, вероятно, уже происходило в прошлом. Без преувеличения, новая эра спутниковых мегасозвездий грозит не только окончанием астрономии в её нынешнем виде, но также и фундаментальным преобразованием ночного неба Земли и окружающего нашу планету пространства не в лучшую сторону.

Действительно плохо во всём этом то, насколько это не нужно. Нам не нужны сотни тысяч спутников на низкой околоземной орбите для обеспечения высокоскоростного интернета для всех на Земле; вместо этого мы могли бы:

• разместить спутники в 10 (или 100) раз дальше,

• где каждый из них будет охватывать гораздо большую площадь поверхности Земли,

• сделать их больше и мощнее, чтобы компенсировать увеличенный сигнал,

• и для этого нам понадобится только 1/100 (или 1/10 000) от текущего количества спутников,

при этом обслуживая то же количество клиентов и тот же объем данных. Этот план является причиной, по которой у нас есть только 24 спутника GPS, с которыми мы успешно обеспечиваем GPS для всей планеты. Единственной жертвой является небольшое количество задержки: 40 миллисекунд для массива спутников на высоте 6000 км, в отличие от 4 миллисекунд для массива в 100 раз больше спутников на высоте 600 км.

Как страстно выразила это профессор Саманта Лоулер:

"Попросите ваших государственных представителей поддержать регулирование спутников и расширения сельского широкополосного доступа. Выходите и наслаждайтесь вашим темным небом, пока оно не изменилось. С надлежащим регулированием, наша самая старая форма исследования космоса может продолжаться. Я отчаянно надеюсь, что мы никогда не достигнем точки, когда естественные узоры в небе будут заглушены антропогенными факторами, но без государственного регулирования корпорации скоро доведут нас до этого."

Видео Дня. Панорама галактики NGC 1559

 

Credit:

ESA/Webb, NASA & CSA, A. Leroy, J. Lee and the PHANGS Team, N. Bartmann (ESA/Webb)

Music: Stellardrone - Twilight

Webb videos, 27 февраля 2024 года

Это новый снимок спиральной галактики с перемычкой NGC 1559, полученный телескопом Джеймса Уэбба агентств НАСА/ЕКА/ККА. Галактика имеет видимую центральную область с замысловатым узором на мощно закрученных спиральных рукавах. NGC 1559 находится примерно в 35 миллионах световых лет от нас в малоизученном южном созвездии Сетка.

Данные, представленные на этом портрете, получены двумя инструментами Уэбба: инструментом среднего инфракрасного диапазона (MIRI) и камерой ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam). Здесь MIRI захватывает свечение межзвездных пылинок, которые очерчивают межзвездную среду, топливо для будущего формирования звезд. NIRCam показывает свет от молодых звезд, скрытых за огромным количеством пыли. NIRCam также фиксирует излучение от ионизированных туманностей вокруг молодых звезд.

У NGC 1559 массивные спиральные рукава, богатые звездообразованием, и она удаляется от нас со скоростью около 1300 километров в секунду. Хотя кажется, что NGC 1559 находится рядом с одним из наших ближайших соседей на небе - Большим Магеллановым Облаком (БМО) - это лишь обман восприятия. На самом деле NGC 1559 является одиночкой, не входя ни в какие компании близлежащих галактик и не участвуя в скоплениях галактик.

Прекрасная Вселенная Чандры. Тур по NGC253

YouTube | Дзен | Вконтакте | Rutube

Фото Дня. М102: Галактика-диск, вид с ребра

 

APOD, 6 марта 2024 года

Изображение: NASA, ESA, Hubble; Обработка: Эхсан Эбахимиан

Это обычная галактика, но мы видим ее с ребра. Многие галактики-диски на самом деле так же тонки, как NGC 5866, галактика "Веретено", изображенная здесь, но не наблюдаются с ребра с нашей точки зрения. Возможно, более знакомым примером галактики, видимой с ребра, является наш Млечный Путь. Обозначенная так же как M102, галактика "Веретено" показывает многочисленные и сложные пылевые полосы, которые видны темными и красными, в то время как многие яркие звезды в диске придают ей более синий оттенок. Синий диск молодых звезд виден на этом изображении Хаббла, выходящем за пределы пыли в чрезвычайно тонкой плоскости галактики. Есть свидетельства того, что галактика "Веретено" за последний миллиард лет или около того поглотила меньшие галактики, включая несколько потоков тусклых звезд, темную пыль, которая простирается вдали от основной плоскости галактики, и окружающую группу галактик (не показана). В целом, многие галактики-диски становятся тонкими, потому что газ, из которого они образуются, сталкивается сам с собой, вращаясь вокруг гравитационного центра. Галактика "Веретено" находится на расстоянии около 50 миллионов световых лет в направлении созвездия Дракон.

Фото Дня. NGC 2170: Абстрактное искусство Туманности Ангел

NGC 2170: Абстрактное искусство Туманности Ангел

 

Image Credit & Copyright: David Moulton

Фото Дня, APOD, 5 марта 2024 года

Картина или фотография? В этом небесном абстрактном искусстве, созданном кистью космического Микеланджело, чуть выше центра изображения сияет NGC 2170 - пылевая Туманность "Ангел" . 

Отражая свет близких горячих звезд, NGC 2170 соединяется с другими голубоватыми отражающими туманностями, красной эмиссионной областью, множеством темных поглощающих туманностей и фоном цветных звезд. Как и обычные предметы домашнего обихода, которые художники часто выбирают в качестве своих объектов, облака газа, пыли и горячие звезды, представленные здесь, также повсеместно встречаются в подобной среде, - в массивном молекулярном облаке, формирующим звезды в созвездии Единорога. 

Гигантское молекулярное облако Mon R2 находится удивительно близко, на расстоянии всего лишь около 2 400 световых лет. На таком расстоянии этот холст занимает немногим более 60 световых лет в поперечнике.

[Hubble][AM 1054-325] Хаббл наблюдает "нити жемчуга" звездных скоплений в столкновениях галактик

 

Новостной релиз на hubblesite.org 2024-004 от 8 февраля 2024 года

Длинный комковатый хвост из звезд как следствие взаимодействий галактик

Во время столкновений галактик рождаются новые поколения звезд, которые в противном случае могли бы никогда и не появиться. Сближения галактик вызывают гравитационное взаимодействие, которое вытягивает их пыль и газ в длинные потоки. Острое зрение космического телескопа Хаббл помогает увидеть скопления новорожденных звезд, расположенных вдоль этих приливных хвостов, которые формируются, когда узлы газа сжимаются под действием гравитации, создавая около миллиона новорожденных звезд в каждом скоплении. Эти "ожерелья из жемчуга", вероятно, более распространены в ранней Вселенной, когда галактики сталкивались чаще.

Можно было бы подумать, что столкновения галактик разрушают звезды. На самом деле, динамика столкновений запускает формирование новых поколений звезд и, предположительно, сопутствующих им планет.

Космический телескоп Хаббл наблюдал 12 взаимодействующих галактик, которые имеют длинные, похожие на головастиков приливные хвосты из газа, пыли и множества звезд. Исключительное зрение Хаббла и его чувствительность к ультрафиолетовому свету позволили обнаружить вдоль этих хвостов 425 скоплений новорожденных звезд, выглядящих как гирлянды праздничных огней. Каждое скопление содержит до миллиона голубых новорожденных звезд.

Скопления в приливных хвостах известны десятилетиями. Когда галактики взаимодействуют, гравитационные приливные силы вытягивают длинные потоки газа и пыли. Два популярных примера - галактики Антенны и Мыши с их длинными, узкими, похожими на пальцы выступами.

Команда астрономов использовала сочетание новых наблюдений и архивных данных, чтобы получить возраст и массу скоплений звезд в приливных хвостах. Они обнаружили, что эти скопления очень молоды — им всего 10 миллионов лет. И кажется, что они формируются с одинаковой скоростью вдоль хвостов, простирающихся на тысячи световых лет.

"Удивительно видеть так много молодых объектов в хвостах, что много говорит нам об эффективности формирования скоплений," сказал ведущий автор Майкл Родрук из Колледжа Рэндольф-Мейкон в Эшленде, Вирджиния. "С приливными хвостами рождаются новые поколения звезд, которые иначе могли бы и не существовать."

Хвосты выглядят так, как будто берут спиральный рукав галактики и растягивают его далеко в космос. Внешняя часть рукава вытягивается ириской вследствие гравитационного противостояния между парой взаимодействующих галактик.

Перед слияниями галактики были богаты пыльными облаками молекулярного водорода, которые, возможно, просто оставались неактивными. Но облака столкнулись и ударились друг о друга во время столкновения, что сжало водород до такой степени, чтобы спровоцировать вщрыв  звездообразования.

Судьба этих растянутых звездных скоплений неопределенна. Они могут остаться гравитационно устойчивыми и превратиться в шаровые звездные скопления — подобные тем, которые вращаются вне плоскости нашей галактики Млечный Путь. Или они могут рассеяться, образуя гало из звезд вокруг своей хозяйской галактики, или быть выброшенными и стать блуждающими межгалактическими звездами.

Такое образование звезд в виде "нитка жемчуга" могло быть более распространенным в ранней Вселенной, когда галактики чаще сталкивались друг с другом. Наблюдаемые Хабблом близкие галактики являются моделями того, что происходило давным-давно, и, следовательно, представляют собой лаборатории для изучения далекого прошлого.

Космический телескоп Хаббл является проектом международного сотрудничества между НАСА и ЕКА. Управление телескопом осуществляется Центром космических полетов Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. Научные операции Хаббла и Вебба проводит Институт космического телескопа (STScI) в Балтиморе, штат Мэриленд. STScI управляется для НАСА Ассоциацией университетов по астрономическим исследованиям в Вашингтоне, округ Колумбия.

Ссылки:

• научная статья
• ссылка на портал Хаббла

Объект: 

    RA/DEC: 10 56 58.500 -33 09 41.00

[ESO] Прорывное исследование раскрывает секреты рождения планет у десятков звезд

Пресс-релиз Европейской Южной Обсерватории, 5 марта 2024 года

В серии исследований группа астрономов пролила новый свет на увлекательный и сложный процесс формирования планет. Потрясающие изображения, полученные с помощью Очень Большого Телескопа Европейской Южной Обсерватории (ESO's VLT) в Чили, представляют собой одно из крупнейших исследований дисков, формирующих планеты. Исследование объединяет наблюдения более чем 80 молодых звезд, вокруг которых могут формироваться планеты, предоставляя астрономам обширные данные и уникальные детали формирования планеты в различных регионах нашей галактики.

"Большое продвижение в нашей области исследований," говорит Кристиан Гински, лектор Университета Голуэя, Ирландия, и ведущий автор одной из трех новых статей, опубликованных сегодня в журнале Astronomy & Astrophysics. "Мы перешли от интенсивного изучения отдельных звездных систем к огромному обзору целых областей формирования звезд."

На сегодняшний день было обнаружено более 5000 планет, вращающихся вокруг других звезд - часто в системах, сильно отличающихся от нашей Солнечной системы. Чтобы понять, где и как возникает это разнообразие, астрономы наблюдают за богатыми пылью и газом дисками, окружающими молодые звезды, за самими колыбелями формирования планет. Эти диски лучше всего искать в огромных газовых облаках, где формируются сами звезды.

Новые изображения демонстрируют исключительное разнообразие дисков как для зрелых планетных систем, так и для систем, только формирующих планеты. "Некоторые из этих дисков показывают огромные спиральные рукава, вероятно, вызванные сложным танцем вращающихся планет," говорит Гински. "Другие показывают кольца и большие полости, "вырезанные" формирующимися планетами, в то время как остальные кажутся гладкими и почти дремлющими среди всей этой суматохи активности," добавляет Антонио Гаруфи, астроном Астрофизической обсерватории Арчетри, Итальянский Национальный Институт Астрофизики (INAF), и ведущий автор одной из статей.

Команда изучила в общей сложности 86 звезд в трех различных областях формирования звезд нашей Галактики: Тельца и Хамелеона I, находящихся на расстоянии около 600 световых лет от Земли, и Ориона - богатого газом облака, находящегося примерно в 1600 световых годах от нас, - места рождения нескольких звезд, масса которых превышает массу Солнца. Наблюдения были собраны большой международной командой, в которую входили ученые из более чем 10 стран.

Команда смогла получить несколько ключевых выводов из этого набора данных. Например, в Орионе они обнаружили, что звезды, находящиеся в группах из двух или более компонентов, имеют меньшую вероятность иметь большие диски, формирующие планеты. Это значительный результат, учитывая, что в отличие от нашего Солнца, большинство звезд в нашей галактике имеют спутники. Кроме того, неравномерный внешний вид дисков в этом регионе предполагает возможность наличия в них массивных планет, которые могут вызывать искривление и смещение дисков.

Хотя диски, формирующие планеты, могут простираться на расстояния в сотни раз больше, чем расстояние между Землей и Солнцем, их расположение на расстоянии в несколько сотен световых лет от нас заставляет их казаться крошечными точками в ночном небе. Для наблюдения за дисками команда использовала передовой инструмент Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE), установленный на VLT ESO. Система экстремальной адаптивной оптики SPHERE корректирует турбулентные эффекты атмосферы Земли, обеспечивая четкие изображения дисков. Это позволило команде получить изображения дисков вокруг звезд с массой до половины массы Солнца, которые обычно слишком тусклы для большинства современных инструментов. Дополнительные данные для исследования были получены с помощью инструмента X-shooter VLT, который позволил астрономам определить, насколько молоды и массивны звезды. С другой стороны, Большой миллиметровый/субмиллиметровый массив Атакама (ALMA), в котором ESO является партнером, помог команде установить количество пыли, окружающей некоторые из звезд.

По мере развития технологий команда надеется еще глубже проникнуть в сердце систем, формирующих планеты. Например, большое 39-метровое зеркало будущего СверхБольшого Телескопа (ELT) ESO позволит команде изучать самые ближайшие области вокруг молодых звезд, где могут формироваться каменистые планеты, подобные нашей.

На данный момент эти впечатляющие изображения предоставляют исследователям кладезь данных, помогающих разгадать тайны формирования планет. "Почти поэтично, что процессы, отмечающие начало пути к формированию планет и, в конечном итоге, жизни в нашей собственной Солнечной системе, настолько прекрасны," заключает Пер-Гуннар Валегорд, аспирант Университета Амстердама, Нидерланды, который руководил исследованием Ориона. Валегорд, который также работает учителем в Международной школе Хилверсума в Нидерландах, надеется, что изображения вдохновят его учеников стать учеными в будущем.

Ссылки на научные статьи:

1. “The SPHERE view of the Chamaeleon I star-forming region: The full census of planet-forming disks with GTO and DESTINYS programs”
2. “The SPHERE view of the Taurus star-forming region: The full census of planet-forming disks with GTO and DESTINYS programs”
3. “Disk Evolution Study Through Imaging of Nearby Young Stars (DESTINYS): The SPHERE view of the Orion star-forming region”

PR изображения:

Экзопланетные системы в облаке Тельца

Credit: ESO/A.Garufi et al.; IRAS

Диски, в которых формируются планеты, вокруг молодых звезд и их расположение в богатом газом облаке Тельца, примерно в 600 световых годах от Земли. Потрясающие изображения дисков были получены с помощью инструмента Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE), установленного на Очень Большом Телескопе (VLT) ESO. Всего команда наблюдала 43 звезды в области Тельца, все они изображены здесь (хотя диски, в которых формируются планеты, были обнаружены только у 39 из этих объектов). Фоновое изображение показывает инфракрасный вид Тельца, полученный Инфракрасным Астрономическим Спутником.

Диск формирования экзопланет MWC 758 - как видно SPHERE и ALMA

Credit: ESO/A. Garufi et al.; R. Dong et al.; ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Этот композитный снимок показывает диск MWC 758, в котором формируются планеты, расположенный примерно в 500 световых годах от нас в области Тельца, сделанный с помощью двух различных обсерваторий.

Желтый цвет представляет собой инфракрасные наблюдения, полученные при помощи инструмента Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) на Очень Большом Телескопе (VLT) ESO. Синие области, в свою очередь, соответствуют наблюдениям, выполненным с помощью Большого Атакамского миллиметрового/субмиллиметрового массива (ALMA), в котором ESO является партнером.

Упомянутые обсерватории позволяют астрономам картографировать распределение пыли вокруг этой и других звезд различными, но дополняющими друг друга способами. SPHERE захватывает свет от хозяйской звезды, рассеянный пылью вокруг нее, в то время как ALMA регистрирует излучение, непосредственно испускаемое самой пылью. Совмещение этих наблюдений помогает астрономам понять, как могут формироваться планеты в пыльных дисках вокруг молодых звезд.

[Webb][GN-z11] Уэбб открывает секреты самых далеких галактик

 

Научный релиз weic2406, esawebb.org, 4 марта 2024 года

Вглядываясь в глубины пространства и времени, две команды, использующие космический телескоп NASA/ESA/CSA Джеймса Уэбба, изучили исключительно яркую галактику GN-z11, которая существовала, когда нашей Вселенной, возрастом в 13,8 миллиарда лет, было всего около 430 миллионов лет.

Воплощая свое обещание трансформировать наше понимание ранней Вселенной, космический телескоп Джеймса Уэбба исследует галактики у самого рассвета времен. Одной из таких галактик является исключительно яркая галактика GN-z11, которая существовала, когда возраст Вселенной составлял всего лишь небольшую долю ее нынешнего возраста. Впервые обнаруженная с помощью космического телескопа NASA/ESA Хаббла, она является одной из самых молодых, самых далеких и самых загадочных наблюдаемых галактик. Почему она так ярка? Похоже, Уэбб нашел ответ.

Команда, изучавшая GN-z11 с помощью Уэбба, нашла первые четкие доказательства того, что галактика содержит центральную сверхмассивную черную дыру, которая быстро накапливает материю. Эта находка делает ее самой далекой активной сверхмассивной черной дырой, обнаруженной на сегодняшний день.

"Мы нашли чрезвычайно плотный газ, который обычно встречается вблизи сверхмассивных черных дыр, накапливающих газ," объяснил руководитель исследования Роберто Майолино из Кавендишской лаборатории и Института космологии Кавли при Университете Кембриджа в Великобритании. "Это были первые явные признаки того, что GN-z11 содержит черную дыру, которая поглощает материю."

Используя Уэбба, команда также обнаружила знаки ионизированных химических элементов, которые обычно наблюдаются рядом со сверхмассивными черными дырами с аккрецией. Кроме того, они обнаружили, что галактика извергает очень мощный ветер. Такие высокоскоростные ветра обычно вызваны процессами, связанными с интенсивно аккрецирующими сверхмассивными черными дырами.

"Камера ближнего инфракрасного диапазона Уэбба (NIRCam) показала расширенный компонент, указывающий на саму галактику и ее центральный компактный источник, цвета которого соответствуют цветам аккреционного диска черной дыры," сказала исследователь Ханна Ублер, также из Кавендишской лаборатории и Института космологии Кавли.

Вместе эти данные показывают, что GN-z11 содержит сверхмассивную черную дыру массой в два миллиона солнечных масс в очень активной фазе поглощения материи, что и объясняет ее яркость.

Credit:

NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)

Вторая группа, также возглавляемая Майолино, использовала спектрограф ближнего инфракрасного диапазона Уэбба (NIRSpec) для обнаружения газового комка гелия в гало, окружающем GN-z11.

"Тот факт, что мы не видим ничего, кроме гелия, предполагает, что этот комок должен быть первичным," сказал Майолино. "Это то, что предсказывалось теорией и моделированием в окрестностях особенно массивных галактик из этих эпох — что в гало должны выживать карманы первозданного газа, и они могут сжиматься, формируя звездные скопления III Населения."

Нахождение до сих пор не обнаруженных звезд III Населения — первого поколения звезд, образованных почти полностью из водорода и гелия — является одной из самых важных целей современной астрофизики. Ожидается, что эти звезды будут очень массивными, очень яркими и очень горячими. Их отличительной чертой будет наличие ионизированного гелия и отсутствие химических элементов тяжелее гелия.

Формирование первых звезд и галактик ознаменовало фундаментальный сдвиг в космической истории, в ходе которой Вселенная эволюционировала от темного и относительно простого состояния к высоко организованной и сложной среде, которую мы видим сегодня.

Credit:

NASA, ESA, CSA, B. Robertson (UC Santa Cruz), B. Johnson (CfA), S. Tacchella (Cambridge), M. Rieke (University of Arizona), D. Eisenstein (CfA)

В будущих наблюдениях Уэбба Майолино, Ублер и их команда изучат GN-z11 более глубоко и надеются укрепить аргументацию в пользу звезд III Населения, которые могут формироваться в ее гало.

Исследование первозданного газового комка в гало GN-z11 было принято к публикации в журнале Astronomy & Astrophysics. Результаты исследования черной дыры GN-z11 были опубликованы в журнале Nature 17 января 2024 года. Данные были получены в рамках продвинутого глубокого внегалактического обзора JWST (JADES), совместного проекта команд NIRCam и NIRSpec.

Ссылки:

• научная публикация в журнале Nature
• научная публикация в журнале Astronomy & Astrophysics