Количество зарегистрированных NASA планет за пределами Солнечной системы достигло 6 тысяч

Официальное количество экзопланет, которые отслеживает NASA, достигло 6000. Эта веха подчеркивает ускорение темпов открытий, происходящих чуть более чем через три десятилетия после обнаружения первых экзопланет. Об этом сообщают в американском Национальном управлении по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA). Подтвержденные планеты добавляются в список на постоянной основе учеными со всего мира, поэтому ни одна планета не считается 6000-й. Эту цифру отслеживает Институт наук об экзопланетах NASA (NExScI), базирующийся в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене. В дополнение к этому существует еще более 8000 планет-кандидатов, которые ждут подтверждения. Эта веха наступила через 30 лет после открытия первой экзопланеты вокруг звезды, похожей на наше Солнце, в 1995 году. (До этого было обнаружено несколько планет вокруг звезд, исчерпавших все свое топливо и коллапсировавших.) Хотя исследователи считают, что в нашей галактике Млечный Путь есть миллиарды планет, их поиск остается слишком сложным.

Помимо открытия многих отдельных планет с интересными характеристиками, по мере роста общего количества известных экзопланет, ученые могут сравнить общую популяцию планет с планетами нашей Солнечной системы.

Например, хотя в Солнечной системе одинаковое количество каменистых и гигантских планет, как представляется, каменистые планеты более распространены во Вселенной. Исследователи также обнаружили ряд планет, которые полностью отличаются от планет нашей Солнечной системы.

 Есть:

планеты типа горячий Юпитер, которые вращаются ближе к своей материнской звезде, чем Меркурий вращается вокруг Солнца;

планеты, которые вращаются вокруг двух звезд, ни одной звезды и планеты, покрытые лавой;

некоторые с плотностью пенопласта;

а другие с облаками, состоящими из драгоценных камней.

«Каждый из различных типов планет, которые мы открываем, дает нам информацию об условиях, при которых могут образовываться планеты, и, в конечном итоге, о том, насколько распространены могут быть планеты, подобные Земле, и где мы должны их искать», — сказала Дон Гелино, руководитель программы NASA по исследованию экзопланет (ExEP), базирующейся в Лаборатории реактивного движения агентства в Южной Калифорнии. «Если мы хотим узнать, одиноки ли мы во Вселенной, все эти знания чрезвычайно важны».

Менее 100 экзопланет были непосредственно сфотографированы, поскольку большинство планет настолько тусклые, что теряются в свете своей материнской звезды. Другие четыре метода обнаружения планет являются косвенными. Например, с помощью метода транзита астрономы ищут звезду, которая на короткое время тускнеет, когда орбитальная планета проходит перед ней.

Чтобы учесть возможность того, что за определенным сигналом стоит что-то другое, чем экзопланета, большинство кандидатов в экзопланеты должны быть подтверждены дальнейшими наблюдениями, часто с помощью дополнительного телескопа, а это требует времени. Вот почему в архиве экзопланет NASA (который ведет NExScI) есть длинный список кандидатов, ожидающих подтверждения.

«Нам действительно нужно, чтобы все сообщество работало вместе, если мы хотим максимизировать наши инвестиции в эти миссии, которые выявляют кандидатов в экзопланеты», — сказала Аврора Кессели, заместитель руководителя научной группы архива экзопланет NASA. «Значительная часть того, что мы делаем в NExScI, — это создание инструментов, которые помогают сообществу обнаруживать кандидаты на планеты и превращать их в подтвержденные планеты».

Темпы открытия экзопланет ускорились в последние годы (всего три года назад база данных насчитывала 5000 подтвержденных экзопланет), и эта тенденция, вероятно, сохранится. Ученые ожидают получить тысячи дополнительных кандидатов в экзопланеты от миссии Gaia Европейского космического агентства, которая находит планеты с помощью техники, называемой астрометрией, и от будущего космического телескопа NASA Нэнси Грейс Роман, который откроет тысячи новых экзопланет, главным образом с помощью техники, называемой гравитационным микролинзированием.

В NASA собираются сосредоточить изучение экзопланет на поиске каменистых планет, похожих на Землю, и исследовании их атмосфер на наличие биосигнатур — любых характеристик, элементов, молекул, веществ или особенностей, которые могут быть использованы как доказательства прошлой или современной жизни.

Но для изучения атмосфер планет, размер и температура которых схожи с Землей, нужны новые технологии. В частности, ученым нужны лучшие инструменты для блокирования отблесков звезды, вокруг которой вращается планета. А в случае планеты, подобной Земле, блики будут значительными: Солнце примерно в 10 миллиардов раз ярче Земли, что будет более чем достаточно, чтобы заглушить свет нашей родной планеты, если смотреть на нее с большого расстояния.

NASA имеет две основные инициативы, чтобы попытаться преодолеть это препятствие. Телескоп Нэнси Грейс Роман будет оснащен технологическим демонстрационным инструментом под названием Коронограф Роман, который будет тестировать новые технологии для блокировки света звезд и делать тусклые планеты видимыми. При максимальной производительности коронограф должен быть способен получать непосредственное изображение планеты размером и температурой Юпитера, вращающейся вокруг звезды, подобной нашему Солнцу, и на подобном расстоянии от этой звезды. Благодаря микролинзовому исследованию и коронографическим наблюдениям Роман раскроет новые детали о разнообразии планетарных систем, показывая, насколько распространены системы, подобные нашей, в галактике.

Для создания коронографа, способного обнаруживать планеты, подобные Земле, необходимы дополнительные достижения в технологии коронографии. NASA работает над концепцией такой миссии, которая пока называется «Обсерватория пригодных для жизни миров».

Найдена далёкое скопление галактик, напоминающее гроздь винограда

Международная группа астрономов обнаружила в созвездии Зайца скопление небольших и ярких галактик RXCJ0600-2007 с красным смещением (z) 6,072. Это означает, что она находится на расстоянии 27,62 млрд. световых лет от Земли и сформировалась примерно через 937 млн. лет после Большого взрыва. Новое исследование показало, что рядом с основной галактикой расположено по меньшей мере 15 меньших протогалактических сгустков. Вместе они напоминают гроздь ярко-фиолетового винограда в космосе, за счёт чего, зарождающаяся галактика получила имя "космический виноград". На первых снимках «Хаббла» скопление RXCJ0600-2007 выглядит как размытое пятно. Но благодаря современным технологиям астрономы смогли увидеть вращающуюся галактику с 15 массивными сгустками, в которых образуются звезды. Это открытие противоречит современным представлениям об эволюции ранних галактических систем. Никто не ожидал найти столько скоплений в одной галактике той эпохи.

Сливающееся в более крупную галактику протоскопление галактик нашли благодаря гравитационному линзированию. Это эффект, при котором массивное скопление галактик «увеличивает» свет далеких объектов, словно линза. Для наблюдения объединили мощности телескопа "Джеймс Уэбб" и радиотелескопов ALMA.

Новый тип сверхновой показал внутренние слои погибшей при взрыве звезды

Международная группа ученых обнаружила ранее невиданный тип сверхновой, богатый кремнием, серой и аргоном, что раскрывает внутреннее слоистое строение умершей звезды. Когда массивные звезды взрываются, астрофизики обычно обнаруживают сильные следы легких элементов, таких как водород и гелий. Но недавно открытая сверхновая, названная SN2021yfj, продемонстрировала удивительно другой химический состав. Астрономы давно выдвинули теорию, что массивные звезды имеют слоистую структуру, похожую на лук. Внешние слои преимущественно состоят из самых легких элементов. По мере продвижения к центру элементы становятся все тяжелее, вплоть до достижения внутреннего железного ядра. Наблюдения за SN2021yfj свидетельствуют о том, что массивная звезда каким-то образом потеряла свои внешние слои водорода, гелия и углерода, обнажив внутренние слои, богатые кремнием и серой, перед тем, как взорваться. Это открытие является прямым доказательством давно выдвинутой теории о внутренней слоистой структуре гигантских звезд и дает беспрецедентную возможность заглянуть в глубины массивной звезды — за мгновение до ее взрывной гибели. Результаты исследования были опубликованы 20 августа в журнале Nature.

«Это первый случай, когда мы видим звезду, которая была практически полностью обнажена», — сказал Стив Шульце из Северо-Западного университета, возглавлявший исследование. «Это показывает нам, как устроены звезды, и доказывает, что звезды могут терять много материала перед взрывом. Они могут не только терять свои внешние слои, но и быть полностью обнаженными, и все равно производить яркий взрыв, который мы можем наблюдать с очень-очень дальних расстояний».

«Это событие буквально не похоже на то, что кто-то видел раньше», — добавил Адам Миллер из Северо-Западного университета, старший автор исследования. «Это было настолько удивительно, что мы подумали, что, возможно, наблюдали не тот объект. Эта звезда говорит нам, что наши представления и теории об эволюции звезд слишком узкие. Не то чтобы наши учебники были неправильными, но они явно не охватывают всего, что происходит в природе. Видимо, существуют более экзотические пути окончания жизни массивной звезды, которые мы не принимали во внимание».

Шульце, эксперт по самым экстремальным быстротечным объектам в астрономии, является научным сотрудником Центра междисциплинарных исследований и исследований в астрофизике (CIERA) Северо-Западного университета. Миллер является доцентом физики и астрономии в Колледже искусств и наук Вайнберга Северо-Западного университета и ведущим членом CIERA и Института искусственного интеллекта для исследования неба NSF-Simons.

Массивные звезды, вес которых в 10–100 раз превышает вес нашего Солнца, подпитываются ядерным синтезом. В этом процессе интенсивное давление и экстремальная температура в ядре звезды заставляют более легкие элементы сливаться, образуя более тяжелые элементы. Когда температура и плотность в ядре возрастают, синтез начинается также во внешних слоях. По мере эволюции звезды, со временем в ядре выгорают все более тяжелые элементы, а более легкие элементы выгорают в серии оболочек, окружающих ядро. Этот процесс продолжается, в конечном итоге приводя к образованию железного ядра. Когда железное ядро коллапсирует, это вызывает взрыв сверхновой или образует черную дыру.

Хотя массивные звезды обычно сбрасывают слои перед взрывом, SN2021yfj выбросила гораздо больше материала, чем ученые когда-либо ранее обнаруживали. Другие наблюдения «раздетых звезд» обнаружили слои гелия или углерода и кислорода, обнажившиеся после потери внешней водородной оболочки. Но астрофизики никогда не видели ничего более глубокого, чем это, что намекает на то, что здесь должно происходить что-то чрезвычайно бурное и необычное.

Шульце и его команда открыли SN2021yfj в сентябре 2021 года, используя доступ Северо-Западного университета к Установке транзиентов Цвикки (ZTF). Расположенная к востоку от Сан-Диего, ZTF использует широкоугольную камеру для сканирования всего видимого ночного неба. С момента запуска ZTF стала главным двигателем открытий астрономических транзиентов — быстротечных явлений, таких как сверхновые, которые внезапно вспыхивают, а затем быстро угасают.

Просмотрев данные ZTF, Шульце обнаружил чрезвычайно яркий объект в зоне образования звезд, расположенной в 2,2 миллиарда световых лет от Земли.

Чтобы получить больше информации о таинственном объекте, команда хотела получить его спектр, который раскладывает рассеянный свет на составляющие цвета. Каждый цвет представляет разный элемент. Таким образом, анализируя спектр сверхновой, ученые могут обнаружить, какие элементы присутствуют во взрыве.

Хотя Шульце сразу же приступил к действию, их поиск спектра зашел в тупик. Телескопы по всему миру были либо недоступны, либо не могли видеть сквозь облака, чтобы получить четкое изображение. К счастью, команда получила неожиданный подарок от коллеги-астронома, который собрал спектр с помощью инструментов в обсерватории В.М. Кека на Гавайях.

«Мы думали, что полностью упустили возможность получить эти наблюдения», — рассказывает Миллер. «Поэтому мы пошли спать разочарованные. Но на следующее утро коллега из Калифорнийского университета в Беркли неожиданно предоставил спектр. Без этого спектра мы, возможно, никогда бы не поняли, что это был странный и необычный взрыв».

«Мы увидели интересный взрыв, но не имели представления, что это было», — говорит Шульце о SN2021yfj. «Почти мгновенно мы поняли, что это было что-то, чего мы никогда раньше не видели, поэтому нам нужно было изучить это с помощью всех доступных ресурсов».

Вместо типичного гелия, углерода, азота и кислорода, которые содержатся в других раздетых сверхновых, в спектре преобладали сильные сигналы кремния, серы и аргона. Ядерный синтез производит эти более тяжелые элементы в глубинах массивной звезды на последних этапах ее жизни.

«Эта звезда потеряла большую часть материала, который она произвела в течение своей жизни», — говорит Шульце. «Поэтому мы могли видеть только материал, образовавшийся в течение месяцев непосредственно перед взрывом. Чтобы это произошло, должно было случиться какое-то очень насильственное событие».

Хотя точная причина этого явления остается открытым вопросом, Шульце и Миллер предполагают, что произошел редкий и мощный процесс. Они исследуют несколько сценариев, включая взаимодействие с потенциальной сопутствующей звездой, массивный взрыв перед сверхновой или даже чрезвычайно сильные звездные ветры.

Но, скорее всего, как предполагает команда, эта загадочная сверхновая является результатом того, что массивная звезда буквально разорвала себя на куски. Когда ядро звезды сжимается под действием собственной гравитации, оно становится еще горячее и плотнее. Экстремальная температура и плотность затем снова зажигают ядерный синтез с такой невероятной интенсивностью, что это вызывает мощный взрыв энергии, который отталкивает внешние слои звезды. Каждый раз, когда звезда переживает новый эпизод нестабильности рождения электрон-позитронных пар, соответствующий импульс выбрасывает больше материала.

«Один из последних выбросов оболочки столкнулся с существующей оболочкой, что вызвало яркое излучение, которое мы видели как SN2021yfj», — сказал Шульце.

«Хотя у нас есть теория о том, как природа создала этот конкретный взрыв, я бы не стал ставить на карту свою жизнь, утверждая, что она правильная, потому что у нас все еще есть только один обнаруженный пример. Эта звезда действительно подчеркивает необходимость открытия большего количества таких редких сверхновых, чтобы лучше понять их природу и то, как они образуются», — добавил Миллер.

Китай провел испытания прототипа ракеты с вертикальной посадкой

Шанхайская академия космических технологий (SAST) провела «прыжковые» испытания ракеты Longxing-2 на метане. Это прототип разрабатываемого многоразового носителя Long March-12A. В рамках тестов предполагался взлет носителя с морской платформы у Хайяна на высоту до 75 километров, а затем маневр торможения и имитация мягкой посадки в Желтое море. Ранние этапы миссии прошли успешно, однако SAST еще не опубликовала отчета о результатах испытаний. Предполагается, что маневр торможения был проведен, однако о степени мягкости посадки сложно судить, поскольку Longxing-2 разрушился при касании двигателей воды. Инженеры изучают полученную в ходе миссии телеметрию. Отметим, что ранее подобный прототип проходил успешные наземные испытания с «прыжком» на высоту 12 километров. Он благополучно сел на платформу. Это было в июне прошлого года. Отметим, что SAST, являясь дочерней государственной организацией Китайской аэрокосмической корпорации (CASC), разрабатывает целую линейку ракет. В частности, в ноябре 2024 года первый полет совершила керосиновая Long March-12. А Long March-12A будет ее многоразовой метановой разновидностью. Также CASC работает над многоразовыми носителями других классов.

Отметим, что в Китае такого рода ракетами занимаются и частные компании. Они находятся на разных стадиях разработки, и некоторые из них уже тоже провели успешно «прыжковые» испытания своих прототипов.

Зонд Parker Solar Probe совершил максимальное сближение с Солнцем

Аппарат Parker Solar Probe вошел в историю, став самым близким к Солнцу созданным человеком объектом. Перигелий был пройден 24 декабря в 14:53 (мск). В этот момент расстояние между зондом и поверхностью звезды составило около 6,1 миллиона километров. Это было 22-е сближение Parker Solar Probe с Солнцем, но предыдущие происходили на большем расстоянии. Планируется, что на такой минимальной дистанции он выполнит еще как минимум два пролета. При этом команда миссии рассчитывает на ее продление, так как все системы зонда работали перед этим перигелием лучше, чем ожидалось. Особые опасения вызывало состояние теплозащитного экрана и солнечных панелей, однако они отлично сохранились. Пока команда миссии не знает, насколько успешно прошло сближение. Зонд ориентируется таким образом, чтобы экраном прикрываться от Солнца – щит, как планировалось, подвергнется нагреву до 980 градусов Цельсия. Поэтому зонд уходит в режим радиомолчания. Он должен подать на Землю сигнал о своем состоянии 27 декабря. А в начале января Parker Solar Probe начнет передавать телеметрию. После этого приступит к отправке научных данных, собранных во время этого рекордного сближения.
Также во время пролета должен быть обновлен рекорд скорости для земных аппаратов.

Предыдущий Parker Solar Probe установил в сентябре 2023 года, развив скорость 635 266 км/ч. Сейчас она должна достигнуть 692 000 км/ч. Следующие перигелии в таких же условиях должны состояться 22 марта и 19 июня 2025 года.