Астрономы впервые зафиксировали взрывную вспышку на другой звезде

Впервые подтвержден взрывной выброс вещества в космос другой звездой, достаточно мощный, чтобы снести атмосферу любой несчастной планеты, оказавшейся на его пути. Об этом рассказывают в Европейском космическом агентстве. Взрыв был корональным выбросом массы (КВМ), извержениями, которые мы часто видим от Солнца. Во время КВМ огромные количества вещества выбрасываются из нашей звезды, заполняя окружающее пространство. Эти драматические выбросы формируют и определяют космическую погоду, такую как зрелищные полярные сияния, которые мы видим на Земле, и даже могут разрушать атмосферы близлежащих планет. Но хотя КВМ является обычным явлением на Солнце, до сих пор мы не видели ни одного убедительного доказательства их существования на другой звезде. «Астрономы уже десятилетиями стремились обнаружить КВМ на другой звезде», — говорит Джо Каллингем из Нидерландского института радиоастрономии (ASTRON), автор нового исследования, опубликованного в журнале Nature. «Предыдущие выводы давали основания предполагать их существование или намекали на их присутствие, но фактически не подтверждали, что материал действительно вырвался в космос. Теперь нам впервые удалось это сделать».

Когда КВМ путешествует через слои звезды к межпланетному пространству, он создает ударную волну и сопутствующую вспышку радиоволн. Этот короткий, интенсивный радиосигнал был зафиксирован Джо и его коллегами, и оказалось, что он исходит от звезды, находящейся на расстоянии около 130 световых лет от нас.

«Такой радиосигнал просто не существовал бы, если бы материал полностью не покинул пузырь мощного магнетизма звезды», — добавляет Джо. «Другими словами: он вызван КВМ».

Звезда, выбрасывающая материю, является красным карликом — типом звезды, которая намного тусклее, холоднее и меньше Солнца. Она совсем не похожа на наше светило: ее масса примерно в два раза меньше, она вращается в 20 раз быстрее и имеет магнитное поле, которое в 300 раз сильнее. Большинство планет, о существовании которых известно в Млечном Пути, вращаются вокруг такого типа звезд.

Радиосигнал был обнаружен с помощью радиотелескопа «Низкочастотный массив» (LOFAR) благодаря новым методам обработки данных, разработанным соавторами из Парижской обсерватории-PSL. Затем команда использовала космическую обсерваторию XMM-Newton Европейского космического агентства, чтобы определить температуру, вращение и яркость звезды в рентгеновском свете. Это было необходимо для интерпретации радиосигнала и выяснения, что на самом деле происходит.

«Нам нужны были чувствительность и частота LOFAR, чтобы обнаружить радиоволны», — говорит соавтор Дэвид Конийн, аспирант, работающий с Джо в ASTRON. «А без XMM-Newton мы бы не смогли определить движение КВМ или разместить его в звездном контексте, что было крайне важно для подтверждения наших открытий. Одного телескопа было бы недостаточно — нам нужны были оба».

Исследователи определили, что КВМ движется с чрезвычайно высокой скоростью 2400 км в секунду, которая наблюдается только в 1 из 2000 КВМ, происходящих на Солнце. Выброс был настолько быстрым и плотным, что мог полностью уничтожить атмосферу любой планеты, вращающейся близко к звезде.

Открытие того, что КВМ способны сдирать планетарные атмосферы, полезно для нашего поиска жизни вокруг других звезд. Пригодность планеты для жизни, какой мы ее знаем, определяется ее расстоянием от материнской звезды – находится ли она в «зоне обитаемости», то есть в области, где на поверхности планет с соответствующей атмосферой может существовать жидкая вода. Это сценарий «Золотоволоски»: слишком близко к звезде – слишком жарко, слишком далеко – слишком холодно, а посередине – как раз подходит.

Но что, если эта звезда особенно активна и регулярно выбрасывает опасные извержения вещества, вызывая сильные бури? Планета, которая регулярно подвергается бомбардировке мощными корональными выбросами массы, может полностью потерять свою атмосферу, оставив после себя бесплодный камень – непригодный для жизни мир, несмотря на то, что его орбита «как раз подходит».

«Эта работа открывает новые возможности для наблюдений, изучения и понимания извержений и космической погоды вокруг других звезд», — добавляет Хенрик Эклунд, научный сотрудник ЕКА, работающий в Европейском центре космических исследований и технологий (ESTEC) в Нордвейке в Нидерландах.

«Мы больше не ограничиваемся экстраполяцией нашего понимания солнечных КВМ на другие звезды. Похоже, что интенсивная космическая погода может быть еще более экстремальной вокруг меньших звезд — основных носителей потенциально пригодных для жизни экзопланет. Это имеет важное значение для того, как эти планеты сохраняют свою атмосферу и, возможно, остаются пригодными для жизни с течением времени».

Между тем XMM-Newton является ведущим исследователем горячей и экстремальной Вселенной. Запущенный в 1999 году, космический телескоп наблюдал за ядрами галактик, изучал звезды, чтобы понять, как они эволюционируют, исследовал окрестности черных дыр и обнаруживал интенсивные вспышки энергичного излучения от удаленных звезд и галактик.

«Сейчас XMM-Newton помогает нам выяснить, как КВМ варьируются в зависимости от звезды, что интересно не только для нашего исследования звезд и Солнца, но и для поиска пригодных для жизни миров вокруг других звезд», — говорит научный сотрудник проекта XMM-Newton Эрик Кулкерс. «Это также демонстрирует огромную силу сотрудничества, которая лежит в основе всех успешных научных исследований. Это открытие стало результатом настоящей командной работы и решило вопрос, который десятилетиями занимал ученых, — поиск КВМ за пределами Солнца».

Статья «Радиоволновая вспышка от звездного коронального выброса массы» (Callingham et al.) была опубликована 12 ноября в журнале Nature.

Звезды, такие как Солнце, при приближении к своему концу склонны уничтожать ближайшие к себе планеты

Согласно новому исследованию, стареющие звезды чаще всего уничтожают гигантские планеты, которые вращаются ближе всего к ним. Об этом рассказывают в Университете Уорика (Великобритания). Когда звезда, подобная нашему Солнцу, исчерпывает запасы водорода и из-за этого подавляет термоядерный синтез в своем ядре, она охлаждается и расширяется, превращаясь в красного гиганта. В случае нашего светила это произойдет примерно через пять миллиардов лет, и ученые считают, что это расширение приведет к уничтожению Меркурия, Венеры и, возможно, Земли, но не имеют доказательств того, как именно это произойдет и произойдет ли вообще. В новом исследовании, опубликованном в журнале Ежемесячные сообщения Королевского астрономического общества, ученые из Университета Уорика и Университетского колледжа Лондона проанализировали почти полмиллиона близко расположенных к нам звездных систем, чтобы получить больше ясности в этом вопросе. Они стремились выяснить, как часто близко расположенные к звезде планеты выживают после того, как их звезда превращается в красного гиганта.

В этих звездных системах исследователи обнаружили, что планеты гораздо реже находятся на орбитах вблизи красных гигантов, что указывает на то, что многие планеты, вероятно, уже были уничтожены, когда их звезды-хозяева расширились.

Главный автор работы, доктор Эдвард Брайант сказал: «Это является убедительным доказательством того, что когда звезды выходят за пределы своей главной последовательности, они могут быстро вызвать спиральное приближение планет к себе и их уничтожение. Это уже некоторое время было предметом дискуссий и теорий, но теперь мы можем непосредственно наблюдать это влияние и измерить его на уровне большой популяции звезд.

Мы ожидали увидеть этот эффект, но все равно были удивлены тем, насколько эффективно эти звезды поглощают свои близкие планеты.

Мы считаем, что разрушение происходит из-за гравитационного противостояния между планетой и звездой, которое называется приливным взаимодействием. По мере эволюции и расширения звезды это взаимодействие становится сильнее. Так же как Луна притягивает океаны Земли, создавая приливы, планета притягивает звезду. Эти взаимодействия замедляют планету и приводят к сокращению ее орбиты, заставляя ее двигаться по спирали внутрь, пока она не разрушиться или не упадет в звезду».

Исследователи сосредоточили свое внимание на звездах, которые только что вошли в «пост-главную последовательность» своей жизни (после исчерпания водорода), и обнаружили только 130 планет и кандидатов в планеты (включая 33, о которых мы ранее не знали), которые вращаются близко вокруг этих стареющих звезд.

Ограничив свое исследование только звездами, которые перешли в стадию охлаждения и расширения (и, следовательно, классифицируются как красные гиганты), они обнаружили, что вероятность того, что красный гигант имеет возле себя планету, составляет всего 0,11%, что примерно в три раза ниже, чем процент звезд главной последовательности, которые имеют близкую гигантскую планету.

Соавтор исследования, доктор Винсент Ван Эйлен сказал: «Через несколько миллиардов лет наше Солнце увеличится и станет красным гигантом. Когда это произойдет, выживут ли планеты Солнечной системы? Мы обнаружили, что в некоторых случаях планеты не выживают.

Земля, безусловно, более безопасна, чем гигантские планеты в нашем исследовании, которые находятся гораздо ближе к своей звезде. Но мы рассматривали только самую раннюю часть фазы после главной последовательности, первые один-два миллиона лет — звезды должны пройти еще долгий путь эволюции.

В отличие от исчезнувших гигантских планет в нашем исследовании, сама Земля может выжить в фазе красного гиганта Солнца. Но жизнь на Земле, вероятно, не выживет».

Хотя это исследование показало, что частота появления гигантских планет уменьшается с возрастом звезды, еще многое нужно узнать из небольшого количества планет, которые все еще находятся на близкой орбите вокруг красного гиганта. Но нужно больше данных, чтобы выяснить, почему некоторые, но не все планеты становятся жертвами стареющих звезд.

Д-р Брайант подытожил: «Как только мы получим массу этих планет, это поможет нам точно понять, что именно заставляет эти планеты двигаться по спирали и разрушаться».

Обнаружена мертвая звезда, которая все еще поглощает свою планетную систему

На художественной иллюстрации изображена звезда-белый карлик, возрастом 3 миллиарда лет, которая аккреционирует материю из остатков своей бывшей планетной системы. Гравитационная нестабильность вызвала спиральное разрушение уцелевшей планеты под действием интенсивных приливных сил, образовав диск обломков. Спектроскопический анализ атмосферы белого карлика выявил наличие этих планетарных обломков. Credit: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI). Астрономы обнаружили редкую древнюю систему, которая все еще активно поглощается звездой-белым карликом в ее центре, что ставит под сомнение текущее понимание эволюции планетных систем. Об открытии сообщают в Обсерватории В. М. Кека. Эта система, расположенная в 145 световых годах от Земли, содержит самый старый и богатый тяжелыми металлами диск обломков, который когда-либо наблюдался вокруг богатого водородом белого карлика. Это поднимает новые вопросы о долгосрочной стабильности планетных систем через миллиарды лет после смерти звезды, когда в ней закончился процесс термоядерного синтеза. Соответствующее исследование, возглавляемое Эрикой Ле Бурде из Института исследований экзопланет Троттье при Монреальском университете, было опубликовано 22 октября в «The Astrophysical Journal».

«Это открытие ставит под сомнение наше понимание эволюции планетных систем», — сказала Ле Бурде. «Аккреция, продолжающаяся на этом этапе, свидетельствует о том, что белые карлики также могут удерживать около себя планетарные остатки, подвергающиеся динамическим изменениям».

Спектроскопические данные, полученные с помощью Высокоразрешающего эшельного спектрометра (HIRES) на телескопе Keck I, показали, что атмосфера белого карлика загрязнена 13 химическими элементами, что свидетельствует о наличии каменистого тела шириной не менее 200 километров, которое было оторвано гравитацией звезды.

«Это один из немногих случаев, когда мы можем увидеть прямые доказательства того, что планеты разрываются и падают на мертвую звезду», — сказал главный научный сотрудник Обсерватории Кека Джон О′Мира. «У нас не так много таких систем, где мы видим загрязненные белые карлики. Эта конкретная система имеет наибольшее количество тяжелых элементов, которые были обнаружены на сегодняшний день, что доказывает, что это была старая каменистая планета».

Богатая водородом атмосфера вокруг белых карликов обычно маскирует такие следы элементов, что делает это обнаружение особенно значимым. «Что-то явно нарушило эту систему через долгое время после смерти звезды», — сказал соавтор исследования Джон Дебес из Научного института космического телескопа в Балтиморе, штат Мэриленд. «Даже через миллиарды лет все еще существует резервуар материала, способного загрязнять белый карлик».

Почему задержка?

Почти половина всех загрязненных белых карликов показывают признаки накопления тяжелых элементов, что указывает на динамические нарушения в их планетных системах. В данном случае недавнее нарушение — в течение последних нескольких миллионов лет — вероятно, привело к спиральному разрушению каменистой планеты.

«Это свидетельствует о том, что механизмы приливного разрушения и аккреции остаются активными еще долго после завершения фазы главной последовательности жизни звезды», — сказал Дебес. «Потеря массы во время эволюции звезды может дестабилизировать орбиты, влияя на планеты, кометы и астероиды».

Эта система может быть примером отсроченной нестабильности, когда взаимодействие нескольких планет постепенно дестабилизирует орбиты в течение миллиардов лет. «Это может указывать на долгосрочные динамические процессы, которые мы еще до конца не понимаем», — добавил Дебес.

Поиск внешних планет

Астрономы сейчас исследуют, что могло вызвать разрушение. Причиной могли быть планеты размером с Юпитер, которые выжили, но их трудно обнаружить из-за их удаленности от белого карлика и низких температур. Данные от космического телескопа Gaia Европейского космического агентства могут быть достаточно чувствительными, чтобы обнаружить такие планеты по их гравитационному воздействию на белый карлик.

Космический телескоп Джеймса Уэбба также может предоставить информацию, проводя инфракрасные наблюдения системы на предмет признаков внешних планет. «Будущие наблюдения могут помочь различить планетарное потрясение или гравитационный эффект звездного сближения с белым карликом», — сказал Дебес.

Обнаружена «суперземля», которую ученые считают идеальной целью для поиска внеземной жизни

Массивная экзопланета, обнаруженная на орбите недалекой от нас карликовой звезды, находится в идеальном положении для поиска признаков жизни с помощью телескопов следующего поколения. Об этом рассказывают в Пенсильванском государственном университете. По данным международной группы, открытие возможной «суперземли» менее чем в 20 световых годах от нашей планеты дает ученым новую надежду в поисках других миров, которые могут быть пристанищем для жизни. Они назвали экзопланету GJ 251 c «суперземлей», поскольку данные свидетельствуют, что она почти в четыре раза массивнее Земли и, вероятно, является каменистой планетой. «Мы ищем такие типы планет, потому что они дают нам наибольший шанс найти жизнь в других местах», — сказал Суврат Махадеван, профессор астрономии из Пенсильванского государственного университета и соавтор статьи об этом открытии, опубликованной 23 октября в The Astronomical Journal. «Экзопланета находится в зоне пригодности для жизни, или «зоне Золотоволоски», на правильном расстоянии от своей звезды, чтобы на ее поверхности могла существовать жидкая вода, если она имеет соответствующую атмосферу», — пояснил Махадеван.

На протяжении десятилетий поиск планет, на которых может существовать жидкая вода и, возможно, жизнь, побуждал астрономов разрабатывать и строить современные телескопы и вычислительные модели, способные обнаруживать даже самые слабые сигналы от звезд. Это последнее открытие стало результатом двух десятилетий наблюдений и открывает одни из самых перспективных возможностей для поиска признаков жизни на других планетах, сказал Махадеван.

Экзопланета была найдена с помощью данных Поисковика планет в зонах обитаемости (HPF), высокоточного спектрографа в ближнем инфракрасном диапазоне — сложной призмы, которая раскладывает сигналы от света звезд — установленного на телескопе Хобби-Эберли в обсерватории Макдональда в Техасе. Исследователи из Пенсильванского университета возглавили разработку и строительство HPF, созданного для обнаружения землеподобных планет в пригодных для жизни зонах вблизи звезд.

«Мы называем его Поисковиком планет в зонах обитаемости, потому что мы ищем миры, которые находятся на таком расстоянии от своей звезды, что на их поверхности может существовать жидкая вода. Это было главной целью этого исследования», — рассказывает Махадеван. «Это открытие является одним из лучших кандидатов в поиске атмосферных признаков жизни в других местах в течение следующих пяти-десяти лет».

Команда сделала это открытие, проанализировав огромную коллекцию данных, собранных в течение 20 лет телескопами по всему миру, сосредоточившись на незначительном движении, или «колебании», звезды GJ 251, вокруг которой вращается планета. Это «колебание» состоит из крошечных доплеровских сдвигов в свете звезды, вызванных гравитацией вращающейся вокруг нее планеты.

Они использовали базовые наблюдения, чтобы сначала улучшить измерения «колебания» ранее известной внутренней планеты GJ 251 b, которая вращается вокруг звезды каждые 14 дней. Затем они объединили базовые данные с новыми высокоточными данными из HPF, чтобы обнаружить второй, более сильный сигнал через 54 дня, указывающий на наличие другой, гораздо более массивной планеты в системе. Команда дополнительно подтвердила сигнал планеты с помощью спектрометра NEID, построенного исследователями Пенсильванского университета, который прикреплен к телескопу в Национальной обсерватории Китт-Пик в Аризоне.

«Благодаря этой системе мы находимся на передовой технологии и методов анализа», — сказал Кори Бирд, соавтор статьи, который проводил исследование во время получения докторской степени по астрофизике в Калифорнийском университете в Ирвине. «Нам нужны телескопы нового поколения, чтобы непосредственно сфотографировать этот объект, но нам также нужны инвестиции от сообщества».

Одной из самых больших проблем в поиске удаленных миров является отделение сигнала планеты от активности ее звезды, своего рода звездной погоды, пояснил Махадеван. Звездная активность, такая как звездные пятна, может имитировать периодическое движение планеты, создавая ложное впечатление о наличии планеты там, где ее нет. Чтобы отличить сигнал от шума, исследователи применили передовые методы компьютерного моделирования для анализа того, как сигналы меняются в разных длинах волн, или цветах, света.

«Это сложная задача, поскольку нужно подавить звездную активность, а также измерить ее тонкие сигналы, выделив слабые сигналы из того, что по сути является бурным магнитосферным котлом на поверхности звезды», — сказал Махадеван.

Он объяснил, что для открытия экзопланет, таких как GJ 251 c, нужны современные инструменты и сложный анализ данных. Эта работа предполагает сотрудничество между многими учреждениями и экспертами со всего мира, а самое главное — требует постоянной поддержки со стороны стран, финансирующих исследования, которые часто могут длиться десятилетиями, прежде чем дадут практические результаты.

«Для уменьшения шума от звездной активности требовались не только самые современные приборы и доступ к телескопу, но и адаптация методов науки о данных к конкретным потребностям этой звезды и комбинации приборов. Сочетание изысканных данных и самых современных статистических методов позволило нашей междисциплинарной команде превратить данные в захватывающее открытие, которое прокладывает путь для будущих обсерваторий в поисках доказательств существования жизни за пределами нашей Солнечной системы », - пояснил Эрик Форд, профессор астрономии и астрофизики, директор по исследованиям Института вычислительных наук и наук о данных (ICDS) Пенсильванского государственного университета.

Хотя экзопланету, которую открыла команда, невозможно изобразить с помощью современных приборов, Махадеван отметил, что телескопы следующего поколения смогут анализировать атмосферу планеты, что потенциально может выявить химические признаки жизни.

«Мы всегда сосредоточены на будущем, — говорит он. — Будь то обеспечение возможности для следующего поколения студентов участвовать в передовых исследованиях или проектирование и создание новых технологий для обнаружения потенциально пригодных для жизни планет».

Новооткрытая экзопланета идеально расположена для непосредственного наблюдения с помощью более совершенных технологий. Махадеван и его студенты уже планируют, когда появятся более мощные телескопы — новое поколение наземных телескопов класса 30 метров. Оснащенные современными приборами, новые телескопы, как ожидается, смогут получать изображения недалеких каменистых планет в зонах, пригодных для жизни.

«Хотя мы еще не можем подтвердить наличие атмосферы или жизни на GJ 251 c, эта планета является многообещающей целью для будущих исследований», — сказал Махадеван. «Мы сделали захватывающее открытие, но об этой планете еще многое предстоит узнать».

Геологи обнаружили первые свидетельства существования «прото-Земли» возрастом 4,5 миллиарда лет

Материалы из древних пород могут раскрыть условия ранней Солнечной системы, которые сформировали раннюю Землю, еще до «гигантского удара», и другие планеты. Об этом рассказывают в Массачусетском технологическом институте (MIT). Ученые из MIT и других учреждений обнаружили чрезвычайно редкие остатки «прото-Земли», которая образовалась около 4,5 миллиарда лет назад, до того, как колоссальное столкновение безвозвратно изменило состав первоначальной планеты и создало Землю, которую мы знаем сегодня. Их выводы, опубликованные в журнале Nature Geosciences, помогут ученым собрать воедино первичные компоненты, сформировавшие раннюю Землю и остальную часть Солнечной системы. Миллиарды лет назад ранняя Солнечная система была вихревым диском из газа и пыли, который со временем сгустился и накопился для образования самых первых метеоритов, которые, в свою очередь, слились, образовав прото-Землю и соседние планеты. На этом самом первом этапе Земля, вероятно, была каменистой и кипела лавой. Затем, менее чем через 100 миллионов лет, метеорит размером с Марс врезался в молодую планету в результате уникального «гигантского удара», который полностью перемешал и расплавил внутреннюю часть планеты, фактически перезапустив ее химический состав. Считалось, что любой первичный материал, из которого состояла прото-Земля, был полностью трансформирован.

Но выводы команды свидетельствуют об обратном. Исследователи обнаружили в древних породах химический признак, который отличается от большинства других материалов, находящихся на Земле сегодня. Этот признак имеет вид едва заметного дисбаланса изотопов калия, обнаруженного в образцах очень старых и очень глубоких пород. Команда определила, что дисбаланс калия не мог быть вызван ни одним предыдущим крупным столкновением или геологическими процессами, происходящими на Земле сейчас.

Наиболее вероятным объяснением химического состава образцов является то, что они являются остатками материала прото-Земли, который каким-то образом остался неизменным, даже когда большая часть ранней планеты подверглась удару и трансформации.

«Это, возможно, первое прямое доказательство того, что мы сохранили материалы прото-Земли», — говорит Николь Ни, доцент кафедры наук о Земле и планетах MIT, соавтор исследования. «Мы видим кусок очень древней Земли, даже до гигантского удара. Это удивительно, потому что мы ожидали, что эти очень ранние следы будут медленно стираться в процессе эволюции Земли».

В исследовании также приняли участие ученые из Чэндуского технологического университета в Китае, Карнегиевского института науки в Вашингтоне, ETH Цюрих в Швейцарии и Скриппского института океанографии в Калифорнии.

В 2023 году Ни и ее коллеги проанализировали много крупных метеоритов, которые были собраны из разных мест по всему миру и тщательно изучены. Перед тем как упасть на Землю, эти метеориты, вероятно, образовались в разное время и в разных местах Солнечной системы, а потому отражают изменения условий Солнечной системы с течением времени. Сравнивая химический состав этих образцов метеоритов с составом Земли, исследователи обнаружили среди них «изотопную аномалию калия».

Изотопы — это несколько отличающиеся версии элемента, которые имеют одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов. Элемент калий может существовать в одном из трех природных изотопов с массовыми числами (протоны плюс нейтроны) 39, 40 и 41 соответственно. Где бы ни был найден калий на Земле, он существует в характерной комбинации изотопов, где калий-39 и калий-41 преобладают. Калий-40 присутствует, но в сравнительно незначительном количестве.

Ни и ее коллеги обнаружили, что метеориты, которые они исследовали, имели баланс изотопов калия, отличавшийся от большинства материалов на Земле. Эта аномалия калия намекала на то, что любой материал, имеющий подобную аномалию, вероятно, является более древним, чем современный состав Земли. Другими словами, любой дисбаланс калия был бы сильным признаком материала из прото-Земли, до того как гигантский удар изменил химический состав планеты.

«В этой работе мы обнаружили, что разные метеориты имеют разные изотопные сигнатуры калия, а это означает, что калий можно использовать как индикатор строительных блоков Земли», — объясняет Ни.

В текущем исследовании команда искала признаки аномалий калия не в метеоритах, а внутри Земли. Их образцы включают порошкообразные скальные породы из Гренландии и Канады, где найдены некоторые из древнейших сохранившихся скальных пород. Они также проанализировали отложения лавы, собранные на Гавайях, где вулканы вынесли на поверхность некоторые из древнейших и самых глубоких материалов Земли из мантии (самого толстого слоя скальных пород планеты, отделяющего кору от ядра).

«Если этот калиевый след сохранился, мы хотели бы искать его в глубоком времени и глубокой Земле», — говорит Ни.

Сначала команда растворила различные образцы порошка в кислоте, затем тщательно выделила калий из оставшейся части образца и с помощью специального масс-спектрометра измерила соотношение трех изотопов калия. Примечательно, что они обнаружили в образцах изотопный след, который отличался от того, что было найдено в большинстве материалов на Земле.

В частности, они обнаружили дефицит изотопа калия-40. В большинстве материалов на Земле этот изотоп уже является незначительной долей по сравнению с двумя другими изотопами калия. Но исследователи смогли различить, что их образцы содержали еще меньший процент калия-40. Обнаружение этого крошечного дефицита похоже на поиск одной песчинки коричневого песка в ведре, а не в лопате, полной желтого песка.

Команда обнаружила, что образцы действительно имели дефицит калия-40, что свидетельствует о том, что материалы «были построены по-другому», говорит Ни, по сравнению с большинством того, что мы видим на Земле сегодня.

Но могли ли эти образцы быть редкими остатками прото-Земли? Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи предположили, что это могло быть так. Они рассуждали, что если прото-Земля изначально была создана из таких материалов с дефицитом калия-40, то большая часть этого материала подверглась бы химическим изменениям — от гигантского удара и последующих, меньших ударов метеоритов — что в конечном итоге привело бы к появлению материалов с большим количеством калия-40, которые мы видим сегодня.

Команда использовала данные о составе каждого известного метеорита и провела моделирование того, как дефицит калия-40 в образцах изменялся бы после ударов этих метеоритов и гигантского удара. Они также смоделировали геологические процессы, происходившие на Земле с течением времени, такие как нагревание и перемешивание мантии. В конце концов, их моделирование дало состав с несколько более высокой долей калия-40 по сравнению с образцами из Канады, Гренландии и Гавайев. Что еще более важно, моделируемые составы соответствовали составам большинства современных материалов.

Эта работа предполагает, что материалы с дефицитом калия-40, вероятно, являются остатками оригинального материала прото-Земли.

Интересно, что характеристики образцов не совпадают с характеристиками ни одного другого метеорита в коллекциях геологов. Хотя метеориты в предыдущей работе команды демонстрировали аномалии калия, они не соответствуют дефициту, который наблюдается в образцах прото-Земли. Это означает, что метеориты и материалы, из которых изначально образовалась прото-Земля, еще не обнаружены.

«Ученые пытаются понять первоначальный химический состав Земли, сопоставляя составы различных групп метеоритов, — говорит Ни. — Но наше исследование показывает, что нынешний перечень метеоритов является неполным, и нам еще многое нужно узнать о происхождении нашей планеты».

Астрономы обнаружили таинственный темный объект, массой более миллиона Солнц

Благодаря гравитационному линзированию в далекой Вселенной обнаружен объект, который ничего не излучает. Существование таких объектов может рассказать нам больше о таинственной темной материи, составляющей четверть Вселенной. Об этом сообщают в Калифорнийском университете в Дэвисе. Результаты работы описаны в двух статьях, опубликованных 9 октября в журналах Nature Astronomy и Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Поскольку этот объект не излучает света или другого излучения, он был обнаружен по тому, как его гравитация искажает свет, проходящий через него или вблизи него. Этот эффект называется гравитационным линзированием. На основе искажения астрономы могут сделать вывод о количестве вещества в невидимом объекте. На самом деле новый объект настолько мал, что его обнаружили благодаря небольшому искажению изображения, вызванного гораздо более крупным объектом, как дефект в зеркале в комнате смеха. «Обнаружение объекта с такой низкой массой на таком большом расстоянии от нас является впечатляющим достижением», — сказал Крис Фасснахт, профессор кафедры физики и астрономии Калифорнийского университета в Дэвисе, соавтор статьи в журнале Nature Astronomy. «Обнаружение объектов с низкой массой, таких как этот, имеет решающее значение для изучения природы темной материи».

Масса загадочного объекта примерно в 1 миллион раз превышает массу нашего Солнца. Его природа неизвестна: это может быть скопление темной материи, в 100 раз меньшее любого ранее обнаруженного, или очень компактная, неактивная карликовая галактика.

Хотя темная материя незаметна, за исключением ее гравитационного воздействия, считается, что она формирует распределение галактик, звезд и других видимых тел на небе. Ключевым вопросом для астрономов является то, может ли темная материя существовать в виде небольших скоплений без звезд. Это могло бы подтвердить или опровергнуть некоторые теории о природе темной материи.

Команда использовала такие инструменты, как телескоп Грин-Бэнк (GBT) в Западной Вирджинии, Антенный массив очень большой базы (VLBA) на Гавайях и Европейскую сеть интерферометров очень большой базы (EVN), включающую радиотелескопы в Европе, Азии, Южной Африке и Пуэрто-Рико, чтобы создать супертелескоп размером с Землю для фиксации слабых сигналов гравитационного линзирования темным объектом.

Это в сто раз самый маленький по массе объект, найденный с помощью этой техники, что позволяет предположить, что этот метод может быть использован для поиска других подобных объектов.

«Учитывая чувствительность наших данных, мы ожидали найти по крайней мере один темный объект, поэтому наше открытие согласуется с так называемой «теорией холодной темной материи», на которой основана значительная часть нашего понимания того, как формируются галактики», — сказал главный автор Девон Пауэлл из Института астрофизики имени Макса Планка (MPA) в Германии. «Найдя один, теперь вопрос заключается в том, сможем ли мы найти еще, и будут ли их количества согласовываться с моделями».

Команда продолжает анализировать данные, чтобы лучше понять природу темного объекта, а также ищет другие примеры таких темных объектов в других частях неба.

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.