"Хаббл" показал самое большое из известных хаотичных мест рождения планет

С помощью космического телескопа "Хаббл" астрономы получили изображение протопланетного диска вокруг молодой звезды, с диаметром в 40 раз большим, чем наша Солнечная система. Об этом рассказывают в NASA. Впервые в видимом свете "Хаббл" раскрыл, что протопланетный диск является неожиданно хаотичным и турбулентным, с прядями материала, простирающимися гораздо дальше над и под диском, чем астрономы видели в любой подобной системе. Что удивительно, более растянутые нити видны только с одной стороны диска. Выводы были опубликованы в "The Astrophysical Journal" 23 декабря. Расположенный примерно в 1000 световых лет от Земли, IRAS 23077+6707, получивший прозвище "Чивито Дракулы", простирается почти на 650 миллиардов километров — в 40 раз больше диаметра нашей Солнечной системы, учитывая внешний край пояса Койпера, состоящего из кометных тел. Диск скрывает молодую звезду внутри него, которая, по мнению ученых, может быть горячей массивной звездой, но не исключается и вариант с парой звезд. И этот огромный диск является не только крупнейшим известным планетообразующим диском, но и одним из самых необычных.

Image: NASA, ESA, STScI, Kristina Monsch (CfA); 

Image Processing: Joseph DePasquale (STScI)

«Уровень детализации, который мы видим, является редким в изображениях протопланетных дисков, и эти новые изображения от телескопа "Хаббл" показывают, что расплодники планет могут быть гораздо более активными и хаотичными, чем мы ожидали», — сказала главная автор статьи Кристина Монш из Гарвард-Смитсоновского Центра астрофизики (CfA).

Она добавила: «Мы видим этот диск почти с края, и его тонкие верхние слои и асимметричные особенности особенно впечатляют. Как "Хаббл", так и космический телескоп Джеймса Уэбба NASA заметили подобные структуры в других дисках, но IRAS 23077+6707 предоставляет нам исключительную перспективу — позволяет проследить его подструктуры в видимом свете с беспрецедентным уровнем детализации. Это делает систему уникальной, новой лабораторией для изучения формирования планет и сред, в которых это происходит».

Прозвище "Чивито Дракулы" шутливо отражает происхождение его исследователей — один из них родом из Трансильвании, а другой — из Уругвая, где национальным блюдом является сэндвич под названием "чивито". Диск, расположенный под углом, напоминает гамбургер с темной центральной полосой, окруженной верхними и нижними слоями светящейся пыли и газа.

Загадочная асимметрия

Исключительная высота этих особенностей была не единственной вещью, которая привлекла внимание астрономов. Новые изображения показали, что вертикальные нитевидные объекты появляются только на одной стороне диска, тогда как другая сторона имеет острый край и не имеет видимых нитей. Эта странная, асимметричная структура свидетельствует о том, что диск формируется под воздействием динамических процессов, таких как недавнее поступление пыли и газа или взаимодействие с окружающей средой.

«Мы были поражены, увидев, насколько асимметричным является этот диск», — сказал соавтор исследования Джошуа Беннет Ловелл, также ученый CfA. «Хаббл дал нам возможность с первых рядов наблюдать за хаотическими процессами, формирующими диски во время образования новых планет — процессами, которые мы еще не до конца понимаем, но теперь можем изучать совершенно по-новому».

Все планетные системы образуются из дисков газа и пыли, окружающих молодые звезды. Со временем газ аккрецирует на звезду, а из оставшегося материала образуются планеты. IRAS 23077+6707 может представлять собой увеличенную версию нашей ранней Солнечной системы, с массой диска, которая, по оценкам, в 10–30 раз превышает массу Юпитера — достаточно материала для формирования нескольких газовых гигантов. Это, а также новые открытия, делает его исключительным случаем для изучения рождения планетных систем.

«Теоретически, IRAS 23077+6707 может содержать огромную планетную систему», — говорит Монш. «Хотя формирование планет в таких массивных средах может отличаться, основные процессы, вероятно, схожи. Сейчас у нас больше вопросов, чем ответов, но эти новые изображения являются отправной точкой для понимания того, как формируются планеты со временем и в разных средах».

"Хаббл"

Космический телескоп "Хаббл" работает уже более трех десятилетий и продолжает делать революционные открытия, которые формируют наше фундаментальное понимание Вселенной. "Хаббл" — это проект международного сотрудничества между NASA и ESA (Европейским космическим агентством). Космический центр NASA им. Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд, управляет работой телескопа и миссиями. Компания Lockheed Martin Space, базирующаяся в Денвере, также поддерживает миссии в Годдарде. Институт космического телескопа в Балтиморе, управляемый Ассоциацией университетов по исследованиям в астрономии, проводит научные операции с «Хабблом» для NASA.

На Титане может не оказаться подповерхностного океана

Одним из самых интригующих тел для исследования в Солнечной системе является Титан – крупнейший спутник Сатурна. Он обладает плотной азотной атмосферой, а также реками и морями из жидких углеводородов на поверхности. Однако еще одну особенность Титана – подповерхностный водяной океан, открытый 15 лет назад, – ученые готовы поставить под сомнение. Повторный анализ данных научно-исследовательской миссии Cassini указывает на то, что под его ледяной корой, вероятно, скрывается не глобальный океан, а гораздо более сложная и вязкая структура. Идея подповерхностного океана на Титане возникла в конце 2000-х годов, когда ученые заметили, что под действием гравитации Сатурна этот спутник заметно растягивается и сжимается. Такие деформации обычно объясняют наличием слоя жидкости под корой, позволяющего внешней оболочке реагировать на приливные силы. Однако модели, предполагающие наличие океана на Титане, плохо согласовывались с рядом физических параметров, полученных той же станцией Cassini. Новый анализ внес принципиально важную деталь – в нем была учтена временная задержка. Оказалось, что максимальная деформация Титана запаздывает примерно на 15 часов относительно пика гравитационного воздействия Сатурна. Такое поведение характерно не для жидкости, а для вязкой среды, которая сопротивляется деформации и рассеивает значительное количество энергии.

Именно уровень этого рассеяния стал ключевым аргументом американских ученых, исследование которых опубликовал журнал Nature. Он оказался слишком высоким для модели с глобальным океаном жидкой воды. Вместо океана планетологи предложили использовать модель «размягченного» внутреннего слоя. Он должен представлять собой густую ледяную кашу, способную медленно течь и деформироваться, но при этом содержащую воду в жидком состоянии. Такая среда достаточно пластична, чтобы объяснить наблюдаемую форму приливных деформаций, и одновременно, достаточно вязкая, чтобы создать задержку во времени реакции.

Также в работе указывается, что новую гипотезу подтверждают особенности поведения воды при экстремальных давлениях. Толщина водоносного слоя на Титане так велика, что свойства воды и льда там радикально отличаются от земных. Экспериментальные данные о поведении воды и минералов в подобных условиях были использованы для построения моделей внутреннего строения Титана, и с данными, собранными Cassini, лучше всего совпала модель вязкой среды.

Хотя идея об огромном подледном океане подогревала ожидания ученых, занимающихся поисками внеземной жизни, локальные карманы теплой пресной воды могут оказаться даже более благоприятными для зарождения простейших. В ограниченных объемах легче накапливаются питательные вещества и источники энергии, а расчеты указывают на то, что температура в таких зонах может быть значительно выше, чем принято было думать. Если жизнь на Титане и существует, она вряд ли напоминает что-то экзотическое и сложное. Скорее это аналог земных полярных экосистем, приспособленных к холодным, темным и химически необычным условиям.

"Уэбб" исследовал экзопланету, имеющую форму лимона и необычную атмосферу

С помощью космического телескопа Джеймса Уэбба исследована экзопланета, вращающуюся вокруг пульсара, состав атмосферы которой ставит под сомнение наше понимание того, как она образовалась. Об этом рассказывают в NASA. Объект, официально названный PSR J2322-2650b, имеет массу, подобную массе Юпитера, и, судя по всему, экзотическую атмосферу, в которой преобладают гелий и углерод, что не похоже ни на одну из известных ранее. Вероятно, в воздухе плавают облака сажи, а в глубинах планеты эти углеродные облака могут конденсироваться и образовывать алмазы. Как появилась эта планета, остается загадкой. Статья с исследованием появилась 16 декабря в журнале The Astrophysical Journal Letters. «Это было абсолютной неожиданностью», — рассказывает соавтор исследования Питер Гао из Лаборатории Земли и планет Института Карнеги в Вашингтоне. «Я помню, что после того, как мы получили данные, наша общая реакция была: "Что это, черт возьми, такое?". Это сильно отличается от того, что мы ожидали». 

Художественная концепция показывает, как может выглядеть экзопланета под названием PSR J2322-2650b (слева) на орбите быстро вращающейся нейтронной звезды, которая называется пульсаром (справа). Credits: Illustration: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)

Планета освещена своей звездой, хотя саму звезду "не видно"

Известно, что этот объект с массой планеты находится на орбите вокруг пульсара, быстро вращающейся нейтронной звезды. Пульсар испускает пучки электромагнитного излучения с регулярными интервалами, как правило, от миллисекунд до секунд. Их можно увидеть только тогда, когда они направлены на Землю, подобно лучам маяка.

Ожидается, что этот миллисекундный пульсар излучает преимущественно гамма-лучи и другие высокоэнергетические частицы, которые невидимы для инфракрасного зрения Уэбба. В таком случае, без яркой звезды поблизости, ученые могут детально изучить планету по всей ее орбите. «Эта система уникальна, потому что мы можем видеть планету, освещенную ее материнской звездой, но не видим саму материнскую звезду. Поэтому мы получаем действительно чистый спектр. И мы можем изучать эту систему более подробно, чем обычные экзопланеты», — сказала Мая Белезнай из Стэнфордского университета в Калифорнии, которая работала над моделированием формы планеты и геометрии ее орбиты. «Планета вращается вокруг звезды, которая является совершенно странной — она имеет массу Солнца, но размером с город», — говорит Майкл Чжан из Чикагского университета, главный автор этого исследования.

Атмосфера с редким молекулярным углеродом

«Это новый тип атмосферы планеты, которого никто раньше не видел. Вместо обычных молекул, которые мы ожидаем увидеть на экзопланете, таких как вода, метан и углекислый газ, мы увидели молекулярный углерод, а именно C3 и C2», — добавил Чжан.

Наличие молекулярного углерода очень необычно, поскольку при таких температурах, если в атмосфере есть другие типы атомов, углерод связывается с ними. (Температура на планете колеблется от 650 градусов в самых холодных точках ночной стороны до 2000 градусов Цельсия в самых жарких точках дневной стороны). Молекулярный углерод доминирует только при условии, что почти нет кислорода или азота. Из примерно 150 планет, которые астрономы изучили внутри и вне Солнечной системы, ни одна другая не имеет обнаруженного молекулярного углерода.

Планета в форме лимона

PSR J2322-2650b находится чрезвычайно близко к своей звезде, всего в 1,6 миллиона километров. Для сравнения, расстояние Земли от Солнца составляет около 150 миллионов километров. Из-за чрезвычайно плотной орбиты, весь год экзопланеты — время, необходимое для вращения вокруг своей звезды — составляет всего 7,8 часа. Гравитационные силы гораздо более тяжелого пульсара растягивают планету, масса которой равна массе Юпитера, до причудливой формы лимона.
Как могла образоваться система пульсар-планета?

Вместе звезда и экзопланета могут считаться системой «черной вдовы», хотя и не типичным примером. Системы черной вдовы — это редкий тип двойных систем, где быстро вращающийся пульсар сопряжен с небольшим звездным компаньоном с низкой массой. В прошлом материал из компаньона поступал на пульсар, заставляя его со временем вращаться быстрее, что создавало сильный ветер. Этот ветер и излучение затем бомбардируют и испаряют меньшего по размеру и массе спутника. Как и паук, в честь которого она названа, пульсар медленно поглощает своего несчастного партнера.

Но в этом случае спутник официально считается экзопланетой, а не звездой. Международный астрономический союз определяет экзопланету как небесное тело массой менее 13 масс Юпитера, которое вращается вокруг звезды, коричневого карлика или остатка звезды, такого как пульсар.

Из 6000 известных экзопланет это единственная, которая напоминает газового гиганта (с массой, радиусом и температурой, схожими на горячий Юпитер), вращающегося вокруг пульсара. Известно, что лишь несколько пульсаров имеют планеты.

«Образовалась ли эта штука как обычная планета? Нет, потому что ее состав совсем другой», — говорит Чжан. «Образовалась ли она путем снятия внешней оболочки звезды, как образуются "обычные" системы черных вдов? Наверное, нет, потому что ядерная физика не создает чистый углерод. Очень трудно представить, как можно получить такой чрезвычайно обогащенный углеродом состав. Это, кажется, исключает все известные механизмы формирования».

Соавтор исследования Роджер Романи из Стэнфордского университета и Института астрофизики частиц и космологии Кавли предлагает одно интересное явление, которое могло произойти в этой уникальной атмосфере.

«Когда спутник охлаждается, смесь углерода и кислорода внутри начинает кристаллизоваться», — говорит Романи. «Кристаллы чистого углерода всплывают на поверхность и смешиваются с гелием, и именно это мы видим. Но затем должно произойти что-то, чтобы удержать кислород и азот как можно дальше. И здесь появляется загадка».

«Но приятно не знать всего», — отметил Романи. «Я с нетерпением жду, чтобы узнать больше о странностях этой атмосферы. Замечательно иметь загадку, которую можно разгадать».

Исключительное зрение Уэбба

Благодаря инфракрасному зрению и чрезвычайной чувствительности, это открытие мог сделать только телескоп Уэбба. Его расположение в 1,5 миллиона километров от Земли и огромный солнечный экран обеспечивают низкую температуру приборов, что необходимо для наблюдений. Провести такое исследование с поверхности Земли невозможно.

Космический телескоп Джеймса Уэбба — это ведущая космическая научная обсерватория в мире. Уэбб разгадывает тайны нашей Солнечной системы, смотрит за пределы дальних миров вокруг других звезд и исследует таинственные структуры и происхождение нашей Вселенной и наше место в ней. Уэбб — это международная программа, которую возглавляет NASA вместе со своими партнерами, ESA (Европейским космическим агентством) и CSA (Канадским космическим агентством).

«Уэбб» идентифицировал самую раннюю из известных сверхновых

Космический телескоп Джеймса Уэбба определил источник чрезвычайно яркой вспышки света, известной как гамма-всплеск: это была сверхновая, взорвавшаяся, когда Вселенной было всего 730 миллионов лет. Об открытии сообщают в NASA. Этим наблюдением Уэбб также побил собственный рекорд: предыдущая сверхновая, возглавлявшая рейтинг, взорвалась, когда Вселенной было 1,8 миллиарда лет. «Только Уэбб мог непосредственно показать, что этот свет исходит от сверхновой — массивной коллапсирующей звезды», — сказал Эндрю Леван, ведущий автор одной из двух новых статей в журнале Astronomy and Astrophysics Letters и профессор Радбоудского университета в Неймегене в Нидерландах и Университета Варвика в Великобритании. «Это наблюдение также демонстрирует, что мы можем использовать Уэбб для поиска отдельных звезд, когда Вселенной было всего 5% от ее нынешнего возраста», - добавил он. Хотя гамма-всплеск при коллапсе массивной звезды обычно длится от нескольких секунд до нескольких минут, сверхновая ярчеет в течение нескольких недель, а затем медленно тускнеет. В отличие от этого, эта сверхновая ярчела в течение месяцев. Поскольку она взорвалась так рано в истории Вселенной, ее свет растянулся по мере расширения космоса в течение миллиардов лет. С растяжением света растягивается и время, необходимое для развертывания событий. Наблюдения Уэбба были намеренно проведены через три с половиной месяца после окончания гамма-всплеска, поскольку ожидалось, что в это время сверхновая будет самой яркой.

На этой иллюстрации изображена сверхновая GRB 250314A во время взрыва (слева) и через три месяца после него (справа), когда ее наблюдал телескоп Уэбба. Звездные скопления вверху слева представляют ее галактику. Artwork: NASA, ESA, CSA, STScI, Leah Hustak (STScI)

«Уэбб обеспечил быстрое и чувствительное наблюдение, которое нам было нужно», — сказал Бенджамин Шнайдер, соавтор и постдокторский исследователь в Лаборатории астрофизики Марселя во Франции.

Гамма-всплески чрезвычайно редки. Те, которые длятся несколько секунд, могут быть вызваны столкновением двух нейтронных звезд или нейтронной звезды и черной дыры. Более длительные всплески, как этот, который длился около 10 секунд, часто связаны с взрывной гибелью массивных звезд.

Немедленное, оперативное исследование источника

Первое сообщение прозвучало 14 марта. Новость о гамма-всплеске из очень удаленного источника поступила от миссии SVOM (Космический многополосный астрономический монитор переменных объектов), Франко-Китайского телескопа, запущенного в 2024 году и предназначенного для обнаружения быстротечных событий.

В течение полутора часов обсерватория NASA Нейла Геррелса Свифта точно определила местоположение источника рентгеновского излучения на небе. Это позволило провести дальнейшие наблюдения, которые помогли определить расстояние для Уэбба.

Одиннадцать часов спустя был задействован Северный оптический телескоп на Канарских островах, который обнаружил послесвечение гамма-всплеска в инфракрасном свете, что указывало на то, что гамма-излучение может быть связано с очень удаленным объектом.

Через четыре часа Очень большой телескоп Европейской южной обсерватории в Чили оценил, что объект существовал через 730 миллионов лет после Большого взрыва.

«За последние 50 лет было обнаружено лишь несколько гамма-всплесков, произошедших в первый миллиард лет существования Вселенной, — говорит Леван. — Это событие является очень редким и очень интересным».

Удивительное сходство с расположенными поблизости от нас сверхновыми

Поскольку это самая древняя и самая удаленная сверхновая, обнаруженная на сегодняшний день, исследователи сравнили ее с тем, что им хорошо известно — современными сверхновыми, расположенными поблизости от нас. Оказалось, что они очень похожи, что удивило ученых.

Почему? О первом миллиарде лет существования Вселенной до сих пор известно очень мало. Ранние звезды, вероятно, содержали меньше тяжелых элементов, были более массивными и имели более короткий жизненный цикл. Они также существовали в эпоху реионизации, когда газ между галактиками был в основном непрозрачным для высокоэнергетического света.

«Мы подошли к этому с открытым умом», — сказал Ниал Танвир, соавтор и профессор Лестерского университета в Великобритании. «И вот, Уэбб показал, что эта сверхновая выглядит точно так же, как современные сверхновые». Прежде чем исследователи смогут определить, почему такая ранняя сверхновая похожа на приближенные сверхновые, нужно больше данных, чтобы выявить мельчайшие различия.
Первый взгляд на галактику, в которой находится сверхновая

«Наблюдения Уэбба указывают на то, что эта удаленная галактика похожа на другие галактики, существовавшие в то же время», — сказал Эмерик Ле Флок, соавтор и астроном из центра CEA Paris-Saclay (Комиссариат по атомной энергии и альтернативным источникам энергии в Париж-Сакле) во Франции. Поскольку свет галактики смешан в нескольких пикселях, что делает галактику похожей на покрасневшее пятно, то, что мы можем о ней узнать, все еще ограничено. Сам факт ее наблюдения является прорывом.

Исследователи уже составили планы по повторному привлечению телескопа Уэбба к международной программе по изучению гамма-всплесков, излучаемых объектами в ранней Вселенной. Команда получила разрешение на наблюдение за событиями с помощью телескопа Уэбба и теперь имеет новую цель: узнать больше о галактиках в далекой Вселенной, фиксируя послесвечение самих гамма-всплесков. «Это свечение поможет Уэббу видеть больше и даст нам «отпечаток» галактики», — сказал Леван.
Уэбб

Космический телескоп Джеймса Уэбба — это ведущая космическая научная обсерватория в мире. Уэбб разгадывает тайны нашей Солнечной системы, смотрит за пределы дальних миров вокруг других звезд и исследует таинственные структуры и происхождение нашей Вселенной и нашего места в ней. Уэбб — это международная программа, возглавляемая NASA вместе со своими партнерами, ESA (Европейским космическим агентством) и CSA (Канадским космическим агентством).

Астрономы обнаружили одну из крупнейших вращающихся структур среди когда-либо найденных во Вселенной

Обнаружена группа вращающихся галактик, образующих очень тонкую удлиненную структуру, которая сама встроена в гигантский вращающийся филамент космической паутины. Результаты этого открытия были опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, рассказывают в Оксфордском университете. Космические филаменты — это самые большие известные структуры во Вселенной: огромные нитевидные образования из галактик и темной материи, формирующие космические каркасы. Они также выполняют роль «магистралей», по которым материя и импульс поступают в галактики. Близко расположенные к нам филаменты с большим количеством галактик, которые вращаются в одном направлении, и где вся структура, как представляется, вращается, являются идеальными системами для исследования того, как галактики приобрели собственное вращение и газ, которые они имеют сегодня. Они также могут дать возможность проверить теории о том, как космическое вращение нарастает в течение десятков миллионов световых лет.

На иллюстрации изображено вращение нейтрального водорода (справа) в галактиках, расположенных в расширенном филаменте (посередине), где галактики демонстрируют согласованное вращение, прослеживаемое до крупномасштабной космической паутины (слева). Credit: Lyla Jung

В новом исследовании ученые нашли 14 богатых водородом галактик, расположенных в 140 млн световых лет от нас в виде тонкой, вытянутой линии длиной около 5,5 млн световых лет и шириной 117 000 световых лет. Эта структура находится внутри гораздо более крупного космического филамента, содержащего более 280 других галактик и имеющего длину примерно 50 миллионов световых лет. Примечательно, что многие из этих галактик, по-видимому, вращаются в том же направлении, что и сам филамент, — гораздо больше, чем если бы направление вращения галактик было случайным. Это ставит под сомнение современные модели и свидетельствует о том, что космические структуры могут влиять на вращение галактик сильнее или дольше, чем считалось ранее.

Исследователи обнаружили, что галактики по обе стороны хребта филамента движутся в противоположных направлениях, что свидетельствует о вращении всей структуры. Используя модели динамики филаментов, они определили скорость вращения в 110 км/с и оценили радиус плотной центральной области филамента в примерно 50 килопарсеков (около 163 000 световых лет).

Соавтор исследования доктор Лайла Юнг из Оксфордского университета указала, что исключительность этой структуры заключается не только в ее размерах, но также в сочетании выравнивания вращения галактик и вращательного движения структуры.

«Ее можно сравнить с аттракционом «чашки» в парке развлечений. Каждая галактика похожа на вращающуюся чашку, но вся платформа — космический филамент — также вращается. Это двойное движение дает нам редкое представление о том, как галактики получают свой оборот от более крупных структур, в которых они существуют», — отметила д-р Юнг.

Филамент кажется молодой, относительно ненарушенной структурой. Большое количество богатых газом галактик и низкое внутреннее движение — так называемое «динамически холодное» состояние — свидетельствуют о том, что он все еще находится на ранней стадии развития. Поскольку водород является сырьем для звездообразования, галактики с богатым содержанием водорода активно собирают или удерживают топливо для образования звезд. Поэтому изучение этих галактик может дать представление о ранних или текущих стадиях эволюции галактик.

Галактики, богатые водородом, также являются отличными индикаторами потока газа вдоль космических филаментов. Поскольку атомарный водород легче нарушается движением, его присутствие помогает выявить, как газ проходит через филаменты в галактики, давая подсказки о том, как угловой момент проходит через космическую паутину, влияя на морфологию галактик, вращение и образование звезд.

Это открытие также может пригодиться в будущих попытках моделирования внутреннего выравнивания галактик, что является потенциальным фактором, который может повлиять на результаты будущих исследований слабого линзирования в космологии, проводимых в рамках миссии Европейского космического агентства «Эвклид» и обсерватории Веры Рубин в Чили.

Соавтор исследования доктор Мадалина Тудораче (Кембриджский университет / Оксфордский университет) добавила: «Этот филамент является ископаемым свидетельством космических потоков. Он помогает нам составить представление о том, как галактики приобретают вращение и растут со временем».

Для обнаружения группы вращающихся галактик астрономы использовали данные южноафриканского радиотелескопа MeerKAT, одного из самых мощных телескопов в мире, состоящего из массива 64 взаимосвязанных спутниковых антенн. Чтобы обнаружить космический филамент, который демонстрирует как когерентное выравнивание вращения галактик, так и вращение массы, это было совмещено с оптическими наблюдениями от Спектроскопического инструмента темной энергии (DESI) и Слоановского цифрового обзора неба (SDSS).

В исследовании также участвовали ученые из Кембриджского университета, Университета Западного Кейпа, Университета Родса, Южноафриканской радиоастрономической обсерватории, Университета Хартфордшира, Бристольского университета, Эдинбургского университета и Кейптаунского университета.

Телескоп "Ферми" возможно позволил впервые "увидеть" темную материю

Японский астрофизик считает, что гамма-излучение чрезвычайно высокой энергии, обнаруженное возле центра нашей галактики с помощью «Ферми», могло возникнуть из-за аннигиляции частиц темной материи. Об этом рассказывают в Токийском университете. В начале 1930-х годов швейцарский астроном Фриц Цвикки наблюдал, как галактики в космосе движутся быстрее, чем это позволяла их масса, что побудило его сделать вывод о наличии какой-то невидимой структуры — темной материи — которая удерживает галактики вместе. Спустя почти 100 лет космический гамма-телескоп NASA «Ферми», возможно, предоставил прямые доказательства ее существования, позволив впервые «увидеть» невидимую материю. До сих пор ученые могли только косвенно наблюдать темную материю через ее влияние на наблюдаемую материю, например, через ее способность генерировать достаточную гравитационную силу, чтобы удерживать галактики вместе. По мнению астрофизиков, темную материю невозможно наблюдать непосредственно по той причине, что частицы, из которых она состоит, не взаимодействуют с электромагнитной силой, то есть темная материя не поглощает, не отражает и не излучает свет.

Карта интенсивности гамма-излучения, исключающая компоненты, кроме гало, и охватывающая примерно 100 градусов в направлении центра Млечного Пути. Горизонтальная серая полоса в центральной области соответствует области галактической плоскости, которая была исключена из анализа, чтобы избежать сильного астрофизического излучения. ©2025 Tomonori Totani, The University of Tokyo

Существует множество теорий, но многие исследователи выдвигают гипотезу, что темная материя состоит из так называемых «массивных слабо взаимодействующих частиц» (WIMP). Они тяжелее протонов, но очень мало взаимодействуют с другой материей. Несмотря на недостаток взаимодействия, предполагается, что при столкновении двух WIMP они аннигилируют и высвобождают другие частицы, включая фотоны гамма-излучения.

В поисках этих конкретных гамма-лучей исследователи на протяжении многих лет проводили астрономические наблюдения в регионах, где может быть сосредоточена темная материя, таких как центр Млечного Пути. Используя последние данные обсерватории «Ферми», профессор Томонори Тотани из кафедры астрономии Токийского университета считает, что наконец обнаружил конкретные гамма-лучи, предсказанные аннигиляцией теоретических частиц темной материи.

Исследование Тотани опубликовано в журнале «Journal of Cosmology and Astroparticle Physics».

«Мы обнаружили гамма-лучи с энергией фотонов 20 гигаэлектронвольт (или 20 миллиардов электронвольт, что является чрезвычайно большим количеством энергии), которые распространяются в виде галообразной структуры в направлении центра галактики Млечный Путь. Компонент гамма-излучения точно соответствует форме, ожидаемой от гало темной материи», — сказал Тотани.

Наблюдаемый энергетический спектр, или диапазон интенсивности гамма-излучения, соответствует излучению, предсказанному в результате аннигиляции гипотетических WIMP, масса которых примерно в 500 раз превышает массу протона. Частота аннигиляции WIMP, оцененная на основе измеренной интенсивности гамма-лучей, также находится в пределах теоретических прогнозов.

Важно, как отмечают в Токийском университете, эти измерения гамма-лучей нельзя легко объяснить другими, более распространенными астрономическими явлениями или гамма-излучениями. Поэтому Тотани считает эти данные весомым доказательством гамма-излучения темной материей, которую искали в течение многих лет.

«Если это верно, то, насколько мне известно, это будет первый случай, когда человечество «увидит» темную материю. И оказывается, что темная материя — это новая частица, которая не входит в текущую стандартную модель физики частиц. Это означает значительный прогресс в астрономии и физике», — отметил Тотани.

Хотя Тотани уверен, что его измерения гамма-излучения обнаруживают частицы темной материи, его результаты должны быть проверены независимым анализом других исследователей. Даже после подтверждения ученые захотят получить дополнительные доказательства того, что галообразное излучение действительно является результатом аннигиляции темной материи, а не происходит от других астрономических явлений.

Дополнительные доказательства столкновений WIMP в других местах, где может наблюдаться высокая концентрация темной материи, подкрепили бы эти предварительные результаты. Например, обнаружение гамма-излучения такой же энергии в карликовых галактиках, как в гало Млечного Пути, подтвердило бы анализ Тотани.

«Это можно будет сделать после накопления большего количества данных, и если это произойдет, то это предоставит еще более убедительные доказательства того, что гамма-лучи происходят от темной материи», — сказал Тотани.

Ледяные спутники, такие как Мимас, могут скрывать кипящие океаны

Внутри небольших ледяных спутников вода может достигать «тройной точки», вызывая кипение, что влияет на особенности их поверхности. Об этом рассказывают в Калифорнийском университете в Дэвисе. Внешние планеты Солнечной системы окружены ледяными спутниками. Некоторые из них, такие как спутник Сатурна Энцелад, известны тем, что между ледяной оболочкой и каменистым ядром они имеют океаны жидкой воды и могут быть лучшими местами в нашей планетной системе для поиска внеземной жизни. Новое исследование, опубликованное 24 ноября в журнале Nature Astronomy, проливает свет на то, что может происходить под поверхностью этих миров, и дает представление о том, как могли сформироваться их разнообразные геологические особенности. «Не о всех этих спутниках известно, что они имеют океаны, но мы знаем, что некоторые из них имеют», — сказал Макс Рудольф, доцент кафедры наук о Земле и планетах Калифорнийского университета в Дэвисе и главный автор исследования. «Нас интересуют процессы, которые формируют их эволюцию на протяжении миллионов лет, и это позволяет нам думать о том, каким будет поверхностный вид океанического мира».

От гор до землетрясений — геология поверхности Земли определяется движением и плавлением горных пород в глубинах планеты. На ледяных спутниках геология определяется действием воды и льда.

Эти миры нагреваются приливными силами от планеты, вокруг которой они вращаются. Спутники, вращаясь вокруг планеты, могут взаимодействовать, что приводит к периодам более высокого и более низкого нагрева. Более высокий нагрев может растопить и истончить ледяной слой; когда нагрев уменьшается, лед становится толще.

Рудольф и его коллеги ранее исследовали, что происходит, когда ледяная оболочка становится толще. Они обнаружили, что, поскольку лед имеет больший объем, чем жидкая вода, замерзание оказывает давление на ледяную оболочку, что может привести к появлению таких особенностей, как «тигровые полосы» Энцелада.

Но что происходит, когда идет обратное и ледяная оболочка тает снизу? Исследователи пришли к выводу, что это может вызвать кипение океана.

Это происходит потому, что когда лед тает и превращается в менее плотную жидкую воду, давление падает. Рудольф и его коллеги подсчитали, что по крайней мере на самых маленьких ледяных спутниках, таких как Мимас и Энцелад Сатурна или Миранда, спутник Урана, давление может упасть настолько, что достигнет тройной точки — состояния вещества, при котором его твердая, жидкая и газообразная формы находятся в равновесии, то есть лед, жидкая вода и водяной пар могут сосуществовать.

Снимки Миранды, сделанные космическим зондом «Вояджер-2», показывают четкие участки хребтов и скал, которые называются коронами. Наличие этих особенностей может объяснить кипящий океан.

Мимас имеет диаметр 400 километров и покрыт кратерами, включая очень большой кратер, благодаря которому он получил прозвище «Звезда смерти». По словам Рудольфа, он кажется геологически мертвым, но колебания в его движении указывают на наличие океана. Поскольку не ожидается, что ледяная оболочка Мимаса разорвется в результате ее истончения, наличие океана можно совместить с геологически мертвой поверхностью.

Важен размер этих спутников. На более крупных ледяных спутниках, таких как Титания (другой спутник Урана), как подсчитала команда, падение давления от таяния льда привело бы к растрескиванию ледяной оболочки до достижения тройной точки воды. Авторы считают, что геология Титании могла быть результатом периода истончения ледяной оболочки, за которым последовало ее утолщение.

Так же как геология Земли помогает нам понять, почему наша планета выглядит так, как она выглядит после миллиардов лет изменений, понимание геологических процессов на этих спутниках может помочь нам понять, почему они имеют такую форму.

Соавторами исследования являются ученые из Калифорнийского университета в Беркли, Юго-западного исследовательского института (Боулдер) и Института планетных наук (Тусон). Работа была частично поддержана NASA.

Обнаружены «свежие» органические вещества из океана Энцелада, которые могут указывать на химическую или биохимическую активность

Исследователи тщательно изучили информацию, собранную из ледяных зерен, которые были получены во время близкого и сверхбыстрого пролета «Кассини» сквозь выброс из гейзера ледяного спутника Сатурна. Об этом рассказывают в NASA. Исследуемые ледяные частицы были собраны всего в 21 километре от поверхности спутника и стали первым случаем, когда ученые наблюдали такое разнообразие органических веществ в свежих частицах, выброшенных из подземных вод Энцелада. Опубликованные в журнале Nature Astronomy, эти результаты свидетельствуют о важном шаге в направлении подтверждения активной органической химии под поверхностью спутника. Это тот вид химической активности, который может поддерживать соединения, важные для биологических процессов и необходимые для жизни на Земле. Помимо увеличения разнообразия обнаруженных органических веществ, это исследование добавило новый слой к предыдущим результатам путем анализа частиц, собранных космическим аппаратом «Кассини» во время пролета непосредственно сквозь выброс из гейзера — это почти то же самое, что погрузиться непосредственно в океан спутника.

«Ранее мы обнаруживали органические вещества в кристаллах льда, которые были многолетними и, вероятно, претерпели изменения под воздействием интенсивной радиационной среды, окружавшей их», — сказал Нозаир Хаваджа из Свободного университета Берлина, главный автор исследования. «Эти новые органические соединения были всего нескольких минут от рождения, они были обнаружены во льду, который был свежим из океана под поверхностью Энцелада».

Ученые знали из предыдущего анализа данных «Кассини», что органические соединения, содержащие азот и кислород, присутствовали в частицах из кольца Е Сатурна, слабого, широкого внешнего пояса вокруг планеты, питаемого ледяным материалом, который расходится веером от гейзеров Энцелада. Но в новом исследовании были проанализированы ледяные зерна из самого гейзера спутника — другими словами, зерна, найденные ближе всего к их подповерхностному происхождению.

«Эти молекулы, которые мы нашли в свежевыброшенном материале, доказывают, что сложные органические молекулы, обнаруженные «Кассини» в кольце Е Сатурна, являются не просто продуктом длительного воздействия космоса, а легко доступны в океане Энцелада», — сказал соавтор исследования Фрэнк Постберг, также из Свободного университета Берлина.

Данные были собраны и отправлены на Землю еще в 2008 году, когда частицы льда попали на прибор «Космический пылеанализатор» «Кассини». Помимо того, что эти ледяные зерна были непосредственно взяты из гейзера, они имели еще одно преимущество: они были разбиты на мелкие частицы, когда попали на прибор во время быстрого пролета космического аппарата со скоростью 18 километров в секунду относительно спутника.

Энергия удара испарила ледяные зерна и ионизировала значительную их часть. Эти ионы были обследованы масс-спектрометром прибора на их химический состав.

Авторы исследования смогли проанализировать мельчайшие фрагменты — меньше тысячной доли миллиметра, даже меньше вируса гриппа — и обнаружить органические соединения, которых они ранее не видели в частицах из гейзеров.

Среди новообнаруженных были соединения из семейств алифатических и циклических эфиров и эфиров, некоторые из которых имели двойные связи в молекулярной структуре. Вместе с подтвержденными ароматическими соединениями, содержащими азот и кислород, эти соединения могут образовывать строительные блоки для поддержания химических реакций и процессов, которые могли бы привести к более сложной органической химии — такой, которая интересует астробиологию и сужает фокус поиска жизни в Солнечной системе.

После пролета через облако от гейзера космический аппарат, управляемый Лабораторией реактивного движения NASA в Южной Калифорнии, исследовал сложную систему Сатурна еще почти десять лет.

Ученые нашли на Марсе карстовые пещеры

Марс – ближайшая к Земле планета, и поиски жизни на ней начались еще до запуска первого спутника. Теперь мы знаем, что Марс представляет из себя сухую пустыню, однако в далеком прошлом условия на нем были гораздо более благоприятными. И если там когда-либо существовала жизнь, то, вероятно, она скрывалась не на поверхности, а в пещерах, защищенных от радиации, перепадов температур и пылевых бурь. Теперь ученые впервые нашли признаки того, что такие убежища могли быть сформированы не вулканической активностью, как считалось раньше, а водой. До сих пор предполагалось, что все известные марсианские пещеры имеют вулканическое происхождение и по своей природе являются лавовыми трубками, т. е. тоннелями, выжженными потоками лавы. Однако новые данные указывают на совершенно иной тип подземных полостей. Как и на Земле, такие пещеры могли возникнуть, когда вода просачивалась сквозь трещины в карбонатных и сульфатных породах, постепенно растворяя их и создавая пустоты. 

Исследователи из Университета Шэньчжэня под руководством Чэнью Дина сообщили об обнаружении восьми необычных провалов – «световых колодцев» в регионе Долина Гебрус на северо-западе Марса. Анализ данных позволил геологам предположить, что эти провалы являются входами в карстовые пещеры, которые образовались в древности при растворении горных пород в воде. Работа ученых была опубликована в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Вероятные карстовые пещеры были выявлены на снимках исследовательских космических аппаратов, работающих на орбите Марса. Они выглядят как округлые впадины и отличаются от ударных кратеров тем, что не имеют возвышенных краев, а вокруг них отсутствует выброшенный обломочный материал. По форме и структуре эти углубления напоминают участки, где поверхность обрушилась вследствие вымывания подземных пород.

Используя данные инфракрасного спектрометра TES на борту космического аппарата Mars Global Surveyor, ученые обнаружили, что окружающие породы действительно богаты водорастворимыми породами – карбонатами и сульфатами. На основе снимков высокого разрешения команда ученых построила трехмерные модели впадин, подтверждающие, что их происхождение связано с водной эрозией, а не с вулканизмом или тектоникой.

Эти пещеры могут оказаться важными целями для исследования будущими марсианскими миссиями. Даже если внутри не окажется признаков жизни, они могут стать удобным естественным убежищем для людей, где они смогут укрыться от радиации и экстремальных условий поверхности.

Открытие карстовых пещер меняет подход к поиску следов жизни на Марсе: теперь исследователи могут сосредоточиться не только на древних руслах рек и озер, но и на подземных полостях.

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».