"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).

В космосе нашли самый сильный магнит во Вселенной

Международная группа ученых нашла самое сильное магнитное поле во Вселенной. Индукция поля, создаваемого на поверхности пульсара GRO J1008-57, достигает одного миллиарда тесла. Об этом сообщается в пресс-релизе на сайте Phys.org. Исследователи изучили рентгеновский пульсар GRO J1008-57, который был обнаружен космическим аппаратом Insight-HXMT во время вспышки в августе 2017 года. Были выявлены признаки циклотронного резонансного рассеяния (англ. cyclotron resonant scattering feature, CRSF), которое происходит, когда рентгеновские фотоны рассеиваются на электронах плазмы в присутствии сильного магнитного поля. По расчетам ученых, поле, соответствующее наблюдаемому CRSF, в десятки миллионов раз сильнее, чем можно достигнуть в лабораторных условиях на Земле. Нейтронные звезды обладают самыми сильными магнитными полями во Вселенной. Рентгеновские двойные нейтронные звезды состоят из нейтронной звезды и обычной звезды. При этом нейтронная звезда притягивает к себе вещество, в результате чего вокруг нее образуется аккреционный диск. Если магнитное поле велико, аккрецированное вещество перемещается вдоль магнитных линий к поверхности нейтронной звезды, что порождает рентгеновское излучение. 

Телескоп Hubble обнаружил загадочный инфракрасный источник в относительной близости от нейтронной звезды

Космическое пространство полно необычных сигналов и источников излучения, природа которых все еще не ясна астрофизикам. Пример – так называемые быстрые радиовсплески (Fast Radio Bursts — FRB), мощные миллисекундные вспышки радиоизлучения, происходящие по несколько тысяч раз в день, но до сих пор остающиеся загадкой. Теперь же астрономы обнаружили новый непонятный источник, на этот раз в инфракрасном (тепловом) диапазоне электромагнитного излучения. Обнаружен он учеными при помощи космического телескопа Hubble в окрестностях нейтронной звезды, расположенной в относительной близости от Солнца — около 800 световых лет. Странное излучение было обнаружено группой исследователей под руководством Университета штата Пенсильвания (США) в сотрудничестве с турецкими учеными. Изучение источника излучения поможет лучше понять эволюцию нейтронных звезд — чрезвычайно плотных объектов, которые остаются на месте взрывов сверхновых. «Эта особенная нейтронная звезда принадлежит группе из семи расположенных неподалеку рентгеновских пульсаров — так называемой Великолепной семерке (астрономы полагают, что это молодые одиночные нейтронные звезды с сильным магнитным полем), которые горячее, чем должны были бы быть, учитывая их возраст и энергетику, получаемую за счет торможения», — пояснила Беттина Поссельт, профессор астрономии из Университета Пенсильвании, автор статьи в The Astrophysical Journal. — Мы обнаружили широкую область инфракрасного излучения вокруг этой нейтронной звезды RX J0806.4-4123, протяженность которой составляет порядка 200 астрономических единиц (2,5 расстояния от Солнца до Плутона) от пульсара».

Астрономы впервые обнаружили нейтронную звезду, ассоциированную со столь протяженным источником излучения, причем только в инфракрасном диапазоне.

Основываясь на прошлых наблюдениях, астрономы уверены, что видят гораздо более интенсивное инфракрасное излучение, чем может исходить от этой нейтронной звезды. «Все излучение, что мы видим, скорее всего приходит не от самой нейтронной звезды. Там должно быть что-то кроме», — считает Поссельт.

Для объяснения этого феномена ученые предложили две версии. Первая связана с наличием вокруг нейтронной звезды протяженного диска, преимущественно из пыли. «Одна из гипотез связана с наличием так называемого диска обратной аккреции, который остался вокруг нейтронной звезды после взрыва сверхновой, — пояснила Беттина Поссельт. — Такой диск должен состоять из материи массивной звезды-прародителя. Его дальнейшее взаимодействие с нейтронной звездой должно нагревать пульсар и останавливать его вращение. Если наличие такого диска подтвердится, это может изменить наше общее понимание эволюции нейтронных звезд».

Предполагается, что после взрыва сверхновой часть вещества не улетает «в бесконечность», а выпадает обратно на образовавшуюся нейтронную звезду или остается вращаться вокруг нее в виде диска.

Второе объяснение может быть связано с так называемым «плерионом». Плерион (англ. pulsar wind nebula) — термин, означающий подпитывание туманности, образующейся после взрыва сверхновой, ветром пульсара.

«Плерион может возникать, когда частицы ускоряются электрическим полем, производимым быстрым вращением нейтронной звезды вместе с сильным магнитным полем. По мере движения нейтронной звезды в межзвездной среде на сверхзвуковых скоростях в месте столкновения межзвездной среды и ветра пульсара возникает ударная волна. Ускоренные частицы излучают синхротронное излучение, вызывая протяженное инфракрасное излучение, которое мы наблюдаем. Обычно плерионы видны в рентгеновском диапазоне, и видеть их только в инфракрасном весьма необычно и волнительно», — отметила Поссельт.

Обычно природа нейтронных звезд изучается астрономами на основе наблюдений в радио- и рентгеновском диапазонах. Новое же открытие продемонстрировало, что важная информация об этих объектах может быть получена и в инфракрасном диапазоне длин волн. Будущие исследования подобных объектов ученые связывают с планируемым на 2021 год выведением на орбиту космического телескопа имени Джеймса Вебба, что позволит лучше понять природу и эволюцию нейтронных звезд.

Обнаружен необычный пульсар

Астрономы с помощью радиоинтерферометрической установки LOFAR (LOw Frequency ARray, низкочастотная антенная решетка) и радиотелескопа Green Bank Telescope и рентгеновских космических обсерваторий ROSAT и Swift обнаружили необычный пульсар, который противоречит теоретическим моделям, описывающих поведение этих объектов. Пульсар под названием PSR J0250+5854, находящийся на расстоянии 5 тысяч световых лет от Земли (определено по величине меры дисперсии DM, которая определяет число преломляющих радиолучи электронов между наблюдателем и пульсаром), оказался самым медленным из обнаруженных ранее – полный оборот вокруг своей оси он совершает за 23,5 секунд. До недавнего времени это считалось невозможным даже в теории. Обычно пульсары вращаются очень быстро, большая часть которых совершают полный оборот менее чем за полторы миллисекунды. До сих пор периоды вращения всех известных пульсаров находились в диапазоне от 1,4 миллисекунды (самые быстрые) до 12,1 секунды (самые медленные). Одним из инструментов поиска этих объектов является гигантский радиотелескоп Arecibo, однако выявление медленных пульсаров затруднительно из-за присутствия низкочастотного «красного» шума. Алгоритмы, применяемые для «очистки» шума, снижают чувствительность к долгопериодичным пульсарам, а длительность наблюдения одного объекта часто не превышает нескольких минут. Медленно вращающиеся пульсары чаще обнаруживаются по испусканию высокоэнергетического излучения (рентгеновского), например, магнетары и XDINS (X-ray Dim Isolated Neutron Stars).

Предполагается, что данные объекты представляют собой вращающиеся нейтронные звезды с магнитным полем, которое наклонено к оси вращения. Существует теория, что они являются источником необъяснимых науке гамма-всплесков.

График зависимости периода вращения пульсара и скорости замедления пульсара показывает, что PSR J0250+5854 находится за так называемой линией смерти (англ. death line), когда нейтронная звезда вроде бы должна прекратить испускать радиоизлучение. Одним из гипотетических механизмов возникновения радиоволн является рождение частиц и античастиц у полюсов пульсара, в области вакуума, где электрическое и магнитное поля не являются ортогональными и способны поддерживать высокую разницу потенциалов. Однако при достаточно большом периоде вращения разницы потенциалов уже недостаточно для рождения пар и радиоволн.

Согласно другой модели, часть энергии, выделяемой с замедлением вращения пульсара, может с максимальной эффективностью «тратиться» на создание радиоизлучения. Это создает «долину смерти», в которой такие объекты, как PSR J0250+5854, еще могут существовать, минуя традиционные линии смерти. Таким образом, заключают физики, должно существовать еще много пульсаров с экстремально большим периодом вращения.

Астрономы впервые наблюдали, как звезда-вампир "ворует" материю у соседки

Европейская рентгеновская обсерватория INTEGRAL впервые наблюдала за тем, как нейтронная звезда начала "воровать" материю у своего соседа – красного карлика. О своих наблюдениях исследователи сообщили в журнале Astronomy & Astrophysics. Пульсары представляют собой особый вид нейтронных звезд, остатков взорвавшихся сверхновых, от полюсов которых исходят узкие пучки радиоволн. Обычно "новорожденные" пульсары вращаются очень быстро и постепенно замедляются, расходуя на излучение собственную энергию. Но если у пульсара есть сосед, обычная звезда больших или малых размеров, он может вновь раскрутиться, став своеобразным космическим вампиром и "воруя" вещество у нее. В ходе исследования ученые изучили необычную вспышку на ночном небе, которая была открыта рентгеновским телескопом INTEGRAL в середине августа прошлого года. Когда ученые изучили спектр и поляризацию этих вспышек, и получили дополнительные данные с двух других орбитальных обсерваторий – XMM-Newton и NuSTAR, они обнаружили, что на самом деле в этой точке обитает не только красный карлик, но и крайне необычная нейтронная звезда IGR J17329-2731, чьи физические свойства во многом противоречат друг другу.

В частности, эта нейтронная звезда обладает чрезвычайно мощным магнитным полем, характерной чертой молодых пульсаров, но при этом она совершает один оборот вокруг своей оси примерно за два часа, что, наоборот, говорит о ее почтенном возрасте. Вдобавок, IGR J17329-2731, как показал анализ архивов всех трех телескопов, раньше никогда не была видна для этих инструментов, что указывает на то, что родилась она совсем недавно.

По мнению ученых, в прошлом нейтронная звезда была белым карликом, который тоже воровал материю у соседнего светила, поглощая его плотный звездный ветер.

В конечном итоге он накопил достаточное количество массы для того, чтобы превратиться в нейтронную звезду, которая начала излучать пучки рентгена высоких энергий в тот момент, когда солнечный ветер красного гиганта достаточно сильно замедлился, а материя в нем стала достаточно плотной. Помимо вспышек рентгена, этот плазменный "дождь" затормозил пульсар и сделал его таким, каким он является на данный момент.

Астрономы вычислили верхний предел массы нейтронных звезд

Начиная с 1960-х годов, после открытия первых нейтронных звезд, ученые-астрономы и астрофизики задавались вопросом, насколько массивными могут быть эти экзотические космические объекты? В отличие от черных дыр, нейтронные звезды не могут "набирать массу" за счет материи, находящейся в прилегающем пространстве. И впервые в истории астрономии, ученые из университета Гете во Франкфурте, Германия, с достаточно высокой точностью рассчитали верхний предел массы нейтронных звезд, который составил 2.16 массы Солнца. При среднем радиусе в 12 километров и при массе, в два раза больше массы Солнца, нейтронные звезды являются одними из самых плотных объектов во Вселенной, производящими гравитационные поля, сопоставимые с гравитационными полями черных дыр. Масса большей части нейтронных звезд составляет порядка 1.4 солнечной массы, но ученым известны примеры и более массивных нейтронных звезд, к примеру, пульсар PSR J0348+0432, который в 2.01 раза более массивен, нежели Солнце. За счет своей огромной плотности и массы, нейтронная звезда, согласно имеющимся теориям, при достижении определенного порога разрушилась бы и превратилась в черную дыру. При этом, "спусковым механизмом" этого процесса может стать один единственный нейтрон, несмотря на его крошечную массу.

Основой для вычислений верхнего порога массы нейтронной звезды стали так называемые "универсальные отношения" (universal relations), подход, разработанный исследователями из Франкфурта несколько лет назад. Этот подход подразумевает, что все нейтронные звезды настолько подобны друг другу, что некоторые их свойства могут быть выражены при помощи постоянных безразмерных величин, констант. Ученые объединили теорию "универсальных отношений" с данными о гравитационных волнах и последующем электромагнитном излучении, вызванными процессом столкновения и слияния нейтронных звезд. Как, наверное, помнят наши читатели, данное событие было зарегистрировано в прошлом году датчиками гравитационной обсерватории LIGO.

Наличие достаточно точных реальных данных значительно упростило процесс вычислений, сделав их практически независимыми от ряда уравнений, являющихся теоретической моделью, описывающей свойства и поведение самого плотного вещества во Вселенной. Именно эта модель используется для получения информации о составе материи на различной глубине внутри звезд.

Данная работа является отличным примером взаимодействия и взаимного дополнения теоретических и экспериментальных исследований. "Теория, как обычно, всегда нуждается в экспериментальных доказательствах, которые позволяют определить и сузить области действия этой теории" - пишут исследователи, - "В данном случае, наблюдения за слиянием нейтронных звезд, которое произошло за миллионы световых лет от нас, позволили найти решение загадки, которую не могли решить астрономы на протяжении последних 50 лет".

И в заключение следует отметить, что данная работа была опубликована в издании "Letter of the Astrophysical Journal". А самым интересным является то, что спустя всего несколько дней после ее публикации, еще две группы ученых из США и Японии подтвердили полученные результаты, следуя, при этом, различными путями и используя различные подходы при своих расчетах.

На планетах у "мертвых" звезд может существовать жизнь – ученые

Астрономы заявили о том, что на планетах, которые вращаются вокруг пульсаров, может существовать жизнь. Выводы исследователей были опубликованы на сайте arxiv.org. В ходе исследования ученые изучили планеты, которые вращаются вокруг пульсара B1257+12, открытые в 1992 и 1994 году. Обнаруженные планеты долгое время считались безжизненными, поскольку предполагалось, что мощные пучки рентгеновских лучей и частиц высокой энергии должны были уничтожить жизнь на подобных планетах, даже если она существовала. Теперь же исследователи измерили силу излучения и число заряженных частиц с помощью обсерватории "Чандра". Оказалось, что жизнь может существовать на планетах, которые вращаются вокруг пульсаров, если они обладают достаточно плотной атмосферой для того, чтобы превращать большую часть подобного излучения в тепло. Кроме того, планеты должны располагаться достаточно далеко, в пределах двух-пять астрономических единиц, от пульсара.

Планеты же, которые вращаются вокруг B1257+12, располагаются на границы его обитаемой зоны.

Westerlund 1 - Скопление в Жертвеннике

Westerlund 1 (Скопление в Жертвеннике, Ara Cluster, Wd1) — компактное молодое звёздное сверхскопление в галактике Млечный Путь, расположенное на расстоянии 3,5-5 кпк от Солнца. Является одним из наиболее массивных рассеянных скоплений в Галактике. Было открыто Бенгтом Вестерлундом в 1961 году, но долгие годы оставалось неисследованным из-за высокой межзвёздной экстинкции в данном направлении. Возможно, в будущем Westerlund 1 станет шаровым звёздным скоплением. Скопление содержит большое количество редких массивных звёзд на поздних стадиях эволюции, включая 6 жёлтых гипергигантов, 4 красных сверхгиганта (включая Westerlund 1-26, одну из крупнейших известных звёзд), 24 звезды Вольфа-Райе, яркую голубую переменную, много OB-гигантов и необычный сверхгигант sgB[e], предположительно являющийся результатом столкновения звёзд. Наблюдения в рентгеновском диапазоне спектра показали наличие аномального рентгеновского пульсара CXOU J164710.2-455216, медленно вращающейся нейтронной звезды, вероятно, образовавшейся из массивной звезды-предшественницы. Считается, что скопление Westerlund 1 образовалось в результате одной вспышки звездообразования, что предполагает близкий возраст и химический состав у всех звёзд скопления.

Магнетар CXOU J164710.2-455216 в представлении художника (ESO/L. Calçada)

Наблюдения

Наиболее яркие O7-8V звёзды главной последовательности имеют видимые звёздные величины в полосе V около 20.5, следовательно, в видимой области спектра в основном излучение наблюдается от ярких ушедших с главной последовательности звёзд (видимые звёздные величины в полосе V 14.5-18, абсолютные от −7 до −10) и менее ярких звёзд классов светимости Ib и II (звёздные величины в полосе V 18-20). Вследствие экстремально высокого межзвёздного покраснения наблюдения в полосах U и B затруднены и большая часть наблюдений проводится в полосах R и I в красной и инфракрасной частях спектра. Звёзды скопления обычно называются в соответствии с классификацией, введённой Вестерлундом, хотя для звёзд Вольфа-Райе используется другая система наименований.

В рентгеновском диапазоне выявлено диффузное излучение от межзвёздного газа и излучение от точечных источников больших и малых масс. Находящийся в скоплении магнетар является наиболее ярким рентгеновским точечным источником в скоплении наряду с мощными источниками W9 (sgB[e]), W30a, WR A и WR B. Около 50 других точечных рентгеновских источников были ассоциированы с яркими объектами оптического диапазона. В радиодиапазоне sgB[e]-звезда W9 и красные сверхгиганты W20 и W26 являются сильными радиоисточниками; большинство холодных гипергигантов, несколько OB-сверхгигантов и звёзд Вольфа-Райе также наблюдаются.

Возраст и эволюционный статус

Возраст Westerlund 1 оценивается в 4-5 млн лет при сравнении свойств популяции проэволюционировавших звёзд с моделями звёздной эволюции. Наличие в скоплении значительного количества как звёзд Вольфа-Райе, так и красных и жёлтых сверхгигантов представляет строгое ограничение возраста скопления: теоретические исследования предсказывают, что красные сверхгиганты не могут образоваться раньше 4 млн лет, пока наиболее массивные звёзды не перейдут на стадию красного сверхгиганта, а численность звёзд Вольфа-Райе резко уменьшается после возраста 5 млн лет. Полученный интервал возрастов в целом согласуется с наблюдениями в инфракрасном диапазоне, выявившими наличие поздних O-звёзд главной последовательности, хотя наблюдения звёзд малых масс дало оценку возраста 3.5 млн лет.

Если предположить, что Westerlund 1 формирует звёзды с обычной начальной функцией масс, то, вероятно, изначально скопление содержало значительное количество очень массивных звёзд, таких как наблюдаемые в настоящее время звёзды скопления Арки. Современные оценки возраста скопления Westerlund 1 превышают время жизни подобных звёзд. Модели звёздной эволюции показывают, что в скоплении должно содержаться 50-150 остатков вспышек сверхновых, причем темп вспышек сверхновых за последний миллион лет составил примерно одну вспышку за 10 тыс. лет. Однако на данный момент достоверно известен только один остаток вспышки сверхновой — магнетар. Вопрос о наличии других компактных объектов и массивных рентгеновских двойных остается открытым. Существует ряд предположений, включающих гипотезу о высоких скоростях при вспышках сверхновых, разрушающих двойные системы, предположение о формировании медленно аккрецирующих (и потому труднообнаружимых) вещество чёрных дырах звёздных масс.

Поскольку звёзды скопления имеют приблизительно одинаковый возраст, химический состав и расстояние до Солнца, то скопление может служить хорошей средой для изучения эволюции массивных звёзд.

Доля двойных звезд

Существует ряд свидетельств высокой доли массивных двойных звёзд в скоплении. Некоторые двойные звёзды высокой массы были обнаружены напрямую по фотометрическим наблюдениям и при изучении лучевых скоростей, другие двойные были открыты при исследовании таких характеристик, как светимость в рентгеновском диапазоне, нетепловой спектр радиоизлучения, избыток инфракрасного излучения, типичных для двойных с соуаряющимися ветрами и некоторых видов звёзд Вольфа-Райе. В целом доля двойных звезд для популяции звёзд Вольфа-Райе достигает 70%, для OB-сверхгигантов — более 40%.

Расстояние и местоположение

Westerlund 1 расположено слишком далеко для того, чтобы можно было измерить расстояние до него при помощи параллакса. Расстояние оценивается на основе ожидаемой абсолютной звёздной величины звёзд скопления и оценки поглощения света в направлении скопления. Данным методом расстояния были определены для популяций жёлтых гипергигантов и звёзд Вольфа-Райе; в обоих случаях расстояние получилось близким к 5 кпк, по звёздам главной последовательности расстояние получилось равным 3.6 кпк.

Европейские ученые обнаружили самый яркий пульсар во Вселенной

Европейское космическое агентство (ЕКА) при помощи космического рентгеновского телескопа XMM-Newton обнаружило самый яркий и самый далекий от Земли пульсар из тех, что находили прежде, сообщается на сайте агентства. По данным ЕКА, излучающий электромагнитное излучение пульсар в десять раз ярче предыдущего рекордсмена в этой номинации. За одну секунду этот пульсар, получивший номер NGC 5907 X-1, излучает то же количество энергии, что и наше Солнце за 3,5 года. Телескоп XMM-Newton наблюдал пульсар с расстояния 50 миллионов световых лет. За последние 13 лет пульсар попадал в поле зрения телескопа несколько раз.

"До этого считалось, что только черные дыры, по меньшей мере в 10 раз превышающие по размерам наше Солнце, подпитываясь от соседних звезд, могут достигать такой невероятной яркости, но быстрая и регулярная пульсация источника является характерным признаком нейтронных звезд и тем самым явно разграничивает их с черными дырами", — говорится в описании результатов исследования.

Сигнал пульсара также был идентифицирован космической обсерваторией НАСА NuSTAR, благодаря чему была получена дополнительная информация.

Архивные данные свидетельствуют также о том, что пульсар со временем менял свою скорость вращения с 1,43 секунды в 2003 году до 1,13 секунды в 2014 году. "Только нейтронная звезда может быть достаточно плотной, чтобы не распадаться при таком быстром вращении", — отмечает автор.

Пульсары — вращающиеся с высокой скоростью нейтронные звезды, которые испускают строго периодические импульсы электромагнитного излучения. Ученые, впервые обнаружившие их в конце 1960-х годов, из-за такой периодичности сигналов приняли их за "голоса" внеземных цивилизаций. Однако эта особенность импульсов является следствием вращения пульсара — исходящие от его магнитных полюсов пучки электромагнитного излучения при вращении регулярно "задевают" Землю.

Молодой магнетар оказался самым медленным пульсаром, известным науке

Используя рентгеновскую космическую обсерваторию НАСА «Чандра» и другие рентгеновские обсерватории, астрономы обнаружили объект, который может оказаться одним из самых экстремальных пульсаров, или вращающихся нейтронных звезд, когда-либо обнаруженных учеными. Источник демонстрирует свойства нейтронной звезды с мощнейшим магнитным полем, или магнетара, и тем не менее наблюдаемый период вращения этого объекта вокруг собственной оси в тысячи раз превышает период собственного вращения любого другого известного пульсара.

В течение нескольких десятилетий астрономы знали, что в центре остатков сверхновой RCW 103, расположенных на расстоянии примерно 9000 световых лет от Земли, находится плотный, компактный источник под названием 1E 161348-5055 (1E 1613 для краткости). Сначала ученые пришли к согласию относительно природы этого источника, сойдясь на мнении, что он представляет собой нейтронную звезду, образовавшуюся в результате вспышки сверхновой. Однако регулярные изменения рентгеновской яркости объекта с периодом 6,5 часа не нашли логичного объяснения в рамках этой гипотезы. Ни одна из предложенных тогда моделей не могла до конца объяснить настолько большой период вращения объекта 1E 1613, однако в попытке объяснить этот факт были выдвинуты две основные гипотезы: либо этот объект представляет собой нейтронную звезду, скорость вращения которой по какой-то причине была снижена; либо же он представляет собой относительно быстро вращающуюся нейтронную звезду, вокруг которой обращается нормальная звезда в составе двойной звездной системы.

Теперь новые наблюдения, проведенные при помощи нескольких рентгеновских обсерваторий, показали исследователям, что объект 1E 1613 представляет собой действительно магнетар, так как демонстрирует ряд признаков, характерных для этого рода объектов (относительные количества рентгеновских лучей на определенных длинах волн и некоторые другие признаки). Объяснение, привлекающее представление о двойной системе, было отброшено, поскольку новые данные показали, что мощность периодических изменений рентгеновской светимости убывает с ростом как частоты излучения, так и времени. Именно такое поведение характерно для магнетаров, отмечают авторы работы.