Средний химический состав вещества Вселенной близок к составу вещества Солнца

Все химические элементы тяжелее углерода рождаются в недрах звезд в процессах термоядерного синтеза и распространяются по Вселенной в результате взрывов сверхновых. Анализируя химический состав вещества Вселенной, ученые пытаются восстановить историю возникновения этих столь необходимых для развития жизни химических элементов.

Существуют два основных типа сверхновых, определяющих средний химический состав окружающего их космического вещества. При взрывах очень массивных звезд, называемых «сверхновыми с коллапсом ядра», в основном образуются легкие элементы, такие как кислород и магний. Тяжелые элементы Периодической таблицы, такие как железо и никель, образуются при взрывах дестабилизированных белых карликов – «догорающих» остатков звезд небольших масс. Такие звездные взрывы носят название «сверхновых типа Ia». Элементный состав вещества Солнечной системы обеспечивается следующим соотношением звездных взрывов этих типов: на один взрыв типа «Ia» приходится пять взрывов сверхновых с коллапсом ядра. Исследователь из японского космического агентства JAXA Аврора Симонеску в своей новой работе задалась целью определить, похож ли средний химический состав вещества Вселенной на состав вещества Солнечной системы, или же наша планетная система представляет собой «необычное место».

Объектом исследования Симонеску и её коллег стало скопление галактик под названием Скопление Девы, в котором учеными были определены содержания железа, кремния, серы и магния при помощи рентгеновского спутника JAXA «Сузаки». Оказалось, что среднее содержание каждого из этих химических элементов оставалось постоянным по всему объему скопления галактик, а кроме того, оно почти в точности соответствовало среднему составу вещества нашего Солнца и большинства звезд нашей галактики Млечный путь. Эти новые находки свидетельствуют о том, что химические элементы в космосе очень хорошо перемешаны между собой, и химический состав вещества Вселенной мало меняется при переходе от масштаба планетной системы к масштабу скопления галактик, отмечают исследователи.

Космическая «Звезда смерти» разрушает планету

Космическая станция «Звезда смерти» из кинофильма «Звездные войны», может быть, и вымышленная, а вот разрушение планеты – реальный факт. Астрономы объявили на днях об обнаружении крупного каменистого объекта, который распадается на части, приближаясь по спиральной траектории к далекому белому карлику. Это открытие также подтверждает давно существующую теорию об источнике «загрязнения» белых карликов металлами.

Эта уникальная система была обнаружена при помощи космической миссии НАСА «Кеплер К2», в задачи которой входит слежение за звездами с целью обнаружения спадов светимости, наблюдаемых при прохождении перед звездой небесного тела. Эти данные показали наличие регулярных спадов светимости, период появления которых составил 4,5 часа. Этот орбитальный период соответствует объекту, обращающемуся на расстоянии примерно 830000 километров от звезды. Это первый обнаруженный учеными объект планетного типа, совершающий транзит мимо белого карлика.

Команда астрономов из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра во главе с Эндрю Ванденбергом, обнаружившая эту необычную систему, провела дополнительные наблюдения и нашла дополнительные спады на кривой светимости, соответствующие большому числу более мелких объектов, похожих на осколки горной породы и пыль. Общая масса всех обломков и пыли, находящейся вокруг этого центрального объекта, по оценкам исследователей, оказалась примерно эквивалентна массе Цереры, крупнейшего объекта астероидного пояса Солнечной системы.

Согласно предположениям, выдвинутым учеными, эти осколки и пыль образовались в результате дезинтеграции крупного астероида под действием приливных сил, действующих со стороны белого карлика. Это исследование впервые продемонстрировало, что белый карлик может захватывать своей гравитацией астероиды и разрывать их на части, при этом обогащая свою поверхность металлами. Наличие признаков металлов в спектрах белых карликов до сих пор представляло собой не решенную научную проблему, которая теперь получила объяснение, подкрепленное доказательной базой.

В составе вещества кометы неожиданно обнаружены спирт и сахар

Международная команда астрономов, проводившая наблюдения кометы Лавджоя, зафиксировала, что эта комета выделяет в космическое пространство большие количества спирта, а также один из видов сахара. Это открытие знаменует собой первый в истории науки случай, когда этиловый спирт – тот самый непременный ингредиент всех спиртных напитков – наблюдается в составе вещества кометы. Эти находки являются дополнительным свидетельством в пользу гипотезы, согласно которой кометы могли быть источником сложных органических молекул, необходимых для зарождения жизни.

«Мы нашли, что комета Лавджоя выделяет примерно столько же спирта, сколько его содержится в 500 бутылках вина, каждую секунду, в то время, пока находится на пике своей активности», – сказал Николас Бивер из Парижской обсерватории, Франция, главный автор научной работы, посвященной этому открытию. Команда нашла 21 различную органическую молекулу в газе, испускаемом кометой, включая этиловый спирт и гликолевый альдегид, один из простейших сахаров.

Комета Лавджоя (носящая по каталогу название C/2014 Q2) оставалась одной из самых ярких и наиболее активных комет со времени пролета кометы Хейла-Боппа мимо Солнца, состоявшегося в 1997 г. Комета Лавджоя максимально сблизилась с Солнцем 30 января 2015 г., когда скорость выделения воды кометой составляла 20 тонн в секунду. Команда наблюдала атмосферу кометы примерно в то время, когда комета находилась на максимуме своей яркости и активности. Исследователи наблюдали микроволновое свечение, идущее от кометы, при помощи радиотелескопа диаметром 30 метров, расположенного на вершине Пико дель Велета горного хребта Сьерра Невада, Испания.

Солнечный свет возбуждает молекулы в атмосфере кометы, заставляя их излучать на специфических микроволновых частотах. Каждый вид молекул излучает на своих, характеристических частотах, что позволило команде идентифицировать молекулы при помощи детекторов, установленных на телескопе.

Некоторые исследователи считают, что столкновения комет с древней Землей стали источником сложных органических молекул на поверхности нашей планеты, которые, в свою очередь, могли способствовать зарождению на ней жизни. Открытие сложных органических молекул в составе вещества кометы Лавджоя и других комет является ещё одним свидетельством в пользу этой гипотезы.

Астрономы наблюдают черную дыру, разрывающую звезду в клочья

Когда звезда оказывается слишком близко к черной дыре, мощная гравитация этой черной дыры может разорвать неудачливую звезду на части. При этих событиях, называемых приливными разрывами, одна часть остатков звезды выбрасывается в направлении от черной дыры с высокой скоростью, в то время как другая часть этих остатков падает на черную дыру. Это приводит к возникновению отчетливой рентгеновской вспышки, которая может продолжаться в течение нескольких лет.

Команда астрономов, включающая несколько астрономов из Мэрилендского университета, США, во главе с наблюдала событие приливного разрыва в галактике, лежащей на расстоянии 290 миллионов световых лет от Земли. Это событие является ближайшим приливным разрывом, открытым за последнее десятилетие, и описано в опубликованной на днях новой научной работе.

Работающий в оптическом диапазоне обзор All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN) изначально обнаружил это событие приливного разрыва, известное как ASASSN-14li, в ноябре 2014 г. Это событие произошло близ сверхмассивной черной дыры, лежащей в центре галактики PGC 043234. Дальнейшие исследования рентгеновского излучения, порожденного этим приливным разрывом, которые проводились при помощи рентгеновской обсерватории НАСА «Чандра», космического аппарата НАСА Swift Gamma-ray Burst Explorer и спутника Европейского космического агентства XMM-Newton, дали ученым более ясную картину события.

Ученые определили, что большая часть рентгеновских лучей формируется за счет материи, расположенной экстремально близко к черной дыре, то есть занимающей самую низкую стабильную орбиту вокруг черной дыры. Однако полученные рентгеновские данные также указывают на присутствие звездного ветра, переносящего газ, не достигший горизонта событий – или точки невозврата – черной дыры в направлении от неё. Однако этот ветер не достигает скорости, достаточной для выхода из зоны притяжения черной дыры, вместо этого двигаясь вокруг неё по эллиптической орбите, объясняют исследователи.

«Последний поцелуй» двух погибающих звезд

При помощи Очень большого телескопа (Very Large Telescope, VLT) Европейской южной обсерватории (European Southern Observatory, ESO) международная команда астрономов обнаружила самую горячую и массивную двойную звезду, компоненты которой находятся настолько близко, что касаются друг друга. Эти две звезды в экстремальной системе VFTS 352 двигаются по пути к драматической развязке, состоящей в том, что эти две звезды либо сольются в одну гигантскую звезду, либо сформируют двойную черную дыру.

Эта двойная звездная система, называемая VFTS 352, находится на расстоянии 160000 световых лет в туманности Тарантул. Эта необычная область космического пространства является наиболее активной «колыбелью» новых звезд в ближайшей к нам части Вселенной, и новые наблюдения, проведенные при помощи VLT ESO, позволили установить, что эта пара молодых звезд является одной из самых странных и экстремальных в своем роде.

VFTS 352 состоит из двух очень горячих, ярких и массивных звезд, которые движутся друг относительно друга по орбите с периодом чуть более одного дня. Центры этих звезд разделены расстоянием всего лишь 12 миллионов километров. На самом деле, эти звезды расположены настолько близко друг к другу, что их поверхности перекрываются, и между звездами формируется мост из материи. VFTS 352 является не только самой массивной из известных науке систем, относящихся к этому крохотному классу «перекрывающихся двойных звезд» – объединенная масса двух её компонент составляет примерно 57 масс Солнца – но её компоненты также отличаются самыми горячими поверхностями, температура на которых достигает свыше 40000 градусов Цельсия.

Компоненты системы VFTS 352 имеют примерно равные массы, поэтому они «делятся» материей, вместо того чтобы «стягивать» материю одна с другой, как это обычно происходит в случае сильно отличающихся по массе звезд. Дальнейший жизненный путь звезд системы VFTS 352, как отмечают астрономы, закончится по одному из двух возможных сценариев: либо эти звезды объединятся с образованием одной гигантской, стремительно вращающейся звезды с мощным магнитным полем, либо их долгий финальный «поцелуй» закончится редчайшим космическим событием – рождением двойной черной дыры.