Обнаружен новый тип астрономического объекта — облако, которое не смогло стать галактикой

Космический телескоп «Хаббл» исследовал объект «Cloud-9» — беззвездное, богатое газом облако темной материи, которое считается «реликвией» или остатком раннего формирования галактики. Об открытии сообщают в NASA и в ESA (Европейское космическое агентство). Cloud-9 является первым подтвержденным обнаружением такого объекта во Вселенной. Это открытие способствует лучшему пониманию формирования галактик, ранней Вселенной и природы самой темной материи. «Это история о неудавшейся галактике», — отметил главный исследователь программы Алехандро Бенитес-Лламбай из университета Милано-Бикокка в Милане, Италия. «В науке мы обычно узнаем больше из неудач, чем из успехов. В данном случае отсутствие звезд подтверждает правильность теории. Это говорит нам о том, что мы нашли в местной Вселенной первичный строительный блок галактики, которая еще не сформировалась», — добавил он. Результаты, опубликованные в журнале «The Astrophysical Journal Letters», были представлены в понедельник в Фениксе на пресс-конференции 247-го заседания Американского астрономического общества.

На этом изображении показано расположение облака Cloud-9, которое находится на расстоянии 14 миллионов световых лет от Земли. Рассеянный пурпурный цвет — это радиоданные с наземной Очень большой антенной решетки (VLA), показывающие наличие облака. Пунктирный круг обозначает пик радиоизлучения, где исследователи сосредоточили свои поиски звезд. Дальнейшие наблюдения с помощью Усовершенствованной камеры для наблюдений «Хаббла» не выявили ни одной звезды в облаке. Несколько объектов, появляющихся в его пределах, являются фоновыми галактиками. До наблюдений «Хаббла» ученые могли утверждать, что Cloud-9 является тусклой карликовой галактикой, звезды которой нельзя было увидеть наземными телескопами из-за недостаточной чувствительности. «Хаббл» показал, что на самом деле эта неудавшаяся галактика не содержит звезд. Science: NASA, ESA, VLA, Gagandeep Anand (STScI), Alejandro Benitez-Llambay (University of Milano-Bicocca); Image Processing: Joseph DePasquale (STScI)

«Это облако — это окно в темную Вселенную. Из теории мы знаем, что большая часть массы во Вселенной, как ожидается, является темной материей, но обнаружить эту темную материю сложно, поскольку она не излучает свет. Cloud-9 дает нам редкую возможность увидеть облако, в котором доминирует темная материя», — сказал член команды Эндрю Фокс из Ассоциации университетов по исследованиям в астрономии/Института космической телескопии (AURA/STScI).

Объект называется Облаком H I с ограниченной реионизацией, или «RELHIC». Термин «H I» означает нейтральный водород.

RELHIC описывает облако водорода, образовавшееся в начале существования Вселенной, — остаток, который не сформировал звезд. В течение многих лет ученые искали доказательства существования такого теоретического фантомного объекта. Только после того, как они направили телескоп «Хаббл» на облако и подтвердили, что оно действительно не содержит звезд, они нашли подтверждение этой теории.

«До того, как мы использовали телескоп «Хаббл», можно было утверждать, что это тусклая карликовая галактика, которую мы не могли увидеть с помощью наземных телескопов. Они просто не обладали достаточной чувствительностью, чтобы обнаружить звезды», — говорит главный автор исследования Гагадип Ананд из STScI. «Но с помощью усовершенствованной камеры для наблюдений телескопа «Хаббл» мы смогли установить, что там ничего нет».

Открытие этого реликтового облака стало неожиданностью. «Среди наших галактических соседей, возможно, есть несколько заброшенных домов», — сказала Рэйчел Битон из STScI, которая также входит в состав исследовательской группы.

Астрономы считают, что RELHIC — это облака темной материи, которые не смогли накопить достаточно газа для образования звезд. Они представляют собой окно в ранние стадии формирования галактик. Cloud-9 указывает на существование многих других небольших структур во Вселенной, в которых преобладает темная материя, — других неудавшихся галактик. Это открытие дает новые представления о темных компонентах Вселенной, которые трудно изучать с помощью традиционных наблюдений, сосредоточенных на ярких объектах, таких как звезды и галактики.

Ученые много лет изучали облака водорода вблизи Млечного Пути, но эти облака, как правило, намного больше и более нерегулярны, чем Cloud-9. По сравнению с другими наблюдаемыми облаками водорода, Cloud-9 меньше, компактнее и имеет более сферическую форму, что делает ее очень отличной от других.

Ядро этого объекта состоит из нейтрального водорода и имеет диаметр около 4900 световых лет. Исследователи измерили водород в Cloud-9 с помощью излучаемых ею радиоволн и определили, что его масса примерно в миллион раз превышает массу Солнца. Предполагая, что давление газа уравновешивает гравитацию облака темной материи, что, судя по всему, и есть на самом деле, исследователи подсчитали, что масса темной материи Cloud-9 должна составлять около пяти миллиардов солнечных масс.

Cloud-9 является примером структур и тайн, которые не связаны со звездами. Просто глядя на звезды, невозможно получить полное представление. Изучение газа и темной материи помогает получить более полное понимание того, что происходит в этих системах, которое иначе осталось бы неизвестным.

С точки зрения наблюдений, идентифицировать эти неудавшиеся галактики трудно, поскольку соседние объекты засвечивают их. Такие системы также уязвимы к воздействию окружающей среды, например, к разрыву от давления, которое может удалить газ, когда облако движется по межгалактическому пространству. Эти факторы еще больше уменьшают их ожидаемое количество.

Беззвездная реликвия была открыта три года назад в рамках радиообследования, проведенного 500-метровым сферическим телескопом (FAST) в Гуйчжоу в Китае, а позже это открытие было подтверждено телескопом Грин-Бэнк и объектами Очень большой антенной решетки (VLA) в Соединенных Штатах. Но только с помощью телескопа «Хаббл» исследователи смогли окончательно определить, что неудавшаяся галактика не содержит звезд.

Cloud-9 была названа просто последовательно, поскольку была девятым газовым облаком, обнаруженным на окраине соседней спиральной галактики Мессье 94 (M94). Облако находится близко к M94 и, кажется, имеет физическую связь с галактикой. Данные радио наблюдений с высоким разрешением показывают незначительные искажения газа, что, возможно, указывает на взаимодействие между облаком и галактикой.

Облако может со временем образовать галактику, при условии, что оно станет более массивным, хотя как именно это произойдет, остается предметом спекуляций. Если бы оно было намного больше, скажем, в 5 миллиардов раз массивнее нашего Солнца, оно бы коллапсировало, образовало звезды и стало галактикой, которая не отличалась бы от любой другой галактики, видимой нами. Если бы она была намного меньше, газ мог бы рассеяться и ионизироваться, и от него не осталось бы много. Но она находится в идеальном состоянии, чтобы остаться как RELHIC.

Отсутствие звезд в этом объекте дает уникальную возможность заглянуть во внутренние свойства облаков темной материи. Редкость таких объектов и потенциал будущих исследований, как ожидается, будут способствовать открытию большего количества таких «неудавшихся галактик» или «реликвий», что позволит лучше понять раннюю Вселенную и физику темной материи.

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. Космический центр Годдарда NASA в Гринбелте, штат Мэриленд, управляет работой телескопа и миссиями. Компания Lockheed Martin Space, базирующаяся в Денвере, также поддерживает миссии в Годдарде. Институт космической телескопии в Балтиморе, управляемый Ассоциацией университетов по исследованиям в астрономии, с помощью телескопа «Хаббл» проводит научные исследования.

Наблюдения FAST выявили круговую поляризацию у активных повторяющихся быстрых радиовсплесков

Исследовательская группа, возглавляемая профессором Ли Ди из Национальной астрономической обсерватории Китайской академии наук, обнаружила круговую поляризацию у активных повторяющихся быстрых радиовсплесков. В исследовании использовались наблюдения «Сферического телескопа с пятисотметровой апертурой» (FAST). Результаты были опубликованы в журнале Science Bulletin. Быстрые радиовсплески (FRB) – это самые яркие радиовсплески во Вселенной. Расчётная эквивалентная энергия одного события FRB может соперничать с энергией, вырабатываемой Солнцем в течение целого дня. С тех пор как в 2007 году появились сообщения о первом FRB, было зафиксировано более 600 источников таких всплесков, большинство из которых были единичными. Менее 5% всех FRB повторяются, и менее 10 из них можно охарактеризовать как активные. Почти у всех повторяющихся FRB была обнаружена линейная поляризация. Круговая поляризация является относительно редкой. Сообщалось только об одном повторяющемся FRB с круговой поляризацией – FRB20201124A. FRB20121102A – первый известный ретранслятор. FRB20190520B, обнаруженный с помощью Combensal Radio Astronomy FAST Survey (CRAFTS), является первым известным постоянно активным ретранслятором. Они являются единственными ретрансляторами, которые связаны с постоянными радиоисточниками, что может быть признаком их молодости, и связано с их гиперактивной природой. FAST удалось зафиксировать чрезвычайно активные эпизоды этих двух FRB, что позволило точно охарактеризовать их поляризацию.

Исследователи обнаружили круговую поляризацию менее чем в 5% вспышек от обоих FRB. Максимальная степень круговой поляризации составляла целых 64%.

Эта работа увеличивает количество известных повторяющихся FRB с круговой поляризацией с одного до трёх. Обнаружение круговой поляризации в FRB20121102A, 20190520B и 20201124A может свидетельствовать о том, что круговая поляризация является общей чертой, хотя и возникающей спорадически, в повторяющихся FRB.

Китайский телескоп FAST уже обнаружил 201 пульсар

С помощью китайского сферического радиотелескопа с пятисотметровой апертурой (FAST) ученые обнаружили 201 пульсар, включая слабые пульсары и миллисекундные пульсары. Исследование проводилось Национальной астрономической обсерваторией (NAOC) Китайской академии наук. Результаты были опубликованы в журнале Research in Astronomy and Astrophysics. Пульсары, или быстро вращающиеся нейтронные звезды, возникают из взорвавшихся ядер массивных умирающих звезд в результате взрыва сверхновых. “У них самые сильные магнитные поля, самая высокая плотность и самое быстрое вращение среди всех небесных тел во Вселенной, и, таким образом, они являются идеальной лабораторией для изучения законов физики в экстремальных условиях”, – сказал Хан Цзиньлинь из NAOC, руководитель исследования. С момента первого открытия в 1968 году было обнаружено около 3000 пульсаров. В начале 2020 года исследовательская группа приступила к проекту создания снимков под названием «Снимок пульсаров галактической плоскости» (GPPS). Все видимое небо возле Млечного Пути можно наблюдать в течение пяти минут с помощью FAST. К марту этого года было обследовано около 5 процентов запланированной площади неба и обнаружен 201 пульсар.

«Это впечатляющий результат на ранней стадии проекта», – отметил Ричард Н. Манчестер из CSIRO Astronomy and Space Science, Австралия.

Около 40 пульсаров, обнаруженных в обзоре GPPS, имеют период менее 30 миллисекунд и являются недавно обнаруженными миллисекундными пульсарами.


«FAST обещает изучить компактные объекты во Вселенной и помогает нам больше узнать о фундаментальной физике и астрофизике», – добавил Джим Кордес из Корнельского университета, рецензент исследования.

Радиотелескоп FAST впервые зарегистрировал внегалактическое излучение нейтрального водорода

«Сферический телескоп с 500-метровой апертурой» (FAST), расположенный в китайской провинции Гуйчжоу, впервые зафиксировал излучение нейтрального атомарного водорода с длиной волны в 21 сантиметр (именно ее используют для поисков внеземных цивилизаций по программе SETI; так называемая запрещенная линия HI) от других галактик, сообщает государственное агентство Синьхуа. Открытие сделала международная исследовательская группа во главе с доктором Ченг Ченгом из Центра астрономии Южной Америки (CASSACA), наблюдавшая за четырьмя галактиками при помощи 19-лучевого приемника FAST. Именно у трех из них ученые на протяжении пяти минут регистрировали радиолинию нейтрального водорода. Нейтральный газообразный водород — самый распространенный барион (семейство элементарных частиц: сильно взаимодействующие фермионы, состоящие из трех кварков) в галактиках, в то время как холодный газ СО сконцентрирован скорее в их центре. «С помощью динамических измерений нейтрального водорода и СО мы можем оценить распределение массы галактик при разных радиусах», — рассказал Ченг. Благодаря обнаруженному излучению команде удалось установить динамические массы этих четырех галактик: они были в 10 раз больше, чем наблюдаемые массы барионов. «Динамическая масса, оцененная по нейтральному водороду, на порядок выше, чем масса бариона и динамическая масса, полученные из наблюдений CO. Таким образом, подразумевается, что в массе, измеренной динамикой нейтрального водорода, преобладает гало темной материи. В одном случае мишень демонстрирует избыток CO в центре линии, что можно объяснить усиленным излучением, вызванным ядерным звездным взрывом, показывающим высокоскоростную дисперсию», — пишут ученые.

Оптические цветные изображения четырех галактик. Красные контуры — предыдущие наблюдение CO обсерватории ALMA. Белые спектры на каждой панели — результаты FAST

Новые наблюдения, проведенные при помощи FAST, показали способность аппарата изучать темную материю в галактиках с использованием излучения нейтрального водорода. Теперь исследователи планируют продолжить и подтвердить свои наблюдения.

В Китае заработал крупнейший в мире сферический радиотелескоп

В субботу в юго-западной китайской провинции Гуйчжоу введен в строй крупнейший и наиболее чувствительный в мире сферический радиотелескоп FAST.  FAST (кит. 五百米口径球面射电望远镜, англ. Five hundred meter Aperture Spherical Telescope — «Сферический радиотелескоп с пятисотметровой апертурой»), известный также как Тьяньян (кит. 天眼, «Небесное око»). Диаметр его тарелки составляет 500 метров, приемная зона эквивалентна примерно 30 футбольным полям. Он расположен в естественной глубокой и округлой карстовой впадине в юго-западной провинции Гуйчжоу. Его стоимость составила около 170 млн долл США.  "Все технические показатели телескопа достигли или превысили запланированный уровень, и его производительность является ведущей в мире", - заявил представитель Национальной комиссии по развитию и реформам Шен Жулин. Отмечается, что телескоп будут использовать "для раскрытия тайн, связанных с генезисом и эволюцией Вселенной". Главный инженер телескопа Цзян Пэн заявил, что благодаря новому астрономическому инструменту в ближайшие 2-3 года будет совершен ряд крупных научных открытий. Отмечается, что он способен принимать до 38 гигабайт информации в секунду. А рядом с телескопом построили тематический астрономический парк для привлечения туристов. 

Напомним, FAST построили в Китае в 2016 году. На его создание ушло пять лет. Почти десять тысяч человек в провинции Гуйчжоу были вынуждены покинуть свои дома из-за проекта.

В Китае ввели в эксплуатацию крупнейший в мире радиотелескоп FAST

Китайские ученые ввели в эксплуатацию крупнейший в мире радиотелескоп FASТ (Five hundred meter Aperture Spherical Telescope). Неделю назад была завершена установка 30-тонного облучателя для телескопа. Как ранее сообщала CNN, свои первые снимки телескоп сделает в воскресенье, 25 сентября. Изготовление телескопа, начавшееся в марте 2011 года, было завершено в июле 2016-го. Площадь телескопа равняется площади 30 футбольных полей, диаметр устройства составляет 500 м, он имеет 4,450 тыс. треугольных отражателей. Телескоп установлен высоко в горах в провинции Гуйчжоу на юго-западе Китая.

По словам главы оператора проекта Square Kilometer Arra (SKA) Филипа Даймонда, FAST позволит открыть «вещи, которых мы никогда не видели раньше».

Общий объем инвестиций в проект оценивается в 1,2 миллиарда юаней (порядка $180 млн).

По данным Центрального телевидения Китая (CCTV), FAST будет соединен с одним из самых быстрых компьютеров в мире Sky Eye 1 для проведения астрономических расчетов с целью поиска жизни на других планетах.