Исследование рассеянного звездного скопления Мессье 37 и его окрестностей

Международная группа астрономов провела астрометрическое и фотометрическое широкопольное исследование открытого скопления Мессье 37. В результате исследователи составили полный каталог из более чем 200 000 источников в поле Мессье 37 и определили самые горячие белые карлики-кандидаты в члены этого скопления. Мессье 37 (или М37, также известное как NGC 2099) - самое яркое и богатое галактическое скопление в созвездии Аурига, расположенное на расстоянии около 4 500 световых лет. Радиус скопления составляет не менее 10 световых лет, а общая масса - около 1 500 солнечных масс. Возраст Мессье 37 оценивается в 400-550 миллионов лет, а его металличность находится на уровне 0,02-0,08. Предыдущие наблюдения Мессье 37 показали, что в ней находится довольно большая популяция кандидатов в белые карлики (БК), состоящая примерно из 50 звезд. Недавно спектроскопические исследования подтвердили, отвергли или идентифицировали новых членов кластера, включая очень массивный объект с массой около 1,28 солнечных масс. Однако перепись белых карликов в Мессье 37 все еще не завершена по нескольким причинам, включая скученность источников, рассеяние членов скопления и неразрешенную бинарность с компаньонами главной последовательности. Поэтому группа астрономов под руководством Массимо Гриджио из Университета Феррары (Италия) использовала телескоп Шмидта 67/92 см в Асиаго (Италия) для проведения астрометрического и фотометрического широкопольного исследования Мессье 37, надеясь обнаружить больше белых карликов в этом скоплении.

Команде удалось астрометрически и фотометрически идентифицировать семь изолированных и горячих белых карликов как кандидатов в члены кластера. Анализ спектрального распределения энергии показал, что четыре из семи кандидатов являются вероятными или очень вероятными членами Мессье 37.

Астрономы получили последующие спектры низкого разрешения для одного из недавно найденных белых карликов, обозначенного БК1, подтвердив, что это горячий (с эффективной температурой выше 59 000°С) объект с дефицитом водорода. Ранее эта звезда была идентифицирована как вероятная центральная звезда слабой планетарной туманности.

В результате исследования ученые также составили каталог из 210 907 с центром на Мессье 37. Каталог содержит фотометрию этих источников в слоановских фильтрах и фотометрию Gaia EDR3, а также астрометрию для источников, которые присутствуют также в каталоге Gaia. Он дополняет уже существующие данные обзора галактической плоскости (IGAPS) телескопа Исаака Ньютона (INT).

Почему на некоторых планетах образуются песчаные облака?

Большинство облаков на Земле состоят из воды, но за пределами нашей планеты они имеют множество химических разновидностей. Например, верхняя часть атмосферы Юпитера покрыта облаками желтого цвета, состоящими из аммиака и гидросульфида аммония. А в мирах за пределами нашей Солнечной системы есть облака, состоящие из силикатов - семейства камнеобразующих минералов, из которых состоит более 90% земной коры. Но ученым до сих пор не удавалось запечатлеть условия, в которых формируются эти облака из мелких пылевых зерен. Новое исследование показывает диапазон температур, при которых силикатные облака могут формироваться и быть видимыми в верхней части атмосферы далекой планеты. Этот вывод был сделан на основе наблюдений космического телескопа НАСА Spitzer за коричневыми карликами - небесными телами, которые находятся между планетами и звездами, но он вписывается в более общее понимание того, как устроены атмосферы планет. «Понимание атмосфер коричневых карликов и планет, где могут формироваться силикатные облака, может также помочь нам понять, что мы увидим в атмосфере планеты, которая по размеру и температуре ближе к Земле», - сказал Станимир Метчев, профессор по изучению экзопланет в Западном университете в Лондоне, Онтарио, и соавтор исследования.

Шаги по созданию любого типа облака одинаковы. Во-первых, нагрейте ключевой ингредиент до тех пор, пока он не превратится в пар. При правильных условиях этим ингредиентом может быть множество веществ, включая воду, аммиак, соль или серу. Поместите его в ловушку, охладите настолько, чтобы он сконденсировался, и вуаля - облака! Конечно, камень испаряется при гораздо более высокой температуре, чем вода, поэтому силикатные облака видны только на горячих мирах, таких как коричневые карлики, использованные для данного исследования, и некоторые планеты за пределами нашей Солнечной системы.

Хотя они формируются подобно звездам, коричневые карлики недостаточно массивны, чтобы запустить термоядерный синтез - процесс, который заставляет звезды светиться. Атмосферы многих коричневых карликов почти неотличимы от атмосфер планет с преобладанием газа, таких как Юпитер, поэтому их можно использовать в качестве косвенных признаков этих планет.

До этого исследования данные Spitzer уже указывали на наличие силикатных облаков в атмосферах нескольких коричневых карликов. Эта работа проводилась в течение первых шести лет миссии Spitzer (запущенной в 2003 году), когда на телескопе работали три инструмента с криогенным охлаждением. Однако во многих случаях доказательства наличия силикатных облаков на коричневых карликах, наблюдаемых Spitzer, были слишком слабыми.

В рамках последнего исследования астрономы собрали более 100 таких незначительных обнаружений и сгруппировали их по температуре коричневого карлика. Все они попали в предсказанный диапазон температур, при которых должны формироваться силикатные облака: от около 1 000° C до 1 700° C. Хотя отдельные обнаружения являются незначительными, вместе они показывают окончательный признак силикатных облаков.

В атмосферах, более горячих, чем верхняя граница диапазона, определенного в исследовании, силикаты остаются в виде пара. Ниже минимального предела облака превращаются в дождь или опускаются ниже в атмосферу, где температура выше.

На самом деле, исследователи считают, что силикатные облака существуют глубоко в атмосфере Юпитера, где температура намного выше, чем вверху, благодаря атмосферному давлению. Силикатные облака не могут подниматься выше, потому что при более низких температурах силикаты затвердевают и не сохраняются в виде облаков. Если бы верхняя часть атмосферы была на тысячи градусов горячее, облака аммиака и гидросульфида аммония испарились бы, а силикатные облака могли бы подняться наверх.

Ученые находят все более разнообразные планетарные среды в нашей галактике. Например, они обнаружили планеты, одна сторона которых постоянно обращена к своей звезде, а другая постоянно находится в тени - планеты, где облака разного состава могут быть видны в зависимости от наблюдаемой стороны. Чтобы понять эти миры, астрономам сначала нужно понять общие механизмы, которые формируют их.

НАСА рассказывает о миссии по возвращению марсианских образцов на Землю

Миссия НАСА по возвращению образцов с Марса направлена на то, чтобы в начале 2030-х годов доставить на Землю 30 экземпляров горных пород, почвы и атмосферы, которые сейчас собирает марсоход Perseverance. Цель - найти признаки прошлой жизни, а также узнать больше о Красной планете до того, как ее посетят люди. Возникает не мало вопросов о ходе миссии, на которые ответили ученые, занимающиеся возвращением образцов с Марса, Майкл Мейер и Линдси Хейс. Почему работа не может быть выполнена на космической станции или вне атмосферы Земли?Основная причина возвращения образцов заключается в том, чтобы сделать марсианский материал доступным для лучших приборов в лабораториях по всему миру. Из-за трудностей с оборудованием в космосе, включая массу, мощность и объем. Кроме того, космос является сложной средой для манипулирования образцами, что исключает некоторые ключевые возможности измерения, такие как экстракция, что снижает научную ценность образцов. Возможно ли вы заранее провести какой-нибудь тест, чтобы убедиться в безопасности образцов до их возвращения на Землю? Если бы существовал тест, мы бы его провели. Однако даже самые лучшие тесты дают нам хорошие, но в конечном итоге недостаточные данные для изменения нашего протокола изоляции; необходимо провести серию тестов, чтобы продемонстрировать безопасность. Обратите внимание, что мы обращаемся с образцами с предельной осторожностью - как будто они не безопасны - пока не докажем, что это так.

Марс, конечно, кажется негостеприимным, но есть ли вероятность того, что образцы могут содержать какую-то жизнь/микробы?

Было показано, что Марс негостеприимен, и это изменило наш взгляд на потенциальное загрязнение. И да, по нашему мнению, экстремальная среда Марса действительно снижает вероятность того, что на его поверхности есть жизнь. Тот факт, что марсианские метеориты постоянно приземляются на Землю, говорит о том, что нам не о чем беспокоиться. Однако мы не знаем наверняка, поэтому будем принимать все меры предосторожности и держать марсианские материалы под контролем, пока не докажем, что они безопасны.

Это будет сделано не ранее 2030-х годов, и для этого будет построено биозащитное сооружение, верно?

Да, будет построено помещение для хранения образцов и распределения их подмножеств, которые признаны безопасными, либо путем стерилизации подмножества образцов, либо с использованием совокупных результатов измерений для заключения о безопасности образцов.

Обнаружен магнетар, вероятно, сформировавшийся совсем недавно из двух нейтронных звезд

Магнетары представляют собой одни из самых загадочных астрономических объектов. Одна чайная ложка вещества магнетара весит примерно один миллиард тонн, а магнитные поля магнетаров в сотни миллионов раз превышают по интенсивности любое магнитное поле, которое можно создать на Земле. Но нам мало известно о формировании магнетаров. В новой работе полученные данные указывают на один возможный источник – столкновения между нейтронными звездами. Перед тем как две нейтронные звезды объединяются, они сначала движутся одна относительно другой в гравитационном танце на протяжении сотен миллионов лет, прежде чем произойдет взрыв, на месте которого затем останется черная дыра или магнетар. Однако в новом исследовании астрономам невероятно повезло – они наблюдали магнетар, который образовался всего лишь за несколько недель до начала наблюдений. Если говорить более строго, это событие произошло примерно 228 миллионов лет назад – именно столько требуется свету, чтобы достичь нашей планеты из той галактики, в которой произошла вспышка. Однако после долгого космического путешествия этот свет достиг сенсоров телескопа Pan-STARRs всего лишь за несколько недель до того, как авторы работы начали наблюдения соответствующего участка неба. Этот магнетар выделяется среди других объектов его рода высокой скоростью вращения.

Обычно нейтронные звезды, подклассом которых являются магнетары, вращаются с частотой порядка тысяч оборотов в секунду, то есть имеют периоды вращения порядка миллисекунд. В то же время типичные магнетары вращаются значительно медленнее, совершая один оборот вокруг своей оси в течение 2-10 секунд. Но этот новый магнетар, получивший обозначение GRB130310A, имеет период вращения около 80 миллисекунд, то есть больше похож с этой точки зрения на обычные нейтронные звезды, чем на магнетары.

Вероятно, такая аномально высокая скорость вращения данного магнетара связана с тем, что он лишь относительно недавно сформировался, считают авторы. С течением времени скорость вращения магнетаров снижается, и в конечном счете они перестают излучать энергию на уровне, который способны зафиксировать наши радиотелескопы, пояснили они.

Исследование опубликовано на сервере препринтов arxiv.org; главный автор Чжан Бинбин (Zhang Binbin).

Стаи крохотных плавучих роботов помогут в поисках жизни на иных планетах и спутниках планет

Однажды стая роботов, имеющих размеры как у сотового телефона, будет рыскать в водах под толстым слоем льда на спутнике Юпитера Европе или спутнике Сатурна Энцеладе в поисках следов внеземной жизни. Размещенные внутри зонда, способного проплавлять лед, эти крохотные роботы опустятся сквозь ледяную кору до уровня подповерхностного океана жидкой воды и будут выпущены в воду, в которой они смогут отойти на значительные расстояния от родительского зонда. Именно так представляет себе концепцию новых миссий к ледяным спутникам гигантских планет Итан Шалер (Ethan Schaler), инженер-робототехник из Лаборатории реактивного движения НАСА. Шаллер и его группа недавно получили грант в размере 600 000 USD от НАСА на реализацию II этапа концепции Sensing With Independent Micro-Swimmers (SWIM) в рамках программы Innovative Advanced Concepts (NIAC) космического агентства. Это финансирование даст возможность команде создать и протестировать напечатанные на 3D принтере прототипы роботов на протяжении ближайших двух лет. Ключевыми особенностями мини-роботов, предлагаемых Шалером, станут их малые размеры и большое количество на борту одного криобота (родительского зонда, способного проплавлять лед при помощи встроенной батареи и электрического источника тепла и заглубляться таким образом в ледяную кору). В результате удастся значительно повысить объем области сбора научных данных и тем самым увеличить вероятность обнаружения следов жизни.

Концепция мини-роботов SWIM, которые никогда ранее не использовались ни в одной миссии НАСА, предполагает крохотные клиновидные «подводные лодки» размерами примерно по 12 сантиметров и объемом по 60-75 кубических сантиметров каждая. Примерно пять десятков таких роботов уместится внутри 10-сантиметрового отсека криобота, имеющего внутренний диаметр около 25 сантиметров, заняв при этом лишь 15 процентов от максимального объема бортовой полезной нагрузки. Каждый зонд будет оснащен датчиками температуры, солености, кислотности и давления воды. Совместные измерения при помощи группы скоординированных плавучих мини-роботов позволят снизить вероятность ошибочного измерения, а также получить представление о градиенте измеряемых величин, таких как температуры или солености воды – поскольку, например, градиенты концентраций или энергии обусловливали возникновение жизни на Земле, объяснил Шалер.