Джеймс Уэбб нашёл кристаллы кварца в облаках экзопланеты WASP-17b

Это первый случай, когда SiO₂ был обнаружен на экзопланете. WASP-17 b, объём которой более чем в 7 раз превышает объём Юпитера при вдвое меньшей массе, является одной из крупнейших и наименее плотных экзопланет. Её температура достигает 1500°C, а атмосферное давление составляет лишь одну тысячную от давления на поверхности Земли, что позволяет кристаллам твердого кварца образовываться непосредственно из газа. Это первая обнаруженная экзопланета, которая движется по ретроградной орбите, то есть обращается вокруг звезды в направлении противоположном вращению самой звезды. Диаметр планеты вдвое выше юпитерианского. Средняя плотность составляет 0,1 г/см³ (порядка 10 % плотности воды), что в 13 раз меньше плотности Юпитера и более чем в 6 раз меньше плотности Сатурна, наименее плотной планеты Солнечной системы. В 2013 году астрономам при помощи космического телескопа «Хаббл» удалось найти в атмосфере планеты признаки водяного пара.

Массивный белый карлик сбежал из звездного скопления Гиады

Астрономы изучают причины, почему в соседнем звездном скоплении Гиады так мало белых карликов. Недавно они обнаружили один из них, который «убежал» оттуда. Это очень большой для собственного класса объект. Его масса в 1,3 раза больше солнечной. Ученые во главе с Дэвидом Миллером из Университета Британской Колумбии опубликовали в The Astrophysical Journal исследование, посвященное чрезвычайно массивному белому карлику, выброшенному из Гиад. Гиады — это рассеянное звездное скопление, группа звезд, родившихся вместе из одного газопылевого облака и с тех пор путешествующих по Вселенной. Это один из ближайших к Земле подобных кластеров, поэтому он достаточно неплохо виден на небе. Они похожи на маленькую перевернутую букву V рядом с Альдебараном, и именно на них указывают звезды в Поясе Ориона. Благодаря такой близости Гиады являются наиболее изученным рассеянным скоплением. Однако у них остается немало загадок. Например, недавно ученые предположили, что внутри них может скрываться несколько черных дыр и они являются ближайшими к Земле подобными объектами. Но теперь речь идет о других экзотических телах — белых карликах. Эти объекты имеют диаметр, сопоставимый с Землей, но их масса составляет от половины до целой массы Солнца. Белые карлики — очень плотные звезды, внутри которых уже почти погасли термоядерные реакции, но они светят остаточным светом, очень медленно остывая.

Скопление Гиады. Источник: NASA, ESA, and STScI

Загадка белых карликов в Гиадах заключается в том, что их там очень мало как для такого большого и старого скопления. Всего восемь объектов было найдено за годы наблюдения. Однако новое исследование приоткрывает тайну того, куда они девались.

Белый карлик, что «убежал» из Гиад

Наиболее правдоподобной на сегодняшний день выглядит идея, что белые карлики покидают Гиады вследствие гравитационного взаимодействия с другими объектами. Понимать это как «бегство» или «изгнание» — вопрос нашего земного восприятия космических процессов.

Как бы там ни было, ученые нашли белый карлик, траектория которого доказывает, что он когда-то входил в состав Гиад, но оставил их. Точнее, специалисты нашли три подобных звезды, которые могли бы произойти оттуда, но анализ движения двух из них показал, что они не были членами этого звездного скопления. Однако их теорию это все равно доказывает.

Загадка рождения звезды

Однако звезда-изгнанница неожиданно подарила ученым сюрприз. Она принадлежит к сверхмассивным белым карликам. Объекты этого класса не могут быть тяжелее 1,44 массы Солнца, иначе они превратятся в нейтронные звезды. Однако большинство из них на самом деле значительно легче и имеют лишь 0,6 солнечной массы.

И только небольшая часть белых карликов имеет массу, сравнимую с нашим светилом, и именно их называют сверхмассивными. Звезда-изгнанница с массой в 1,317 солнечных относится именно к таковым. Это все еще достаточно далеко от границы Чандрасекара, но для того, чтобы такой объект образовался, необходимы особые условия.

Обычно сверхмассивные карлики образуются в тесных парах. Звездный материал с меньшей звезды перетекает на более тяжелую, и она постепенно становится все больше. Однако анализ возраста звезды-изгнанницы показывает, что предок у нее был только один.

Загадка исчезнувшей массивной звезды

В 2009 году гигантская звезда, в 25 раз массивнее Солнца, исчезла. Она увеличилась в яркости до миллиона солнц, как будто была готова взорваться сверхновой. Но затем она скорее угасла, чем взорвалась. И когда астрономы попытались разглядеть звезду с помощью телескопа LBT, космического телескопа "Хаббл" и космического телескопа "Спитцер", они ничего не смогли увидеть. Звезда, известная как N6946-BH1, в настоящее время считается неудавшейся сверхновой. Астрономы полагают, что звезда коллапсировала, превратившись в черную дыру, а не вызвала вспышку сверхновой. Но это было предположение. Все, что мы знаем наверняка, это то, что на какое-то время она стала ярче, а затем стала слишком тусклой для наблюдения в наши телескопы. Но это изменилось благодаря космическому телескопу "Джеймс Уэбб" (JWST). В новом исследовании, опубликованном на сервере препринтов arXiv, анализируются данные, собранные инструментами NIRCam и MIRI JWST. Ученые обнаружили яркий инфракрасный источник, который, по-видимому, является остатком пылевой оболочки, окружающей положение первоначальной звезды. Это может быть материал, выброшенный из звезды, или инфракрасное свечение от вещества, попадающего в черную дыру, хотя это кажется менее вероятным. Удивительно, но команда также обнаружила не один остаточный объект, а три. Это делает менее вероятной неудачную модель сверхновой. Более ранние наблюдения N6946-BH1 представляли собой смесь этих трех источников, поскольку разрешение было недостаточно высоким, чтобы различить их. Таким образом, более вероятной моделью является то, что увеличение яркости в 2009 году было вызвано слиянием звезд. То, что казалось яркой массивной звездой, было звездной системой, которая становилась ярче по мере слияния двух звезд, а затем исчезала.

Хотя ученые склоняются к модели слияния, они не могут исключить неудачную модель сверхновой. И это усложняет наше понимание сверхновых и черных дыр звездной массы. Из слияний черных дыр, наблюдаемых LIGO и другими гравитационно-волновыми обсерваториями, мы знаем, что черные дыры звездной массы существуют и относительно распространены.

Таким образом, некоторые массивные звезды действительно становятся черными дырами. Но вспыхивают ли они сначала сверхновыми неизвестно. Обычные сверхновые могут обладать достаточной остаточной массой, чтобы превратиться в черную дыру, но трудно представить, как самые большие звездные черные дыры могли образоваться после сверхновых.

N6946-BH1 находится в галактике на расстоянии 22 миллионов световых лет, поэтому тот факт, что JWST может различать несколько источников, впечатляет. Это также дает астрономам надежду на то, что со временем подобные звезды будут наблюдаться. Имея больше данных, мы сможем отличить звездные слияния от настоящих неудавшихся сверхновых, что поможет нам понять последние стадии развития звезд по мере их превращения в черные дыры звездной массы.

Китайские астрономы заявляют, что их новый космический телескоп Xuntian превзойдёт «Хаббл» в астрономических исследованиях

Китай готовит крупный проект, который не только расширяет национальную астрономическую исследовательскую программу, но и увеличивает использование космической станции страны. Космический телескоп называется Xuntian, он же — Chinese Survey Space Telescope, или Chinese Space Station Telescope (CSST). Название «Сюньтян» можно буквально перевести как «изучение небосвода», «исследование небес». Запланированный к запуску в следующем году двухметровый космический телескоп CSST размером со школьный автобус будет находиться на одной орбите с китайской космической станцией «Тяньгун», где китайские космонавты смогут периодически проводить переоснащение самого телескопа. Предполагается, что его срок службы составит 10 лет, но время работы телескопа может быть продлено. «Сюньтян» разработан с амбицией превзойти космический телескоп «Хаббл». Лин Сициан, заместитель директора Китайского агентства по освоению космоса, заявил, что от телескопа ожидаются прорывы в космологии, исследовании тёмной материи и тёмной энергии в нашей и близких галактиках, процессов звездообразования и в изучении экзопланет. Это очень амбициозные задачи. Лин сказал, что камера телескопа с разрешением 2,5 миллиарда пикселей будет проводить съёмки высокого разрешения в глубину до 17 500 квадратных градусов. Разрешение будет примерно таким же, как у «Хаббла», однако его поле зрения более чем в 300 раз шире. Поле зрения телескопа — это область, которую телескоп может видеть одновременно.

В интервью прошлого года Ли Ран, проектный учёный систем обработки научных данных CSST, использовал аналогию со съёмкой стада овец, чтобы объяснить возможности CSST: «Хаббл может увидеть одну овцу, а CSST видит тысячи, и все с одинаковым разрешением».

Запуск «Сюньтян» на земную орбиту ожидается в 2024 году при помощи ракеты Long March 5B.

Зао Цзяньпин, главный конструктор космической программы Китая, подчеркнул важность Xuntian, назвав его "самым важным научным проектом с момента запуска космической станции страны". Телескоп также является самым передовым в мире по способности создавать изображения в ультрафиолетовом спектре.

Тем не менее, некоторые исследователи выразили сомнения относительно возможностей Xuntian. Том Браун, астроном и руководитель миссии Hubble, заявил, что общественности мало известно о конкретных возможностях телескопа Xuntian, что делает сложным судить о его потенциале.

Несмотря на внушительные планы и амбиции, многие вопросы остаются открытыми, и мировое научное сообщество с интересом следит за развитием этого проекта.

«Хаббл» увидел расширение остатка сверхновой

Хотя обреченная звезда взорвалась около 20 000 лет назад, ее остатки продолжают мчаться в космосе с головокружительной скоростью — и космический телескоп НАСА "Хаббл" заснял это действие. Туманность Петля Лебедя, имеет форму пузыря диаметром около 120 световых лет. Расстояние до его центра составляет примерно 2600 световых лет. Астрономы использовали телескоп "Хаббл", чтобы увеличить очень маленький фрагмент переднего края этого расширяющегося пузыря сверхновой, где взрывная волна от сверхновой врезается в окружающий материал в космосе. Снимки "Хаббла", сделанные с 2001 по 2020 год, ясно демонстрируют, как ударный фронт остатка расширялся с течением времени. Ученые использовали четкие изображения для определения его скорости. Астрономы обнаружили, что за последние 20 лет он нисколько не замедлился и несется в межзвездное пространство со скоростью более 800 километров в час. Хотя это кажется невероятно быстрым, на самом деле это слишком медленно для скорости ударной волны сверхновой. Исследователи смогли собрать "фильм" из снимков "Хаббла", чтобы крупным планом увидеть, как разорванная в клочья звезда врезается в межзвездное пространство. При очень близком рассмотрении участка светящихся водородных нитей длиной почти в два световых года видно, что сбоку они выглядят как сморщенный лист. "Вы видите рябь на листе, который виден сбоку, поэтому он выглядит как скрученные ленты света", - сказал Уильям Блэр из Университета Джона Хопкинса, Балтимор, штат Мэриленд. - "Эти колебания возникают, когда ударная волна сталкивается с более или менее плотным материалом в межзвездной среде".

Блэр объяснил, что ударная волна движется наружу от места взрыва, а затем начинает сталкиваться с межзвездной средой, разреженными областями газа и пыли в межзвездном пространстве. Это переходная фаза расширения пузыря сверхновой, когда невидимый нейтральный водород нагревается при прохождении ударной волны.

Затем газ начинает светиться, поскольку электроны возбуждаются до более высоких энергетических состояний и испускают фотоны, когда каскадом возвращаются в низкоэнергетические состояния. Далее за фронтом ударной волны ионизированные атомы кислорода начинают охлаждаться, испуская характерное свечение, показанное синим цветом.