Спасибо, Gaia
Gaia — космический аппарат Европейского космического агентства, занятый составлением карты Млечного Пути. 15 января он официально завершил работу по сканированию неба в рамках своей миссии [1]. За последнее десятилетие аппарат провел более 3 трлн наблюдений примерно за 2 млрд звезд и других объектов, что позволило по-новому взглянуть на нашу родную галактику и ее космическое окружение. Топливный бак Gaia, который содержал изначально 55 кг топлива, с момента запуска 19 декабря 2013 года почти опустел.
В ходе своей работы Gaia отслеживала положения, расстояния, движения, изменения яркости, состав и множество других характеристик звезд с помощью своих инструментов. Это позволило достичь основной цели — создать самую обширную и точную карту Млечного Пути, показав его так, как не удавалось ни одной другой миссии. Даже многие базовые идеи в результате были пересмотрены, например вращение центральной части нашей галактики, искривления в диске, детальная структура спиральных рукавов и распределение межзвездной пыли вблизи Солнца.
Впрочем, более отдаленные области Млечного Пути всё еще остаются предметом гипотез, базирующихся на фрагментарных данных. Анализ свежих результатов Gaia позволит сделать общую картину окружающего мира еще более полной.
В процессе сканирования звезд нашей галактики Gaia обнаруживала многие весьма интересные объекты — от астероидов «на задворках» Солнечной системы до галактик и квазаров — ярких и активных галактических центров, питаемых сверхмассивными черными дырами.
Были получены точные данные об орбитах свыше 150 тыс. астероидов, проведены настолько качественные измерения, что удалось обнаружить вероятные спутники вокруг сотен из них. Gaia также создала самую обширную трехмерную карту примерно 1,3 млн квазаров, причем самые далекие из них ярко сияли, когда Вселенной было всего 1,5 млрд лет. Gaia также обнаружила новую разновидность черных дыр, в том числе одну с массой, почти в 33 раза превышающей массу Солнца, — она находится в созвездии Орла, менее чем в 2000 световых годах от Земли. Это первый случай, когда в Млечном Пути была обнаружена черная дыра звездного происхождения таких размеров.
Научная и инженерная команды уже активно готовятся к четвертому выпуску данных Gaia (DR4), который ожидается в 2026 году. С каждым новым выпуском объем и качество данных улучшаются, и Gaia DR4, в котором ожидается 500 ТБайт данных, не является исключением. Кроме того, им будет охвачено уже 5,5 начальных лет миссии, что соответствует всей предварительно запланированной ее продолжительности.
В четвертом выпуске данных Gaia планируется дополнительно расширить каталог двойных звезд, который на сегодняшний день уже является самым обширным из подобных каталогов. Последнее наблюдение Gaia, проведенное 10 января, было посвящено двойной звезде 61 Лебедя. Эта знаковая звезда привлекала внимание астрономов с XIX века — тогда были проведены первые измерения ее собственного движения и параллакса — подобные методы Gaia использует для наблюдений примерно двух миллиардов звезд.
В течение следующих месяцев команда, работающая с данными, продолжит обрабатывать полученную информацию и будут готовиться к пятому и последнему крупному выпуску данных, охватывающему уже все 10,5 лет работы миссии.
В настоящий момент инженеры миссии проводят тестирование систем для оценки состояния аппарата после десяти лет пребывания в космосе. После нескольких недель испытаний Gaia покинет свою нынешнюю орбиту вокруг точки Лагранжа L2, находящейся на расстоянии 1,5 млн км от Земли, и выйдет на финальную гелиоцентрическую орбиту «захоронения». Окончательно космический телескоп будет выведен из эксплуатации 27 марта 2025 года.
1. esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Gaia
Детальный взгляд на галактику в Андромеде
Столетие назад Эдвин Хаббл, работая в обсерватории Маунт-Вилсон на телескопе Хукера, установил, что эта так называемая спиральная туманность на самом деле находится далеко за пределами нашей галактики Млечный Путь (см. соответствующий очерк Алексея Левина в этом номере). До этого астрономы долгое время считали, что Млечный Путь — это и есть вся наша Вселенная. Открытие Хаббла позволило переосмыслить многие базовые представления человечества об устройстве космоса.
В 2015 году астрономы взялись за кропотливую работу по объединению изображений, сделанных космическим телескопом «Хаббл» нашей соседки — галактики М31 в Андромеде. И недавно было объявлено, что десятилетняя работа завершена [2]. В результате получился потрясающий панорамный снимок, на котором запечатлена вся галактика с высочайшей детализацией. Изучение подробностей полученного изображения может нам дать более подробную информацию о том, как спиральные галактики во Вселенной формируются и развиваются. Полученное изображение содержит 100 млн звезд, уместившихся примерно в 1,5 млрд пикселей. Технические возможности телескопа «Хаббл» позволяют получить четкие изображения только тех звезд Андромеды, которые ярче нашего Солнца. Таких звезд там насчитывается около 200 миллионов. На полученных снимках они выглядят как песчинки на пляже. А общее количество звезд в М31 должно составить около 1 триллиона.
Изображения были получены в ближнем ультрафиолетовом, видимом и ближнем инфракрасном диапазонах с использованием Advanced Camera for Surveys и Wide Field Camera на борту аппарата для фотографирования северной половины Андромеды.
Позже в рамках программы PHAST были добавлены изображения приблизительно 100 млн звезд в южной половине Андромеды. Этот регион структурно уникален и более чувствителен к истории слияний галактики, чем северный, отображенный обзором PHAT.
Галактика Андромеды (туманность Андромеды, М31) — спиральная галактика, наблюдаемая в созвездии Андромеды. Она находится на расстоянии 2,5 млн световых лет от нас. Галактику можно наблюдать в ясную осеннюю ночь невооруженным глазом как неяркий сигарообразный объект на звездном небосводе. Истинный ее диаметр примерно в 1,4 раза превышает диаметр Млечного пути, а по массе они практически одинаковы (при этом М31 содержит в несколько раз больше звезд, чем наша галактика).
2. esahubble.org/images/heic1502a/
WASP-127b: загадка экстремальных условий
Последние астрономические исследования принесли удивительные результаты: на одной из далеких экзопланет был зафиксирован самый быстрый ветер во всей известной нам Вселенной. Эта планета, известная под названием WASP-127b, находится примерно в 500 световых годах от нас и представляет собой горячий юпитер, вращающийся вокруг звезды класса G, схожей с нашим Солнцем [3].
Как измеряют скорость ветров в атмосферах экзопланет? Чтобы определить скорость воздушных потоков на столь удаленных объектах, ученые используют методы спектрофотометрии. Этот подход позволяет анализировать, каким образом атмосфера планеты поглощает и отражает свет своей родительской звезды. Наиболее точные данные удается получить для тех планет, чьи орбиты проходят перед звездой, создавая так называемые транзиты. Именно такие наблюдения позволяют ученым детально изучать атмосферу этих небесных тел.
На основе данных спектроскопии было установлено, что скорость ветра на экваторе WASP-127b достигает невероятной отметки — около 7,7 км/с. Это значительно превышает все ранее известные показатели. Например, до этого момента самым быстрым ветром считался тот, что дул на Сатурне, со скоростью «всего» 0,43 км/с. Таким образом, новый рекорд почти в 18 раз превосходит предыдущий!
Экзопланета WASP-127b выделяется также своими уникальными характеристиками. Год на этой планете длится всего 31 земной час — невероятно короткий период вращения вокруг звезды. Кроме того, ее радиус на 30% больше, чем у нашего Юпитера, что делает эту планету настоящим гигантом среди газовых экзопланет. Но при этом плотность атмосферы WASP-127b — одна из самых низких среди всех исследованных экзопланет, что добавляет еще одну загадку ко всему странному набору характеристик этой планеты.
Новые открытия подчеркивают разнообразие космических объектов и заставляют ученых продолжать поиск ответов на вопросы о том, какие условия могут царить в столь экзотических мирах. Ветер, движущийся со скоростью, близкой к 8 км/с, вызывает множество вопросов об атмосферных процессах и динамике экзопланет. Возможно, дальнейшие исследования позволят раскрыть новые тайны этого уникального объекта и помогут глубже понять природу космического пространства.
3. doi.org/10.1051/0004-6361/202450438
В инозвездных планетных системах найдены триллионы комет
Экзокометные пояса, или «пояса планетезималей», предшественники пояса Койпера, обнаружены возле 74 внеземных звездных систем, что свидетельствует не только о существовании там триллионов ледяных экзокомет, но и о наличии в этих системах большого количества водяного льда. Исследование опубликовано в январском выпуске журнала Astronomy & Astrophysics за 2025 год [4].
Открытие было сделано в ходе совместных наблюдений ALMA (Атакамской большой решетки миллиметрового диапазона) в Чили и Субмиллиметрового телелескопа (SMA) на горе Мауна-Кеа на Гавайях. Поскольку предшественники пояса Койпера находятся далеко от своей центральной звезды, их температуры невелики — от 23 до 123 К. Таким образом, они излучают в основном в длинноволновых диапазонах, отсюда и необходимость в применении ALMA и SMA. Эти волны представляют больше данных о холодных областях, в отличие от более привычных нам нанометровых волн видимого света и микронных длин волн инфракрасного излучения, с которыми имеют дело другие обсерватории, в том числе и космический телескоп «Джеймс Уэбб».
Данные в субмиллиметровом диапазоне, полученные ALMA и SMA, свидетельствуют о наличии бесчисленного множества песчинок размером всего в несколько миллиметров, которые отделились от более крупных кометных тел, сталкивающихся друг с другом на протяжении длительного времени. Астрономы уверяют, что такого типа «пояса планетезималей» широко распространены среди экзопланетных систем. Экзокометы — каменно-ледяные глыбы, которые как раз и сталкиваются друг с другом в этих поясах. По утверждению исследователей, экзокометные пояса встречаются как минимум у 20% планетарных систем.
В нашей Солнечной системе пояс Койпера — это царство ледяных тел, иногда пролетающих через ее внутреннюю часть в виде комет. Но по большей части они находятся далеко от Солнца — на расстояниях от 30 до 55 а. е.
Экзокометы за пределами Солнечной системы были ранее уже обнаружены космическим аппаратом NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Как и наши кометы, экзокометы становятся заметнее, когда проходят близко к своей звезде и выпускают кометные хвосты. Планетарные пояса также обнаруживались ранее, но никогда в таких количествах, как в ходе реализации данного проекта. Все описываемые 74 экзопланетных пояса находятся от нас в пределах 500 световых лет. Они различаются по возрасту: некоторые только что сформировались, другим уже миллиарды лет. От своих звезд они удалены на расстояния от десятков до сотен астрономических единиц, некоторые из них наклонены или вытянуты, как будто их искажает гравитация невидимых планет. В целом среди 74 планетезимальных поясов наблюдается тенденция к тому, что они обширнее, чем ожидалось, простираются на большие расстояния от центральной звезды.
Изучение этих структур даст астрономам больше информации о том, как формируются и развиваются эти ледяные пояса, позволит узнать о той роли, что они играют в планетарных системах в целом. Сравнивая пояса планетезималей вокруг других звезд с нашим собственным поясом Койпера, астрономы смогут многое узнать и о эволюции нашей собственной Солнечной системы.
4. doi.org/10.1051/0004-6361/202451397
Изображение номера — Млечный Путь
Визуализация того, как наша галактика Млечный Путь могла бы выглядеть, если смотреть на нее сверху. Моделирование по данным обсерватории Gaia.
Туманный овал, излучающий слабый золотистый свет в центре изображения, — это центральная часть, ядро Млечного Пути, в котором скрывается сверхмассивная черная дыра Sgr A*. От центральной области несколько блестящих спиральных рукавов расходятся в стороны, образуя почти идеально круглую спираль.
Метки на карте указывают на расположение нашего Солнца (Sun), различных рукавов и бар Галактики. Вверху отмечена галактика в Стрельце (SagDEG) — эллиптическая галактика-спутник Млечного Пути.
Алексей Кудря
Загрузка...