Интересная черная дыра почти рядом
Астрономы обнаружили самую массивную звездную черную дыру, когда-либо найденную в нашей галактике Млечный Путь. Эта черная дыра, получившая обозначение Gaia BH3, была открыта благодаря миссии Gaia Европейского космического агентства. Она была обнаружена по необычному «колеблющемуся» движению звезды-компаньона, вращающейся вокруг нее.
Для подтверждения своих наблюдений астрономы использовали данные Очень Большого Телескопа Европейской южной обсерватории (VLT ESO) и других наземных обсерваторий. В результате была определена масса черной дыры: она в 33 раза превышает массу Солнца.
Звездные черные дыры образуются в результате коллапса массивных звезд, и те, что были обнаружены в Млечном Пути ранее, в среднем в десять раз массивнее нашего Солнца. Даже следующая по величине звездная черная дыра в Галактике — Лебедь X-1 — достигает лишь 21 солнечной массы. Это делает новое открытие с массой черной дыры в 33 солнц поистине исключительным.
Система находится примерно в 590,6 ± 5,8 пк от Земли (1926 световых годах) в созвездии Орла и является второй ближайшей известной черной дырой к нашей планете. Звездный компонент этой системы — так называемый желтый сверхгигант спектрального класса G, бедный «металлами», который вращается вокруг невидимого объекта с периодом 11,6 земного года. Эта древняя звезда появилась в первые два миллиарда лет после Большого взрыва, когда наша галактика только начала формироваться. Согласно точным расчетам, масса звезды составляет 0,76 ± 0,05 солнечной массы, а масса темного объекта — 32,7 ± 0,82 солнечной массы.
Астрономы считают, что обнаружение Gaia BH3 стало важным шагом в изучении космоса, поскольку специалистам впервые удалось зафиксировать «спящую» черную дыру. Это означает, что Gaia BH3 находится в состоянии покоя и не проявляет себя активным поглощением окружающего вещества. Исследование было опубликовано в научном журнале Astronomy & Astrophysics (A&A) [1].
Чтобы подтвердить свое открытие, коллаборация Gaia использовала данные наземных обсерваторий, включая ультрафиолетовый и визуальный эшелле-спектрограф (UVES) на VLT ESO, который расположен в чилийской пустыне Атакама. Эти наблюдения позволили выявить ключевые свойства звезды-компаньона, что вместе с данными Gaia дало исследователям возможность точно измерить массу BH3.
Астрономам известны аналогичные массивные черные дыры за пределами нашей галактики, и предполагается, что они могут образоваться в результате коллапса звезд, возникших на заре существования Вселенной. В их химическом составе очень мало элементов тяжелее водорода и гелия. Считается, что эти так называемые звезды с низким содержанием металлов теряют меньше массы за время своей жизни, и, следовательно, у них остается больше материала для образования черных дыр большой массы после их смерти. Однако до сих пор не было прямых доказательств, связывающих бедные металлами звезды с черными дырами большой массы.
Дальнейшие наблюдения этой системы могли бы рассказать больше о ее истории и о самой черной дыре. Например, прибор GRAVITY на интерферометре VLT ESO способен помочь астрономам выяснить, как черная дыра взаимодействует с материей из своего окружения, что даст нам возможность лучше понять эволюцию этих интереснейших объектов.
1. aanda.org/articles/aa/full_html/2024/06/aa49763-24/aa49763-24.html
На образцах с астероида Бенну найдены 14 из 20 аминокислот — кирпичиков жизни
Образец астероидной пыли, доставленный на Землю миссией OSIRIS-REx NASA, содержит аминокислоты и нуклеотиды РНК и ДНК, а также растворы, которые могли способствовать образованию органических молекул, как показала сканирующая электронная микроскопия. 120 г материала были получены с околоземного астероида 101955 Бенну, который OSIRIS-REx посетил в 2020 году. Образец с Бенну был доставлен на Землю в 2023 году и распределен между группами исследователей. Теперь в двух новых статьях, опубликованных в Nature [2] и Nature Astronomy [3], представлены некоторые результаты этих групп.
В частности, исследователи обнаружили широкий спектр солевых минералов, в том числе фосфаты и карбонаты, содержащие натрий, которые образовались в соляных рассолах, когда жидкая вода на родительском теле Бенну либо испарилась, либо замерзла. Жидкая вода присутствовала на Бенну на заре Солнечной системы, в первые несколько миллионов лет после начала формирования планет. Соединения, которые образовались из этой жидкой воды, весьма интересны с точки зрения органической химии. Например, в подобных растворах осаждаются фосфаты, которые могут служить матрицами для образования сахаров. Также подобные растворы могут высвобождать органические молекулы, образовавшиеся на минералах, где они могут соединяться с другими органическими молекулами, образуя более сложные соединения.
Исследование, опубликованное в Nature Astronomy, проведенное Дэном Глэвином и Джейсоном Дворкином из Центра космических полетов Годдарда NASA, было посвящено обнаружению 14 из 20 аминокислот, используемых в биологии для построения белков. Кроме того, в ходе анализа было обнаружено большое количество аммиака и формальдегида, которые могут объединяться с образованием более сложных молекул, включая аминокислоты.
Также при изучении образцов ученые хотели получить ответ на известный вопрос: почему жизнь предпочитает так называемые левые аминокислоты? Некоторые пары аминокислот могут выглядеть как зеркальные отражения друг друга — стереоизомеры, — но по какой-то загадочной причине жизнь предпочитает левовращающие аминокислоты правовращающим. Если бы космические образцы продемонстрировали более высокую концентрацию левовращающих аминокислот, это позволило бы предположить, что они, вероятно, более распространены во Вселенной и, следовательно, с большей вероятностью могут стать строительными блоками жизни. Однако образцы с Бенну содержат примерно равное количество обоих типов аминокислотных составов. Так что загадка хиральности пока не получила ответа.
2. nature.com/articles/s41586-024-08495-6
3. nature.com/articles/s41550-024-02472-9
Рождение планет у двойных и тройных звезд
В созвездии Тельца, на расстоянии около 450 световых лет от Земли, находится звездная система GG Tauri. Эта система состоит из пяти звезд, объединенных в две гравитационные группы: тройную и двойную. Однако уникальность ее заключается не только в количестве звезд, но и в том, что она находится еще на стадии формирования, вокруг звезд видны протопланетные диски — облака пыли, которая со временем слипнется в полноценные планеты.
В молодых многозвездных системах может происходить разное распределение протопланетного материала — либо каждый компонент имеет свой отдельный диск, либо существует общий для всей системы диск. Иногда встречаются оба варианта сразу. GG Tauri представляет собой особенно сложную структуру: одна из звезд обладает собственным небольшим диском, вокруг тройной системы также заметен общий диск, а кроме того вся система окружена огромным газопылевым кольцом.
Эти и другие подобные примеры были описаны астрономами в недавней статье, размещенной на сервере препринтов arXiv.org [4]. Исследователи отметили, что гравитация соседних звезд, скорее всего, препятствует образованию больших дисков вокруг отдельных компонентов системы, следовательно, и формирующиеся планеты будут относительно небольшими. Тем не менее общий диск, окружающий всю систему, располагается достаточно далеко от звезд.
Астрономы предполагают, что материал может перемещаться между разными дисками. Более того, в этих облаках материи возникают волны плотности, аналогичные тем, благодаря которым галактики формируют свои спиральные рукава.
Такое явление наблюдается, например, в системе HD 100453 в созвездии Центавра, находящейся на расстоянии 350 световых лет от нас. Это двойная звезда, где у одной из компаньонок уже сформировалась планета, масса которой превышает массу Юпитера в пять раз, а вокруг всех трех объектов простирается диск с расходящимися рукавами. Моделирование показало, что вещество в этой системе ведет себя подобно мини-галактике. Также компьютерные симуляции показали, что в тройных системах взаимодействие протопланетных дисков создает сложные структуры, напоминающие столкновения галактик.
Иногда звезды в таких системах движутся в различных плоскостях, и их протопланетные диски оказываются значительно смещенными друг относительно друга. Примером такой системы является GW Ori в созвездии Ориона, расположенная приблизительно в 1300 световых годах от нас. Согласно расчетам ученых, планеты в этой системе могут образовываться на необычных орбитах — сильно вытянутых, наклоненных или даже обращающихся в противоположном направлении к вращению звезды.
Исследования поведения газа и пыли в протопланетных дисках показывают, что тяжелые частицы в «индивидуальных облаках» чаще оседают на звездах, поэтому вероятность образования каменистых планет там ниже, но в окружающих всю систему кольцах как раз возможно формирование мира с твердой поверхностью.
Мишень размером с галактику
Ученые из NASA и Обсерватории Кека [5] обнаружили уникальный космический объект размером с галактику, который назвали Мишень из-за ее характерного вида. В принципе, она и оказалась галактикой, обозначение которой тоже вполне «поэтическое» — LEDA 1313424. Впрочем, очередность событий могла быть иной. Сначала нашли галактику, потом определились с названием.
Первоначально, исследуя эту галактику с помощью телескопа «Хаббл», ученые смогли насчитать восемь колец. Это значительное достижение, учитывая, что предыдущая рекордсменка обладала лишь тремя кольцами. Однако благодаря дополнительным данным, собранным Обсерваторией Кека, выяснилось, что колец на самом деле девять. Астрономы предполагают, что у рекордной галактики было и десятое кольцо, но к моменту обнаружения оно успело потускнеть.
Предполагается, что десятое кольцо находилось примерно в три раза дальше, чем самое крупное из колец LEDA 1313424 на снимке, сделанном телескопом «Хаббл».
Насколько велика Мишень? Диаметр нашей галактики Млечный Путь составляет около 100 тыс. световых лет, а Мишень почти в два с половиной раза больше — 250 тыс. световых лет в поперечнике.
Также в результате изучения снимков ученые получили представление о том, как галактика LEDA 1313424 приобрела свои кольца. Исследователи считают, что Мишень столкнулась с другой галактикой около 50 млн лет назад. Это столкновение вызвало волнообразное движение газа, пыли и звезд, подобно тому, как камень, брошенный в воду, создает круги на поверхности. Такой процесс сформировал концентрические кольца из новообразовавшихся звезд. Тонкий газовый след теперь соединяет две галактики, хотя в настоящее время они находятся на расстоянии 130 тыс. световых лет друг от друга.
Подобные наблюдения помогают лучше понять взаимодействие галактик и процессы формирования звезд. В будущем ученые ожидают увидеть еще больше всего такого благодаря космическому телескопу «Нэнси Грейс Роман», который должен заработать в 2027 году.
5. science.nasa.gov/missions/hubble/hubble-investigates-galaxy-with-nine-rings/
Изображение номера — протопланетный диск НН 30
Перед нами HH 30 [6] — протопланетный диск, который мы видим с ребра. Он окружен мощными выбросами газа и расположен в темном облаке LDN 1551, входящем в состав молекулярного облака Тельца.
HH 30 относится к объектам Хербига — Аро, газовым выбросам молодых звезд, которые светятся из-за ударных волн. Саму звезду мы не видим, потому что она скрыта за плотным диском, который звезда частично освещает. Диски, наблюдаемые с ребра, в глазах астрономов имеют особую ценность. Они позволяют изучить, как перемещаются пылевые частицы, из которых впоследствии формируются звезды и планеты.
Снимок — результат работы сразу нескольких обсерваторий:
- ALMA (комплекс радиотелескопов) обнаружила пылевые частицы размером около миллиметра, сосредоточенные в узкой центральной области диска.
- Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (более коротковолновые инфракрасные данные) показал мельчайшие частицы размером с бактерию, т. е. всего в одну миллионную метра. В то время как крупные зерна пыли сконцентрированы в самых плотных частях диска, мелкие зерна распространены гораздо шире.
- Космический телескоп «Хаббл» дополнил картину данными в видимом диапазоне.
Объединив все данные, астрономы могут наблюдать и изучать [7] как крупные частицы пыли мигрируют в плотные слои диска, тем самым создавая планетезимали — первые «заготовки» будущих планет.
6. esa.int/ESA_Multimedia/Images/2025/02/HH_30_MIRI_NIRCam_image
7. arxiv.org/html/2412.07523v2
Алексей Кудря
Загрузка...