Вода в ранней Вселенной
Исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy [1], раскрывает интересные подробности о зарождении воды в ранней Вселенной. Ученые предполагают, что вода могла появиться благодаря вспышкам первых сверхновых, произошедших всего через 100–200 млн лет после Большого взрыва.
Астрономы считают, что самые первые массивные звезды, завершив свою короткую жизнь, взрывались, порождая мощные сверхновые. С помощью компьютерных моделей ученые исследовали два таких события: взрывы звезд с массами 13 и 200 солнечных масс.
В результате этих грандиозных катаклизмов образовались тяжелые элементы, включая кислород. В первом случае его масса составила 0,051 солнечной, а во втором — 55 солнечных масс. Охлаждаясь и смешиваясь с водородом, кислород инициировал процесс образования воды. В итоге в плотных облаках газа накопилось значительное ее количество.
В первом случае масса воды достигла значений от 10–8 до 10–6 солнечных масс в течение 30–90 млн лет после сверхновой. Во втором случае этот процесс шел значительно быстрее: всего за 3 млн лет появилось примерно 0,001 солнечной массы воды.
Эти плотные облака могли стать колыбелью для формирования второго поколения звезд и планетных систем. Если вода пережила бурные процессы рождения первых галактик, она должна была войти в состав протопланетных дисков и сыграть ключевую роль в образовании планет миллиарды лет назад.
Результаты исследования подтверждают, что вода существовала во Вселенной задолго до появления первых планетных систем. Более того, первичные галактики могли уже содержать значительное количество воды, что подтверждается недавними наблюдениями с использованием радиотелескопа ALMA. Обнаруженный там водяной пар на красном смещении z ≈ 6,9 свидетельствует о том, что уже менее чем через миллиард лет после Большого взрыва во Вселенной присутствовала вода.
1. nature.com/articles/s41550-025-02479-w
Спиральная структура во внутреннем облаке Оорта
Облако Оорта — гигантская сфера из ледяных тел, окутывающая Солнечную систему на расстоянии от 1 000 до 100 000 астрономических единиц (а. е.), — продолжает удивлять ученых. Сформированное 4,6 млрд лет, на заре существования Солнечной системы, оно остается недоступным для прямых наблюдений. Однако его существование подтверждается долгопериодическими кометами, которые, устремляясь к Солнцу, приоткрывают завесу над динамикой этого удаленного региона.
Долгое время считалось, что внешняя часть облака Оорта (на расстояниях свыше 10 000 а. е.) имеет сферическую форму, о чем свидетельствует равномерное распределение орбит долгопериодических комет. Но внутренняя зона (1 000–10 000 а. е.) преподнесла сюрприз. Компьютерное моделирование показало, что вместо ожидаемого плоского диска здесь скрывается искривленная структура с двумя спиральными рукавами, простирающимися на 15 000 а. е. и ориентированными почти перпендикулярно плоскости Млечного Пути.
По мнению исследователей, такая спиральная структура формируется под воздействием галактических приливных сил, которые «вытягивают» объекты облака в сложные узоры. Объекты Солнечной системы и проходящие вблизи звезды не оказывают на данное формирование значимого влияния. Несмотря на кажущуюся хрупкость, структура демонстрирует удивительную стабильность, сохраняясь на протяжении миллиардов лет.
Своеобразные спиральные рукава, расположенные почти перпендикулярно Галактике, образовавшиеся в результате влияния галактических приливов, представлены в математической модели явлением, известным как эффект Козаи — Лидова. Эксцентриситеты орбит небесных тел могут быть как бы обменяны на наклонения и наоборот, и эти периодические колебания способны приводить к резонансам между разными телами. Таким образом почти круговые, но чрезвычайно наклонные орбиты могут получить очень большой эксцентриситет в обмен на меньшее наклонение.
«Открытие меняет наше понимание эволюции Солнечной системы, — отмечают авторы исследования. — Спиральные структуры могут быть универсальным механизмом, через который галактические силы влияют на формирование ледяных окраин планетных систем». Следующим шагом станет поиск аналогичных образований у других звезд Млечного Пути, что позволит проверить, насколько распространены такие процессы во Вселенной.
Планетарная катастрофа в туманности Улитка
Орбитальные рентгеновские обсерватории «Чандра» NASA и XMM-Newton Европейского космического агентства помогли ученым разгадать давнюю астрономическую загадку — природу необычного рентгеновского излучения, исходящего из центра туманности Helix Nebula (Улитка). Результаты исследований были опубликованы в журнале The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society и на сервере препринтов arXiv.org [3].
Рентгеновское излучение высокой энергии от белого карлика WD 2226–210 в центре туманности было обнаружено миссиями «Эйнштейн» и телескопом ROSAT. Это явление оставалось необъяснимым, ведь белые карлики обычно не генерируют мощных потоков рентгеновских лучей.
Однако новые данные, полученные с помощью «Чандры» и XMM-Newton [4], позволяют предположить, что источником излучения могли стать остатки разрушающейся планеты. Исследование показало, что крупный газовый гигант, вероятно, аналогичный Юпитеру, оказался разорван гравитационной силой белого карлика. Обломки планеты падали на поверхность белого карлика, вызывая всплеск рентгеновского излучения.
Helix Nebula, или Улитка, — это планетарная туманность, представляющая собой конечную стадию эволюции звезды, которая сбрасывает свои внешние слои, оставляя после себя компактный белый карлик. Ранее ученые предполагали, что возле WD 2226–210 может существовать планета размером с Нептун, обращающаяся вокруг звезды всего за три дня. Новые данные дали понять, что, возможно, там ранее присутствовала еще одна планета, сравнимая с Юпитером, на еще более близкой орбите.
Под действием гравитации белого карлика эта планета распалась на отдельные фрагменты, как только оказалась внутри полости Роша, где влияние компактного объекта становится более действенным, чем собственная гравитация партнера, поддерживавшая его форму. По словам исследователя Мартина Герреро из Института астрофизики Андалусии, эти наблюдения могут стать первым известным случаем уничтожения планеты центральной звездой в планетарной туманности.
С 1992 по 2002 год регистрировался стабильный уровень рентгеновского излучения, что подтверждает предположение о неумолимом процессе разрушения планеты. А незначительные колебания рентгеновского потока каждые 2,9 часа могут указывать на существование еще одной планеты на экстремально близкой орбите.
Ученые рассмотрели также альтернативный сценарий — разрушение небольшой звезды, — однако сочли его менее вероятным, учитывая солидную массу таких объектов по сравнению с планетами.
Все эти открытия помогают лучше понять процессы, протекающие в планетарных туманностях, и подчеркивают значимость изучения взаимодействия звезд и их планетных систем.
4. chandra.si.edu/press/25_releases/press_030425.html
Новый кандидат на наличие подповерхностного океана
Каллисто, самый дальний и второй по размеру среди галилеевых спутников Юпитера, долгое время считался геологически невзрачным объектом. Однако данные, полученные космическим аппаратом NASA «Галилео» в 1990-е годы, заставили ученых пересмотреть эту точку зрения. Изучение магнитных полей, выполненное зондом около Каллисто, указывает на возможное существование соленого океана под ледяной коркой спутника — подобно тому, что предполагают в случае с другим юпитерианским спутником, Европой.
Космические тела с достаточной внутренней тепловой активностью могут содержать под своей поверхностью океаны жидкой воды, насыщенной солью. Такие водоемы обладают высокой электропроводностью, что позволяет обнаруживать их присутствие через индуцированные магнитные поля. Тем не менее, мощные ионосферы, характерные для спутников вроде Каллисто и Тритона (спутник Нептуна), усложняют интерпретацию данных магнитометров, создавая значительные помехи. Это затрудняло ранее однозначную идентификацию возможного океана под поверхностью Каллисто.
Недавние исследования [5] позволили наметить новые подходы к изучению данных «Галилео». Ученые обработали весь массив данных по магнитным измерениям, собранных зондом во время восьми сближений с Каллисто, используя усовершенствованные статистические методы и компьютерные модели ионосферы. Исследователи пришли к выводу, что магнитные аномалии невозможно объяснить исключительно особенностями ионосферы — необходима дополнительная гипотеза о существовании подповерхностного океана.
В итоге ученые выдвинули предположение, что, скорее всего, океан Каллисто имеет глубину порядка нескольких десятков километров и скрыт под толстым слоем льда толщиной от десятков до сотен километров. Ниже этого слоя, вероятно, расположено твердое каменное ядро.
Полученные выводы лягут в основу грядущих межпланетных миссий по изучению океанических систем спутников Юпитера и Сатурна. Ключевую роль в этих исследованиях сыграют космические аппараты NASA «Европа Клиппер» и ESA JUICE, которые детально исследуют природу и состав подповерхностных водоемов. Подтверждение существования океана на Каллисто существенно расширит перспективы поиска потенциальных форм жизни в условиях, схожих с теми, что уже обнаружены на спутнике Европа.
Таким образом, Каллисто вновь привлекает внимание астрономического сообщества как потенциально обитаемый мир, скрывающий под своим холодным покровом уникальные формы жизни.
5. agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2024AV001237
Изображение номера — галактика UGC 2885
На этом изображении, полученном с помощью космического телескопа «Хаббл», на переднем плане видны яркие звезды в направлении на созвездие Персея. В центре — UGC 2885, гигантская спиральная галактика, расположенная от нас на расстоянии около 71 Мпк (232 млн световых лет). Ее диаметр составляет 246 кпк (800 тыс. световых лет), что значительно больше диаметра Млечного Пути (порядка 100 тыс. световых лет). В UGC 2885 содержится около 1 трлн звезд, что примерно в десять раз больше, чем в Млечном Пути. Изучение этой галактики поможет нам ответить на вопрос о том, как подобные образования могут достигать столь огромных размеров. В свое время UGC 2885 была также частью исследования астронома Веры Рубин, посвященного вращению спиральных галактик.
Алексей Кудря
Загрузка...