Вместо этого, корректное математическое описание должно включать несколько различных фракталов – так называемые множественные фракталы. Теперь эти новые методы могут быть использованы для подробного отслеживания структурных изменений на астрономических снимках. Кроме того, возможно применение полученных результатов в других областях науки, таких как исследования атмосферы, отмечают авторы.

Ученые немецко-французской программы GENESIS (Generation of Structures in the Interstellar Medium), основная цель которой состоит в изучении структур межзвездной среды, представили в своей статье эти новые математические методы для анализа турбулентных структур на примере молекулярного облака Муха, лежащего в направлении созвездия Муха.

Звезды формируются в составе гигантских облаков межзвездного газа, состоящих в основном из молекулярного водорода – источника энергии для всех звезд. Этот материал имеет низкую плотность, составляющую всего лишь от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч частиц в кубическом сантиметре, но очень сложную структуру, включающую конденсированные образования в форме «сгустков», «филаментов» и наконец «ядер», из которых происходит формирование звезд в результате гравитационного коллапса материи, пояснили авторы.

Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.

Облако Оорта — гипотетическая сферическая область на окраине Солнечной системы, содержащая миллиарды кометоподобных объектов. Хотя подтвержденных прямых наблюдений нет, многие косвенные факты указывают на ее существование. Наличие облака обосновал в 1950 году голландский астроном Ян Хендрик Оорт, который доказал, что отсюда начинают свой путь все долгопериодические кометы, обладающие вытянутыми орбитами. Они и служат единственными источниками информации об этой пограничной области Солнечной системы.

Исследователи из Лейденской обсерватории впервые объединили вместе информацию по всем отдельным событиям, связанным с облаком Оорта, и построили модель его формирования в течение первых ста миллионов лет после образования Солнечной системы около 4,6 миллиарда лет назад. Для создания полной модели авторы применили прием, при котором окончательный результат каждого предыдущего события был принят в качестве отправной точки для последующего.

Согласно результатам моделирования, кометоподобные объекты в облаке Оорта имеют два источника происхождения. Часть из них — это астероиды и обломки протопланет, выброшенные из центральных частей Солнечной системы под воздействием больших планет — Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Те обломки, которые были отброшены не наружу, а внутрь системы, сейчас находятся в поясе астероидов между Марсом и Юпитером.

Исследователи считают, что основная масса материала в облаке Оорта (около 70 процентов) происходит из области околозвездного диска, которая находилась в интервале между 15 и 35 астрономическими единицами от Солнца, — недалеко от текущего местоположения ледяных гигантов Урана и Нептуна и группы астероидов-кентавров, расположенной между орбитами Юпитера и Нептуна.

Другая часть объектов облака Оорта, по мнению лейденских астрономов, происходит из систем соседних звезд, которых поблизости было множество в момент зарождения Солнечной системы.

“С помощью наших расчетов мы показываем, что облако Оорта возникло как будто в результате некоего космического заговора, — приводятся в пресс-релизе Лейденской обсерватории слова первого автора статьи, астронома и эксперта по моделированию Саймона Портегиса Цварта (Simon Portegies Zwart). — Для его образования нужны разнообразные взаимодействия и правильная хореография каждого процесса. Но оно логично объясняется историей звезд. Так что, хотя облако Оорта и имеет сложную форму, оно, скорее всего, не уникально”.

Новая модель также опровергает гипотезу о том, что облако Оорта образовалось на самых ранних этапах становления Солнечной системы в результате миграции планет-гигантов. Авторы уверены, что его формирование произошло позже, когда Солнце уже было самостоятельной звездой, отделившейся от группы звезд, в которой оно родилось. По оценкам ученых, это произошло через 20-50 миллионов лет после зарождения Солнечной системы.

На протяжении последних лет у научного сообщества выработалась общая точка зрения, согласно которой в центре галактики Млечный путь расположен массивный объект, представляющий собой сверхмассивную черную дыру (СМЧД) – он получил название Стрелец А*. Его присутствие никогда не было подтверждено напрямую, однако на него указывало поведение окружающих небесных тел. В этом новом исследовании астрономы показывают, что такое же поведение этих тел могло быть обусловлено массивным объектом другого рода.

Еще в 2014 г. астрофизики столкнулись с проблемой объяснения поведения газа в окрестностях объекта Стрелец А*. Одно газовое облако под названием G2 подошло достаточно близко к объекту Стрелец А*, чтобы, согласно расчетам, быть разорванным и втянутым внутрь черной дыры. Однако в действительности облако продолжило движение абсолютно невредимым.

В этой новой работе исследователи предположили, что облако G2 смогло беспрепятственно приблизиться к объекту Стрелец А* потому, что этот объект на самом деле представляет собой не черную дыру, а сгусток темной материи. Чтобы прийти к такому выводу, исследователи создали модель Млечного пути, в которой объект Стрелец А* был замещен массивным сгустком темной материи, а затем произвели расчет модели. В результате моделирования было обнаружено, что все характеристики Галактики остаются неизменными при такой замене – так, характеристики движения звезд S-типа, расположенных в окрестностях объекта Стрелец А*, а также кривые вращения звезд внешнего гало Галактики не претерпели изменений. Исследователи пошли еще дальше, предположив, что такой сгусток темной материи может состоять из «даркино» (darkino), частиц, принадлежащих к той же группе, что и фермионы. Если эти частицы собираются в сгусток, показало моделирование, то они будут иметь характеристики, близкие к характеристикам черной дыры, пишут авторы.

В центрах множества крупных галактик скрываются СМЧД массами в миллионы или даже миллиарды масс Солнца. Интересно, что масса черной дыры примерно пропорциональна массе центральной области (балджа) галактики в случае галактик близлежащих областей Вселенной. На первый взгляд, это может показаться очевидным, но на самом деле данный факт объяснить весьма непросто. Причина состоит в том, что размеры галактик и черных дыр различаются примерно на 10 порядков величины. Поэтому такая пропорциональность между массами двух объектов, настолько сильно различающихся по размерам, убеждает астрономов в том, что эволюция СМЧД и родительских галактик протекает совместно (коэволюция), в результате некоторого физического взаимодействия.

Галактический ветер может стать тем самым механизмом физического взаимодействия между черными дырами и их родительскими галактиками. СМЧД поглощает большое количество материи. Разгоняясь под действием гравитации черной дыры до высоких скоростей, эта материя начинает излучать энергию, выталкивающую окружающую ее материю наружу. Так формируется галактический ветер.

«Вопрос состоит в том, когда впервые во Вселенной появился галактический ветер?» - говорит главный автор нового исследования Такума Изуми (Takuma Izumi) из Национальной астрономической обсерватории Японии.

Для ответа на этот вопрос Изуми и его команда при помощи телескопа «Субару» Национальной астрономической обсерватории Японии нашли более 100 галактик, в центрах которых лежат СМЧД, на расстояниях свыше 13 миллиардов световых лет от нас.

Затем команда использовала обсерваторию ALMA для изучения движения газа в одной из этих галактик, называемой HSC J124353.93+010038.5 (или J1243+0100 для краткости). Команда обнаружила поток газа, движущегося со скоростью 500 километров в секунду. Энергии потока этого газа достаточно для расталкивания материала галактики, являющегося «топливом» для новых звезд, и подавления звездообразования. Этот поток газа является истинным «галактическим ветром», а сама галактика - самым древним во Вселенной примером галактики с гигантскими потоками ветра, известным науке, указали авторы.

Кроме того, в работе Изуми и его группа смогли оценить массу галактики J1243+0100 и массу ее СМЧД, чтобы затем рассчитать соотношение между этими массами. Полученное отношение оказалось близко к аналогичному отношению для случая галактик современной Вселенной – и это указывает на то, что коэволюция галактик и их центральных черных дыр началась очень рано в истории Вселенной, делают вывод авторы.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.

Наиболее распространенным методом обнаружения экзопланет является транзитный метод, основанный на том, что при прохождении планеты между родительской звездой и наблюдателем она блокирует часть звездного света, что наблюдается с Земли как периодическое снижение яркости родительского светила. Однако у этого метода есть ограничения, поскольку экзопланеты могут быть обнаружены лишь если их орбита проходит перед звездой и планеты имеют достаточно малые орбитальные периоды. Другой наиболее распространенный метод поиска экзопланет, метод радиальных скоростей, или допплеровский метод, характеризуется другими ограничениями.

Поэтому возникает вопрос – если планета не может быть обнаружена, можно ли сделать выводы о ее наличии в системе звезды, изучив лишь параметры родительского светила? В новом исследовании ученые уверенно отвечают «да» на этот вопрос, найдя тесную связь между химическим составом звезды и фактом наличия каменистых планет в ее системе.

В этой новой работе исследователи во главе с Якобом Нибауэром (Jacob Nibauer) из Пенсильванского университета проанализировали данные по химическому составу 1500 звезд Млечного пути, собранные при помощи эксперимента Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment (APOGEE-2), обращая внимание на пять химических элементов – кремний, магний, никель, кальций и алюминий. Новизна исследования состояла в том, что команда применила байесовскую статистику к измерению содержаний пяти «огнеупорных» элементов и объективно выделила две различных популяции звезд, основываясь на химическом составе.

Метод Нибауэра позволил включить в рассмотрение звезды с низким отношением сигнал/шум и таким образом увеличить выборку, оценив средние значения для очень обширной популяции звезд. В результате удалось выяснить, что изученные звезды в зависимости от их химического состава делятся на две большие группы. Звезды, обедненные «огнеупорными» элементами, составляют большинство, в то время как более богатые этими элементами звезды формируют малочисленную группу. Это может указывать на то, что «недостающие огнеупорные элементы» пошли в таких системах на образование планет, отмечают авторы. Наше Солнце также является обедненным пятью изученными в работе элементами относительно среднего, то есть входит в «правильную» популяцию, замечают Нибауэр и его коллеги.

Работа опубликована в журнале Astrophysical Journal.

Вода чрезвычайно важна для поддержания жизни на планете, однако до настоящего времени существование воды на поверхности планеты, отличной от Земли, так и не было доказано напрямую. Однако были обнаружены признаки, указывающие на наличие подповерхностных океанов на нескольких спутниках планет внешней части Солнечной системы – таких как спутник Сатурна Энцелад и три спутника Юпитера – Ганимед, Каллисто и Европа. Поэтому у ученых возник вопрос: а каковы шансы обнаружить жидкую воду на спутниках планет, расположенных за пределами Солнечной системы?

В новой работе совместно с коллегами из Чили физики из Университета Людвига-Максимилиана профессор Барбара Эрколано (Barbara Ercolano) и доктор Томасо Грасси (Tommaso Grassi) использовали математические методы для моделирования атмосферы и химического состава газовой фазы спутника, обращающегося вокруг свободнолетящей планеты. Свободнолетящей называют планету, не связанную ни с одной звездой.

Свободнолетящие планеты, или планеты-странницы, представляют интерес для ученых, поскольку ранее были выявлены признаки, указывающие на наличие большого числа таких планет в нашей Галактике. Согласно оценкам, Млечный путь содержит примерно столько же планет-странниц, сколько звезд – то есть свыше 100 миллиардов таких объектов.

Эрколандо и Грасси использовали компьютерную модель для воссоздания тепловой структуры атмосферы спутника экзопланеты, имеющего примерно такой же размер, что и Земля. Полученные результаты показали, что количество воды на поверхности такого спутника будет примерно в 10 000 раз меньше, чем общий объем всех земных океанов, но при этом в 100 раз больше, в сравнении с количеством водяного пара, обнаруживаемого в атмосфере Земли. Этого должно хватить для зарождения и развития жизни, отметили авторы.

Поскольку свободнолетящие планеты лишены родительской звезды, то энергия, необходимая для протекания химических реакций на их поверхностях – а также на поверхностях их спутников – должна иметь иной источник. Согласно авторам статьи, таким источником энергии могут стать космические лучи, под действием которых молекулярный водород и диоксид углерода могут превращаться в другие химические продукты. Кроме того, дополнительным источником тепла могут стать приливные деформации, возникающие в недрах спутника при гравитационном воздействии на него со стороны родительской планеты, отмечают они.

Исследование опубликовано в журнале International Journal of Astrobiology.

Считается, что это место было заполнено водой, а следовательно движение в сторону суши позволит изучить остатки таких объектов как грязевые вулканы и т.п.

Относительно состояния марсохода китайские чиновники отметили, что все шесть единиц научного оборудования функционируют штататно, а кроме того, погода в области посадки способствовало тому, что системы марсохода работают лучше чем ожидалось. Также они отметили, что данные и изображения, полученные Zhurong, будут сначала предоставлены китайским ученым, а затем станут доступны исследователям со всего мира.

Бетельгейзе – одна из самых больших и ярких звезд. Астрономы считают, что она находится на последнем этапе звездной эволюции – стадии красного сверхгиганта. Так ученые называют престарелые звезды, в которых почти не осталось водорода. На этой стадии звезды резко расширяются и начинают сбрасывать вещество внешних оболочек в открытый космос.

В конце 2019 года наблюдатели заметили, что Бетельгейзе начала стремительно тускнеть. К январю следующего года ее яркость уменьшилась на 63%. К середине весны 2020 года Бетельгейзе вернулась к исходной светимости.

Ученые пока не знают, почему звезда так резко потускнела. Они предполагают, что это произошло из-за мощного облака из пыли. Позже Бетельгейзе еще раз потускнела, и астрономы тоже не смогли объяснить причин этого.

Мигель Монтаргес из Сорбонны и его коллеги выяснили, как именно возникло это облако. Они детально проанализировали его снимки, которые сделали орбитальная обсерватория “Хаббл” и наземный телескоп VLT.

Сперва ученые допускали, что облако из пыли могло находиться на орбите Бетельгейзе как изначально, так и возникнуть из-за активности звезды непосредственно перед ее потускнением. Анализ фотографий, сделанных в феврале и марте 2020 года, заставил Монтаргеса и его коллег отказаться от первой теории, так как скопление пыли не двигалось и постоянно находилось над определенной частью диска звезды.

Сравнение снимков, сделанных в начале позапрошлого года и летом 2020 года, показало, что температура той области Бетельгейзе, которая потускнела в конце 2019 года, за последние полтора года резко снизилась. В частности, в декабре 2019 года она упала до отметки в 3400 кельвинов, а в марте прошлого года достигла минимума в 3200 кельвинов, то есть на 500 ниже нормы.

Расчеты ученых показывают, что в результате внешние оболочки светила остыли до такой степени, что внутри них сформировались зерна космической пыли, состоящие из кремния, кислорода, углерода и другиз элементов тяжелее гелия и водорода. В результате образовалось гигантское облако из пыли шириной в 5-6 астрономических единиц (средних расстояний между Землей и Солнцем) массой примерно в семь раз больше Луны.

Астрономы предполагают, что поверхность Бетельгейзе охладилась из-за пульсаций, которые возникают в недрах звезды примерно каждые 400 дней. Из-за этого возникают своеобразные “пузыри” из газа, которые периодически выбрасываются с поверхности звезды. В результате она охлаждается и возникают условия для ускоренного формирования звездной пыли.

Ученые считают, что подобные события на поверхности Бетельгейзе и других красных гигантов могут происходить достаточно часто. Однако заметить с Земли или ее орбиты можно лишь небольшую их часть. Это может объяснять, почему раньше ученые не фиксировали подобных снижений в яркости престарелых светил или же не придавали им значения, подытожили исследователи.

TOI-1231 b - космическое образование, размером с суб-Нептун, которое обладает благоприятным климатом, и имеет период обращения вокруг своей звезды, равный двадцати четырем земным суткам. Хотя планета расположена очень близко от своей звезды, в восемь раз ближе, чем Земля к Солнцу, предполагаемая температура на ней очень близка к нашей: примерно шестьдесят градусов Цельсия. Все это делает TOI-1231b практически идеальной планетой для исследования атмосферы из всех открытых на сегодняшний день. По словам исследователей, существует вероятность того, что в верхних слоях ее атмосферы имеются облака. Если это подтвердится, то можно ожидать, что планете есть вода.

Пэт Бреннан из программы НАСА по исследованию экзопланет считает, что: «Хотя эта планета непригодна для жизни из-за своего размера, она может дать ученым шанс изучить планету, вращающуюся так близко от зведы. Это позволит сравнить ее с похожими мирами в других частях Галактики, а также даст глубокое понимание процесса формирования экзопланет и планетных систем, включая нашу собственную».

Доцент кафедры физики и астрономии Диана Драгомир, сказала, что необходимы дополнительные исследования, чтобы узнать состав TOI-1231 b. По ее словам: «Наблюдения за вновь открытым объектом помогут нам узнать, с какой периодичностью водные облака возникают вокруг подобных миров».

TOI1231b может быть обладателем водородной или водородно-гелиевой атмосферы, или же она может состоять из водяного пара. Каждая из них будет свидетельствовать о своем пути образования планеты. Это поможет астрофизикам узнать, как возникают планеты вокруг карликов.

В новом исследовании, проведенном группой под руководством Мохамада Али-Диба (Mohamad Ali-Dib), исследователя из Центра астрофизики, физики планет и частиц в Абу-Даби Нью-Йоркского университета, сообщается об открытии, состоящем в том, что две группы транснептуновых объектов, отличающиеся цветами, имеют также различные орбитальные траектории. Эта новая информация может быть использована для сравнения моделей Солнечной системы, чтобы глубже понять химический состав ее материала на ранних этапах эволюции. Кроме того, это открытие прокладывает путь для более глубокого понимания формирования самого пояса Койпера, зоны, расположенной за пределами Нептуна, которая включает ледяные объекты и является источником некоторых комет.

В своей работе исследователи излагают методику изучения химического состава транснептуновых объектов, необходимого для понимания истории их динамической эволюции. Транснептуновые объекты относят к категории «менее красных» (часто также называемых «серыми») или «очень красных» (часто называемых просто «красными»), исходя из цвета их поверхности. Произведя повторный анализ набора данных, собранных в 2019 г., исследователи нашли, что орбитальные траектории серых и красных транснептуновых объектов носят характерные отличия. После дополнительных расчетов команда определила, что эти две группы транснептуновых объектов формировались в разных местах, и именно это обусловило дихотомию как орбит, так и цветов поверхностей.

Многие модели Солнечной системы были использованы ранее для воссоздания эволюции пояса Койпера, однако эти модели изучали лишь формирование орбит или цветов поверхности объектов по отдельности, в то время как совместное рассмотрение двух этих процессов в научной литературе отсутствовало.

«Дополнительные данные позволят использовать нашу работу для корректировки более подробных моделей Солнечной системы и выяснения новых фактов, связанных с ее эволюцией», - сказал Али-Диб.

Исследование опубликовано в журнале Astronomical Journal.

Пульсары представляют собой сильно намагниченные вращающиеся нейтронные звезды, испускающие потоки электромагнитного излучения. Вращающиеся с самой высокой скоростью миллисекундные пульсары, периоды вращения которых составляют менее 30 миллисекунд, известны как миллисекундные пульсары. Астрономы считают, что такие объекты формируются в двойных системах, когда изначально более массивный компонент превращается в нейтронную звезду, которая затем раскручивается до высоких угловых скоростей в результате аккреции материи со стороны второй звезды.

Объект PSR J1946+3417 представляет собой эксцентричный миллисекундный пульсар, имеющий период вращения в 3,17 миллисекунды. Он состоит из нейтронной звезды массой примерно на 80 процентов больше массы нашего Солнца и белого карлика массой примерно в 0,266 массы нашего светила. Система характеризуется орбитальным периодом примерно в 27 суток и эксцентриситетом орбиты порядка 0,134.

Такой высокий эксцентриситет противоречит текущим теориям формирования миллисекундных пульсаров, поэтому команда астрономов под руководством Лонга Цзяна (Long Jiang) из Синьцзянской астрономической обсерватории Академии наук Китая решила провести компьютерное моделирование, чтобы подобрать наиболее правдоподобный сценарий, который может объяснить происхождение этого источника.

Согласно модели, построенной командой, звезда-предшественница представляла собой нейтронную звезду с начальной массой порядка 1,4 массы Солнца, в то время как звезда-компаньон являлась звездой главной последовательности с массой около 1,6 массы нашего светила. Впоследствии эта система, имевшая исходный период порядка 2,59 суток, эволюционировала в позднюю маломассивную рентгеновскую двойную звезду.

Исходя из полученных данных, астрономы предположили, что формирование и эволюция объекта PSR J1946+3417 могут быть объяснены так называемым «фазовым переходом» из нейтронной звезды в «странную звезду». Этот процесс может протекать, когда плотность ядра аккрецирующей нейтронной звезды в системе поздней маломассивной рентгеновской двойной звезды достигает критической величины для высвобождения кварков.

Ученые добавляют, что два других известных миллисекундных пульсара с высоким орбитальным эксцентриситетом, вероятно, испытали аналогичные эволюционные процессы, однако для подтверждения этой гипотезы требуются дополнительные наблюдения.

Исследование появилось на сервере научных препринтов arxiv.org.

Об открытии 2014 UN271 было объявлено 19 июня 2021 года, оно было сделано в рамках обзора DES (Dark Energy Survey). Первоначальные наблюдения за объектом показали, что его текущий орбитальный период составляет 3 миллиона лет, а афелий его орбиты достигает внутренней части облака Оорта. Предварительная оценка размеров 2014 UN271 позволяла предположить, что это достаточно крупный объект, возможно карликовая планета.

Новые наблюдения за объектом, проведенные 22 июня 2021 года при помощи 1-метрового телескопа Sutherland наземной сети LCOGT, показали, что он проявляет активность и обладает немного ассиметричной комой, что характерно для комет. На момент наблюдений 2014 UN271 находился на расстоянии 20,18 астрономических единиц, яркость была оценена в 19,8 звездной величины, что несколько больше, чем предсказывалось. Наличие комы подтверждается и данными наблюдений телескопа SkyGems в Намибии.

В связи с этим Центр малых планет 24 июня 2021 года переклассифицировал объект как комету, теперь она имеет обозначение C/2014 UN271 (Бернардинелли-Бернштейн). Ожидается, что в начале 2031 года комета пройдет свой перигелий, находящийся на расстоянии примерно 10,5 астрономических единиц от Солнца. Ученые надеются провести ряд наблюдений за ней, так как они могут дать уникальную информацию о свойствах и составе тел, оставшихся со времен формирования Солнечной системы