Край Будущего

Новый сценарий столкновения Плутона и Харона кардинально пересматривает представления о формировании планет и их спутников. Недавнее исследование предлагает совершенно иной тип космических столкновений.

Снова всем доброе утро! Согласно этому новому исследованию, миллиарды лет назад два карликовых ледяных мира — Плутон и Харон — могли встретиться на удаленных окраинах Солнечной системы. Однако, как утверждают швейцарский планетолог Александре Эмсенхубер и его два американских коллеги, вместо того чтобы разрушиться на мелкие фрагменты, Плутон и его крупнейшая луна недолго вращались вместе, словно небесный снеговик, прежде чем отделиться, навсегда сохранив свою связь. Этот удивительный сценарий ставит под сомнение прежние представления о происхождении Плутона и Харона.

Исследование, опубликованное на сайте Nature, предлагает совершенно новый взгляд на космические столкновения. По мнению авторов, вопреки ранее распространенным убеждениям о том, что Плутон и Харон образовались в результате мощного удара, они лишь слегка соприкоснулись, прежде чем сформировать двойную систему.

«Мы всегда считали, что луна Плутона возникла в результате мощного удара, который растянул тела, словно пластилин. Однако мы упустили из виду важный аспект: Плутон и Харон — это холодные, ледяные миры. Когда мы учли в нашей компьютерной модели их материалы, мы получили совершенно неожиданные результаты», — заявляет Адин Дентон, научный сотрудник NASA, проводивший исследование в Лунной и Планетарной лаборатории Университета Аризоны.

Харон является весьма крупной луной для Плутона. Исследование показало, что в ходе столкновения Плутон и Харон, вероятно, остались в основном целыми.

Столкновение и приливные силы также могли генерировать внутреннее тепло, что способствовало образованию скрытого океана.

В атмосфере TOI-270 d почти отсутствуют водород, гелий и аммиак. Где же они?

Предыдущие модели предсказывали их обилие в атмосферах субнептунов, но реальность оказалась иной. Кристофер Глейн из Юго-Западного института предложил объяснение: при высоких температурах образуется молекулярный азот, «отбирая» азот у аммиака. Кроме того, на планете может находиться океан магмы, который растворяет аммиак. Высокая температура также способствует тому, что лёгкие газы уносятся в космос.

Команда Глейна использовала геохимические модели для изучения атмосферы экзопланеты. Точность данных «Джеймса Уэбба» позволила провести глубокий анализ.

«Мы заглянули в "химическую кухню" другого мира, узнав о его температуре, возможных магматических океанах и происхождении», — поделился своими впечатлениями учёный.

TOI-270 d, вероятно, станет «Розеттским камнем» для понимания природы газовых карликов. Этот мир может быть промежуточным звеном между газовыми и твёрдыми экзопланетами. Изучая его, мы лучше понимаем разнообразие путей формирования и эволюции планет. Каждая новая экзопланета — это новая страница в книге Вселенной.

И кто знает, какие сюрпризы нас ждут в бескрайних просторах космоса? Исследование Вселенной напоминает известную фразу из русского фольклора: «Пойди туда — не знаю куда, принеси то — не знаю что». Мы не можем предсказать, что найдём завтра — возможно, очередную мёртвую планету или иной похожий объект, а может, аналог Земли. А может, кому-то посчастливится найти что-то искусственное, созданное не руками человека, и оставить след в истории.

Ученые и космические исследователи активно занимаются поисками местонахождения и объема льда на Луне. Водяной лед станет важным ресурсом для будущей лунной базы, так как его можно использовать для обеспечения жизнедеятельности человека или же разложить на водород и кислород — ключевые компоненты ракетного топлива.

Исследователи из Университета Гавайев в Маноа применяют два инновационных подхода для продвижения в поисках льда на Луне.

Водяной лед был ранее обнаружен в постоянно затенённых областях северного и южного полюсов Луны Шуаем Ли, младшим научным сотрудником Гавайского института геофизики и планетологии (HIGP) при Школе океанических и земных наук и технологий (SOEST) Университета Гаваий в Маноа.

Новое исследование, возглавляемое Джорданом Андо, аспирантом в области планетарных наук в лаборатории Ли, проанализировало изображения, полученные с помощью специализированной камеры "ShadowCam", установленной на борту Корейского орбитального аппарата Korea Lunar Pathfinder, разработанного Корейским институтом аэрокосмических исследований. Результаты исследования были опубликованы в журнале The Planetary Science Journal.

Кратеры в полярных регионах Луны не получают прямого солнечного света, однако солнечные лучи, отражающиеся от одной стороны кратера, могут косвенно освещать другую сторону. ShadowCam, созданная специально для наблюдения только за тёмными, постоянно затенёнными участками Луны, обладает высокой чувствительностью к косвенному свету, отражённому от лунной поверхности.

"Лед, как правило, более яркий, то есть отражает больше света, чем камни," — отметил Андо. "Мы проанализировали высококачественные изображения с этой чувствительной камеры, чтобы внимательно исследовать эти постоянно затенённые области и выяснить, приводит ли наличие водяного льда в этих регионах к значительному осветлению поверхности."

Хотя лед в затенённых областях не оказал значительного влияния на яркость поверхности, анализ изображений ShadowCam помогает уточнить оценку объема льда, который может находиться на лунной поверхности. Ранее метод Ли предполагал, что лунная поверхность содержит от 5% до 30% водяного льда. Анализ изображений ShadowCam сужает этот диапазон, указывая на то, что водяной лед составляет менее 20% лунной поверхности.

В дополнение к этим исследованиям лунного льда на поверхности, другая группа исследователей из Университета Гавайев в Маноа, работающая в Гавайском институте геофизики и планетологии (HIGP) и в Департаменте физики и астрономии, опубликовала статью в журнале Geophysical Research Letters, в которой описывается инновационный подход к обнаружению скрытых ледяных отложений на полюсах Луны.

«В нашем недавнем исследовании мы продемонстрировали, что новая техника обнаружения подземного водяного льда на Луне возможна с использованием естественно возникающих космических лучей», — отметила Эмили С. Костелло.

«Эти высокоэнергетические космические лучи поражают лунную поверхность и проникают в нижележащие слои. Лучи излучают радиоволны, которые отражаются от скрытых ледяных и каменных слоев, что позволяет нам сделать выводы о том, что находится под поверхностью».

Команда использовала передовую компьютерную симуляцию, которая исследует, как радиоволны распространяются через лунный грунт и как они кодируют информацию о возможных скрытых ледяных слоях.

«Этот метод поиска водяного льда на Луне совершенно новый и вызывает настоящий восторг», — отметил Кристиан Тай Удовичич, соавтор исследования, представивший результаты на недавней Конференции по лунным и планетарным наукам в Хьюстоне, штат Техас.

«Поскольку этот метод основывается на физике высоких энергий, в которой являются экспертами лишь немногие ученые в мире, даже планетарные ученые, изучающие способы поиска лунного водяного льда, часто удивляются, услышав о данной технике».

Команда исследователей из HIGP и Департамента физики работает над созданием радиолокационного инструмента, специально настроенного для улавливания этих сигналов на Луне, и надеется протестировать полную систему к началу 2026 года. Они будут искать возможности отправить его на Луну, чтобы, возможно, впервые обнаружить крупные отложения скрытого водяного льда.

«Все больше и больше Гавайи становятся центром космических исследований, а особенно исследований Луны», — отметила Костелло.

«Эти проекты, возглавляемые учеными Университета Гавайев в Маноа, представляют собой перспективные возможности для студентов и профессионалов на Гавайях возглавить и участвовать в развивающейся космической индустрии».

Мы можем перевести это в линейное разрешение, основываясь на расстоянии до объекта наблюдения. Если вы смотрите на что-то, находящееся на расстоянии одного километра, вы сможете различить две точки, если они разделены минимум на треть метра.

Однако, если вы поднесете палец близко к глазу, вы сможете увидеть мельчайшие миллиметровые различия в узорах вашего отпечатка пальца. Но вы не сможете разглядеть отпечаток пальца, находясь в километре от него, и с легкостью различите предмет, который находится на расстоянии трети метра в одной комнате с вами. Угловое разрешение позволяет нам переводить и вычислять линейное разрешение для любого удаленного объекта, что делает его особенно полезным в астрономии.

Теперь давайте перейдем к телескопу имени Джеймса Уэбба. Его зеркало имеет диаметр 6,5 метра — настолько большой, что он не мог поместиться в ракету, и нам пришлось сложить его и разработать множество умных схем, напоминающих оригами, чтобы доставить его в космос. Это обеспечивает телескопу угловое разрешение около одной десятой угловой секунды.

Если взять разрешение человеческого глаза, которое уже довольно впечатляющее, разделить его на 60, чтобы перейти от угловых минут к угловым секундам, а затем снова разделить на 10, чтобы получить одну десятую угловой секунды, то мы получаем, что разрешение телескопа имени Джеймса Уэбба в 600 раз лучше, чем у человеческого глаза. Для наглядности, телескоп способен различать детали монеты, находящейся на расстоянии 40 километров, или уловить узор стандартного футбольного мяча, расположенного на расстоянии 550 километров от него. Это действительно впечатляющий инструмент.

Однако все мы согласны с тем, что создание телескопа имени Джеймса Уэбба было настоящим испытанием. Он на десять лет опоздал и превысил бюджет на миллиарды долларов. Мы рады, что он теперь функционирует, но процесс его создания был далеко не легким.

В астрономии единственный способ добиться более высокого разрешения — это использовать более крупную антенну, однако создание больших антенн представляет собой немалую сложность. К счастью, существуют некоторые способы обойти это ограничение. Одним из таких методов является интерферометрия, при которой вместо одной большой антенны используются множество небольших независимых антенн, данные с которых затем умело коррелируются.

Этот метод позволяет собирать независимые измерения и объединять их в более крупное изображение. Ярким примером этой техники является Телескоп Горизонта Событий, который мы использовали для наблюдения за кольцом материи вокруг удаленных черных дыр.

Сам телескоп состоит из приборов, разбросанных по всему земному шару, что эффективно превращает Землю в единый астрономический инструмент для сбора данных.

Тем не менее, у интерферометров есть свои недостатки, так как они могут улавливать сигналы только в тех местах, где расположены их приборы. Если свет попадает на землю, например, на почву рядом с телескопом, эта информация не может быть учтена в изображении. Поэтому существует сложный процесс преобразования данных в изображения. Однако в конечном итоге это позволяет получать невероятно высокое разрешение.

Разрешение Телескопа Горизонта Событий составляет 20 угловых микросекунд. Прекрасный пример, приведенный специалистами Телескопа Горизонта Событий, заключается в том, что они могут различить апельсин, лежащий на поверхности Луны. Именно такое высокое разрешение они способны обеспечить.

Используя такие хитрости, астрономы раскрыли чудеса вселенной и исследовали тайны космоса!

Астрономы Массачусетского технологического института (MIT) обнаружили планету, находящуюся на расстоянии около 140 световых лет от Земли, которая стремительно разрушается.

Эта разрушающаяся планета обладает массой, сопоставимой с массой Меркурия, однако она обращается вокруг своей звезды в двадцать раз ближе, чем Меркурий к Солнцу, завершая один полный оборот всего за 30,5 часов. На таком близком расстоянии от своей звезды планета, вероятно, покрыта магмой, которая испаряется в космос. Пока раскаленная планета стремительно вращается вокруг своей звезды, она теряет огромное количество поверхностных минералов, фактически испаряя себя.

Астрономы заметили эту планету с помощью спутника NASA по транзитному наблюдению экзопланет (TESS), миссии под руководством MIT, которая следит за ближайшими звездами в поисках транзитов — периодических падений яркости звезд, которые могут указывать на наличие орбитальных экзопланет. Сигнал, который привлек внимание астрономов, оказался необычным транзитом с колеблющимся по глубине падением на каждом обороте.

Ученые подтвердили, что сигнал исходит от плотно обращающейся каменистой планеты, которая оставляет за собой длинный, кометоподобный хвост из обломков.

"Протяженность хвоста колоссальна, достигая 9 миллионов километров в длину, что составляет примерно половину всей орбиты планеты", — говорит Марк Хон, ученый из Института астрофизики и космических исследований имени Кавли MIT.

Судя по всему, планета разрушается с поразительной скоростью, теряя количество материала, эквивалентное одному Эвересту каждый раз, когда она совершает оборот вокруг своей звезды. При таком темпе, учитывая ее небольшую массу, исследователи предсказывают, что планета может полностью разрушиться примерно через 1-2 миллиона лет.

"Нам повезло поймать ее именно в тот момент, когда она действительно исчезает", — говорит Ави Шпорер, соавтор открытия, также работающий в Научном офисе TESS. "Это как будто она на последнем дыхании".

Хон и Шпорер вместе с коллегами опубликовали свои результаты в журнале Astrophysical Journal Letters. Среди соавторов из MIT — Саул Раппапорт, Эндрю Вандербург, Йерон Ауденаерт, Уильям Фонг, Джек Хавиланд, Кэтрин Хессе, Даниэль Мутукришна, Глен Петитпас, Элли Шмельцер, Сара Сигер и Джордж Рикер, а также соавторы из нескольких других учреждений.

Новая планета, получившая обозначение BD+05 4868 Ab, была обнаружена почти случайно?

«Мы не искали планету такого типа», — говорит Хон. «Мы занимались типичной проверкой планет, и мне на глаза попался этот сигнал, который показался очень необычным».

Обычный сигнал орбитальной экзопланеты выглядит как кратковременное падение в кривой яркости, которое повторяется с регулярностью, указывая на то, что компактное тело, такое как планета, на короткое время закрывает свет своей звезды.

Однако этот типичный паттерн был совершенно не похож на то, что Хон и его коллеги зафиксировали от звезды BD+05 4868 A, расположенной в созвездии Пегас. Хотя транзит происходил каждые 30,5 часов, яркость возвращалась к норме гораздо медленнее, что свидетельствовало о наличии длинной структуры, все еще блокирующей свет звезды. Более того, глубина падения изменялась с каждым оборотом, что указывало на то, что то, что проходило перед звездой, не всегда имело одинаковую форму или блокировало одинаковое количество света.

«Форма транзита напоминает комету с длинным хвостом», — объясняет Хон, — «но маловероятно, что этот хвост содержит летучие газы и лед, как это ожидается от настоящей кометы — они не могли бы выжить в такой близости к звезде. Однако минеральные частицы, испаряющиеся с поверхности планеты, могут оставаться достаточно долго, чтобы образовать такой характерный хвост».

Учитывая близость к своей звезде, команда оценивает, что планета раскалена до примерно 1,600 градусов Цельсия, или почти 3,000 градусов Фаренгейта. Пока звезда обжигает планету, любые минералы на ее поверхности, вероятно, закипают и улетучиваются в космос, где остывают, образуя длинный и пыльный хвост.

Драматическая гибель этой планеты является следствием ее низкой массы, которая находится между массами Меркурия и Луны. Более массивные земные планеты, такие как Земля, обладают более сильным гравитационным притяжением и, следовательно, могут удерживать свои атмосферы. Для BD+05 4868 Ab исследователи предполагают, что гравитации недостаточно, чтобы удержать планету целиком.

«Это очень крошечный объект с очень слабой гравитацией, поэтому он легко теряет массу, что еще больше ослабляет его гравитацию, и он теряет еще больше массы», — объясняет Шпорер. «Это процесс, который выходит из-под контроля, и ситуация для планеты только ухудшается».

Почти из 6,000 планет, обнаруженных астрономами на сегодняшний день, ученым известны лишь три другие разрушающиеся планеты за пределами нашей Солнечной системы. Каждая из этих распадающихся миров была замечена более десяти лет назад с использованием данных космического телескопа NASA «Кеплер». Все три планеты были зафиксированы с похожими кометоподобными хвостами. Однако BD+05 4868 Ab обладает самым длинным хвостом и наиболее глубокими транзитами среди четырех известных на сегодняшний день разрушающихся планет.

«Это указывает на то, что ее испарение происходит с наибольшей катастрофичностью, и она исчезнет гораздо быстрее, чем другие планеты», — поясняет Хон.

Звезда, вокруг которой вращается планета, находится относительно близко и, следовательно, ярче, чем звезды, сопровождающие другие три разрушающиеся планеты. Это делает данную систему идеальной для дальнейших наблюдений с использованием космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), который поможет определить минеральный состав пылевого хвоста, выявляя, какие цвета инфракрасного света он поглощает.

Этим летом Хон и аспирант Николас Тусай из Университета штата Пенсильвания возглавят наблюдения за BD+05 4868 Ab с помощью JWST. «Это уникальная возможность непосредственно измерить внутренний состав скалистой планеты, что может рассказать нам много о разнообразии и потенциальной обитаемости земных планет за пределами нашей Солнечной системы», — отмечает Хон.

Исследователи также планируют просмотреть данные TESS в поисках признаков других разрушающихся миров.

«Иногда с едой приходит и аппетит, и мы сейчас пытаемся инициировать поиск именно таких объектов», — говорит Шпорер. «Это странные объекты, и форма сигнала меняется со временем, что делает их трудными для обнаружения. Но мы активно работаем над этой задачей».