Составное изображение галактик UDF3 и UDF3-2 в формате RGB.
Астрономы из Университета Цинхуа и обсерватории Стюарда обнаружили пару галактик, демонстрирующих значительное рентгеновское излучение, о чем сообщается в статье, опубликованной 31 июля на arXiv.
Исследование Great Observatories Origins (GOODS) объединяет данные космических обсерваторий, таких как Хаббл, "Чандра", "Спитцер" и XMM-Newton, а также наземных телескопов, включая Очень большой телескоп (VLT) и телескопы Кека. Группа под руководством Цзя Цая провела поиск звездообразующих галактик в южном поле GOODS (GOODS-S), объединив данные VLA, ALMA, JWST и HST.
В результате наблюдений была обнаружена пара галактик с красным смещением 2,54, обозначенные как UDF3 и UDF3-2. Возраст звезд UDF3 и UDF3-2 составляет 15 и 206 миллионов лет соответственно, а их звездная масса — около 5,8 и 3,3 миллиарда солнечных масс. Скорость звездообразования в UDF3 составляет 529 солнечных масс в год, что в 15,5 раз выше, чем в UDF3-2.
Астрономы предполагают, что галактики взаимодействуют гравитационно: UDF3 имеет комковатые структуры, а UDF3-2 — вытянутую морфологию. Оба объекта демонстрируют значительное рентгеновское излучение, которое, по мнению авторов, обусловлено двойными рентгеновскими системами с высокой массой (XRB), а не активными ядрами галактик (AGN).
Если гипотеза подтвердится, то эта галактическая система может стать звездообразующей парой с наибольшим красным смещением, обнаруженной с помощью рентгеновского излучения. Это также указывает на то, что рентгеновская светимость галактик с высоким красным смещением может не полностью зависеть от активности AGN.
Кольца планеты — это широкие, плоские структуры, состоящие из множества частиц, которые вращаются вокруг планеты по орбитам в виде тонкого диска. Частицы колец могут иметь разные размеры — от микроскопической пыли до крупных камней и даже ледяных глыб. Они образованы материалом, который не смог сформировать спутник или был разрушен гравитационными силами планеты, а также может включать обломки комет, астероидов или ледяных тел.
Кольца обычно состоят из льда, пыли и горных пород и удерживаются в стабильном положении благодаря гравитационному воздействию планеты и её спутников. Они могут иметь сложную структуру с разделениями, щелями и волнами, возникающими из-за гравитационного взаимодействия с лунами или резонансов. Такие взаимодействия создают динамические процессы, которые формируют уникальные узоры и структуры в кольцах, делая их предметом пристального изучения астрономов и планетологов.
Кольца вблизи
Наиболее известные и яркие кольца принадлежат Сатурну — именно они считаются классическим примером планетарных колец благодаря своей яркости и четкой структуре. Однако кольца обнаружены и у других газовых гигантов Солнечной системы: Юпитера, Урана и Нептуна. Хотя их кольца менее заметны и состоят преимущественно из темного пыли и мелких частиц, они также играют важную роль в понимании процессов формирования и эволюции планетных систем.
Кольца планет интересны не только с точки зрения их состава и структуры, но и как естественные лаборатории для изучения физики гравитации, динамики частиц и процессов аккреции. Они помогают ученым понять, как формируются спутники, как взаимодействуют гравитационные силы в сложных системах и как меняется материал в космосе под воздействием различных факторов, таких как солнечное излучение и магнитные поля планеты.
Кольца каменистой экзопланеты.
Что касается возможности существования колец на экзопланетах — планетах, расположенных за пределами нашей Солнечной системы, то современные исследования и наблюдения указывают на то, что кольца там вполне могут существовать. Хотя прямое наблюдение колец на экзопланетах пока затруднено из-за огромных расстояний и ограничений технологий, косвенные данные свидетельствуют о наличии подобных структур.
Король колец "J1407b"
Например, астрономы обнаружили у некоторых экзопланет признаки, которые могут указывать на наличие колец — это изменения в светимости звезды, вызванные затмениями, которые сложно объяснить только наличием самой планеты. Такие аномалии могут быть связаны с кольцевыми системами, окружающими экзопланеты. Кроме того, теоретические модели показывают, что условия для формирования колец на экзопланетах схожи с теми, что существуют в нашей Солнечной системе, особенно у газовых гигантов.
Наличие колец на экзопланетах может влиять на их климат, магнитосферу и даже на условия для возможной жизни на спутниках таких планет. Изучение колец экзопланет открывает новые горизонты в понимании процессов формирования планетных систем и расширяет наши знания о разнообразии космических объектов во Вселенной.
Таким образом, кольца планет — это не только красивое и загадочное явление, но и важный объект научных исследований, который помогает раскрывать тайны происхождения и эволюции планет и их систем как в нашей Солнечной системе, так и за её пределами.
Схема установки и сбора данных с помощью ФЛИМ-карты с одной молекулой.
Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Лозанны (EPFL) разработали инновационный метод визуализации, который с помощью однофотонной камеры позволяет быстро и одновременно охарактеризовать тысячи молекул. Результаты их работы опубликованы в журнале Light: Science & Applications.
Новый подход основан на технологии визуализации, существующей уже более 35 лет, и позволяет с высокой точностью измерять уникальную характеристику светового излучения молекул — время жизни флуоресценции — с временным разрешением в пикосекундном масштабе (миллиардные доли секунды). Для этого применяется камера на базе однофотонных лавинных диодов (SPAD), состоящая из почти миллиона миниатюрных датчиков, каждый из которых способен регистрировать отдельные фотоны.
Суть метода заключается в анализе задержки между возбуждающим лазерным импульсом и последующим излучением флуоресценции молекулы. Это время жизни флуоресценции позволяет с высокой точностью характеризовать отдельные молекулы в образце. В отличие от традиционных методов, новый подход обеспечивает получение чередующихся серий изображений: одного сразу после возбуждения, а другого — через несколько наносекунд. Анализ таких данных позволяет быстро и эффективно определять время жизни флуоресценции.
Главным преимуществом данного метода является скорость и масштабируемость. С использованием камеры SPAD ученые могут получать точные данные о тысячах молекул менее чем за минуту, тогда как традиционные методы требуют порядка часа. По словам профессора Дж. Александры Раденович из лаборатории наноразмерной биологии (LBEN), хотя новая методика немного уступает классическим по точности, она значительно выигрывает в скорости и позволяет одновременно анализировать беспрецедентное количество молекул. Это открывает новые возможности для быстрого и масштабного анализа больших белковых образцов.
Разработка метода стала результатом тесного сотрудничества специалистов по детектированию одиночных молекул из LBEN и инженеров лаборатории продвинутой квантовой архитектуры (AQUA), а также компании EPFL PI Imaging Technology, которая создала используемую камеру. В процессе работы команда столкнулась с техническими вызовами — например, частота съемки оригинальной камеры не совпадала с частотой лазерных импульсов. Однако инженеры AQUA и Pi Imaging оперативно адаптировали устройство под требования эксперимента.
Кроме того, исследователи сотрудничали с лабораторией биомолекулярного моделирования EPFL под руководством Маттео Даль Пераро и группой Гильермо Акуны из Университета Фрибурга, которые занимаются изучением мембранных белков и ДНК-оригами соответственно. Такое междисциплинарное взаимодействие способствует расширению спектра применения метода.
После успешной демонстрации эффективности методики ученые начали применять ее для определения расстояния между молекулами с помощью резонансной передачи энергии Ферстера (FRET). Этот механизм основан на изменении времени жизни флуоресценции молекулы-«донора» в присутствии молекулы-«акцептора» поблизости. Измерение времени жизни флуоресценции пар молекул позволяет получать информацию о расстоянии между ними с точностью до нескольких нанометров.
Текущие методы FRET применимы преимущественно к небольшим образцам, тогда как новая система способна масштабировать исследования, обеспечивая быстрое изучение динамики тысяч молекул одновременно.
Разработанный метод открывает широкие перспективы в различных областях науки и техники. По мнению профессора Раденович, потенциал технологии ограничен лишь воображением исследователей. Одним из перспективных направлений является улучшение мультиплексированных анализов — одновременного измерения нескольких параметров в одном образце. Это особенно актуально для таких областей, как пространственная транскриптомика, где важно измерять экспрессию генов с сохранением точной пространственной информации о расположении клеток и структур в ткани.
Благодаря способности одновременно считывать данные о множестве молекул на протяжении всего времени жизни образца, этот метод может стать мощным дополнением к современным омикс-технологиям с высоким пространственным разрешением. Такие технологии позволяют комплексно и систематически изучать различные биологические уровни организма на клеточном и молекулярном уровнях.
Таким образом, новая методика визуализации на базе однофотонной камеры SPAD представляет собой значительный шаг вперед в области молекулярной биологии и биофизики, обеспечивая высокую скорость, масштабируемость и точность анализа, что открывает широкие возможности для фундаментальных исследований и прикладных задач.
Огромный пузырь вокруг красной звезды-сверхгиганта DFK 52, сфотографированный ALMA. Красные цвета указывают на удаляющийся от нас газ, синие - на газ, движущийся к нам.
Астрономы обнаружили гигантский расширяющийся газово-пылевой пузырь, окружающий красного сверхгиганта — крупнейшую структуру такого рода, когда-либо зафиксированную в Млечном Пути. Масса пузыря сопоставима с массой Солнца. Он образовался около 4000 лет назад в результате загадочного звездного извержения. Ученые до сих пор не понимают, как звезда смогла пережить столь мощное событие.
Результаты исследования были приняты к публикации в журнале Astronomy and Astrophysics и доступны на сервере препринтов arXiv. Руководителем команды выступил Марк Зиберт из Технологического университета Чалмерса. С помощью радиотелескопа ALMA в Чили исследователи наблюдали красного сверхгиганта DFK 52, который по своим характеристикам напоминает известную звезду Бетельгейзе.
«Мы были поражены тем, что показали нам данные ALMA. DFK 52 — своего рода близнец Бетельгейзе, но она окружена огромным и беспорядочным пузырем вещества», — рассказывает Зиберт.
Пузырь представляет собой сложный комплекс облаков газа и пыли с массой, равной массе Солнца, и находится на расстоянии около 1,4 светового года от звезды, что в десятки тысяч раз больше размеров нашей Солнечной системы. Если бы DFK 52 находилась на таком же расстоянии от Земли, как Бетельгейзе, пузырь занимал бы на небе примерно треть диаметра полной Луны.
Радионаблюдения ALMA позволили измерить движение молекул в облаке, что подтвердило расширение пузыря. Ученые считают, что он образовался в результате внезапного выброса внешних слоев звезды, вызванного мощным взрывом несколько тысяч лет назад.
Красная звезда-сверхгигант DFK 52 входит в состав звездного скопления Стивенсон 2.
«Пузырь состоит из вещества, которое ранее входило в состав звезды. Вероятно, оно было выброшено в ходе драматического события — взрыва, произошедшего около 4000 лет назад. С космической точки зрения это совсем недавнее явление», поясняет астроном Элвир Де Бек из университета Чалмерса.
Причины, по которым DFK 52 потеряла столь значительную массу, не взорвавшись при этом как сверхновая, остаются неизвестными. Одна из гипотез предполагает наличие у звезды скрытого спутника, который мог способствовать сбросу внешних слоев.
«Нам непонятно, как звезде удалось так быстро выбросить огромное количество вещества. Возможно, как и у Бетельгейзе, у DFK 52 есть компаньон — звезда, которую еще предстоит обнаружить», — отмечает Зиберт.
Красные сверхгиганты, к которым относится DFK 52, находятся на поздних этапах своей эволюции и в конечном итоге должны взорваться как сверхновые. Вопрос в том, станет ли эта звезда следующей.
«Если DFK 52 — типичный красный сверхгигант, она может взорваться в течение следующего миллиона лет. Мы планируем продолжить наблюдения, чтобы лучше понять процессы, происходящие вокруг нее, и определить, может ли она стать следующей сверхновой в Млечном Пути», заключает Де Бек.
Интегрированная временная карта поля JADES deep MIRI/F770W с крестиками и кружочками отмечает местоположения JADES-GS-z14-1 и JADES-GS-z14-0. JADES-GS-z14-1 находится в пересечении двух точек, получив суммарное время воздействия 70,7 часов.
Международная группа астрономов использовала космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) для наблюдения далекой галактики JADES-GS-z14-1, результаты которых были опубликованы 30 июля на сервере препринтов arXiv. Эти наблюдения предоставляют более полное понимание природы и свойств этой галактики, которая является самой слабой галактикой, подтвержденной спектроскопии, с красным смещением около 14,0.
JWST, запущенный в 2021 году, предназначен для поиска и изучения самых удаленных галактик, что позволяет исследовать раннюю Вселенную, в частности, галактики, существовавшие в первые 500 миллионов лет после Большого взрыва. JADES-GS-z14-1 имеет абсолютную ультрафиолетовую звездную величину -19,0 и компактный радиус, не превышающий 520 световых лет. Предыдущие исследования показали, что её масса составляет около 100 миллионов солнечных масс, а скорость звездообразования (SFR) составляет около двух солнечных масс в год.
Группа астрономов под руководством Цзыхао Ву из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA) провела глубокую визуализацию и спектроскопию JADES-GS-z14-1 с использованием инструментов JWST, включая средне-инфракрасный прибор (MIRI), камеру ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) и спектрограф ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) в рамках программы JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES). Наблюдения включали 70,7-часовую интеграцию с MIRI/F770W, 16-полосную фотометрию NIRCam и 56-часовую спектроскопию NIRSpec/PRISM.
Однако результаты наблюдений показали, что JADES-GS-z14-1 лишь незначительно проявилась в диапазоне MIRI/F770W, и не были обнаружены значимые линии ультрафиолетового излучения в зоне покоя с помощью глубокой спектроскопии NIRSpec prism. Физический радиус галактики составляет менее 163 световых лет, а её звездная масса была оценена в 40 миллионов солнечных масс, с сохранением скорости звездообразования около двух солнечных масс в год.
Анализ истории звездообразования показал, что за последние 10 миллионов лет SFR JADES-GS-z14-1 значительно возросла, достигнув средней скорости 2,3 звезды в год, что составило почти 70% её звездной массы. Астрономы отметили, что отсутствие заметных линий ультрафиолетового излучения металлов, в сочетании с интенсивным звездообразованием, указывает на низкую металличность газовой фазы, менее 10% солнечной, и высокую долю ионизирующих фотонов, выходящих наружу.
Авторы статьи заключили, что их результаты могут способствовать более глубокому пониманию эволюции ранних галактик. "Слабость эмиссионных линий металлов говорит о том, что сильные туманные линии не являются повсеместным явлением в ранних галактиках. Эти результаты подчеркивают разнообразие свойств ранних галактик и определяют ключевые ограничения на обогащение металлами, звездообразование и ионизирующие условия в течение первых 300 миллионов лет после Большого взрыва", — подчеркивают исследователи.
Комбинированное сглаженное цветное изображение Чандры Wd1-9.
Международная команда астрономов провела самое детальное рентгеновское исследование сверхгиганта Wd1-9 с помощью обсерватории НАСА "Чандра". Результаты, опубликованные 23 июля на arXiv, дают новые сведения о природе этой редкой звезды класса B[e] (sgB[e]) — эволюционировавших массивных сверхгигантов с плотной запылённой околозвездной средой.
Wd1-9 находится в массивном галактическом скоплении Вестерлунд 1 на расстоянии около 13 800 световых лет и является самым ярким радиоисточником в скоплении. Ранее звезда изучалась в разных диапазонах, но её истинная природа оставалась неясной из-за пылевого кокона. Предполагалось, что Wd1-9 может быть холодным гипергигантом, голубой переменной или взаимодействующей двойной системой.
Наблюдения "Чандры" выявили значительную долговременную рентгеновскую изменчивость и впервые обнаружили 14-дневный периодический сигнал, который интерпретирован как орбитальный период системы. Рентгеновский спектр Wd1-9 оказался жёстким и содержал сильные линии излучения кремния, серы, аргона и впервые — железа с энергией 6,7 кэВ, что свидетельствует о двойственности звезды.
Спектр Wd1-9 схож с таковым у ярких двойных звёзд Вольфа-Райе в том же скоплении. Кроме того, наблюдаются изменения тепловой температуры в разные моменты времени. На основе новых данных и ранее выявленных признаков потери массы авторы заключили, что Wd1-9 представляет собой двойную систему, состоящую из звезды-донора Вольфа-Райе и слабоосвещённого компаньона класса OB.
Учёные из Всемирной метеорологической организации (ВМО) при ООН зафиксировали самый длинный молниеносный разряд в истории наблюдений, используя данные геостационарного спутника. Этот уникальный природный феномен произошёл 22 октября 2017 года и охватил территорию протяжённостью 829 километров с небольшой погрешностью около восьми километров. Разряд простирался от Восточного Техаса до окрестностей Канзас-Сити в штате Миссури, что значительно превзошло предыдущий рекорд длины молнии в 768 километров, установленный пятью годами ранее.
Данные для этого открытия были получены со спутника GOES-16, принадлежащего Национальному управлению океанических и атмосферных исследований США (NOAA). Этот современный геостационарный спутник оснащён высокоточным сенсорным оборудованием, позволяющим ежедневно фиксировать около миллиона молниеносных разрядов по всему земному шару. Сенсоры GOES-16 способны с высокой точностью определять не только местоположение каждого разряда, но и измерять его длину и продолжительность, что делает спутник незаменимым инструментом для мониторинга атмосферных явлений.
Снимок спутника GOES-16, на котором запечатлена рекордная молния
Молния длиной 829 километров стала настоящим прорывом в метеорологии, поскольку ранее считалось, что разряды такого масштаба невозможны. Это открытие расширяет наши знания о природе грозовых явлений и механизмах формирования молний. Учёные предполагают, что столь протяжённая молния могла возникнуть благодаря уникальным атмосферным условиям, включая наличие мощных восходящих потоков воздуха и обширной грозовой системы, протянувшейся на сотни километров.
Кроме того, использование спутниковых технологий для наблюдения молний позволяет получать непрерывные данные в реальном времени, что существенно улучшает прогнозирование гроз и связанных с ними опасностей, таких как пожары, наводнения и повреждения инфраструктуры. Это особенно важно для обеспечения безопасности населения и минимизации ущерба от природных катаклизмов.
Фиксация рекордной молнии также подчёркивает важность международного сотрудничества в области мониторинга климатических и атмосферных процессов. ВМО и NOAA продолжают развивать и совершенствовать системы наблюдения, что способствует более глубокому пониманию глобальных изменений климата и улучшению методов предупреждения стихийных бедствий.
Таким образом, открытие самой длинной молнии в истории наблюдений стало значительным шагом вперёд в науке о погоде и атмосфере, демонстрируя возможности современных технологий и важность постоянного мониторинга природных явлений для защиты жизни и имущества людей.
Концепция художника о радиотелескопе в лунном кратере.
Прежде чем начать строить казино на Луне, стоит обсудить несколько важных моментов. Во-первых, нужно понять, как будет работать рулетка в условиях низкой гравитации. Во-вторых, крайне важно соблюдать тишину.
Хотя безвоздушная среда Луны хорошо блокирует звуки, радиошумы представляют серьёзную проблему. Нетронутая природа Луны обеспечивает одни из самых чистых и тихих мест в Солнечной системе для радиоастрономии.
Сегодня радиообсерватории расположены по всему миру — например, Very Large Array в Нью-Мексико, обсерватория Паркса в Австралии и телескоп FAST в Китае. Они позволяют изучать квазары — мощнейшие маяки Вселенной, питаемые гравитационной энергией сверхмассивных чёрных дыр, потоки заряженных частиц в газопылевых областях и распределение материи в крупнейших скоплениях галактик. Радиовидение космоса — это удивительное зрелище.
Однако эти обсерватории — зоны строгой радиочистоты, где запрещено использовать личную электронику, поскольку даже мобильный телефон создаёт помехи, которые могут исказить данные. Источники радиоизлучения человека — сотовые телефоны, радиотрансляции, авиационная связь, GPS — затрудняют астрономические наблюдения. Чтобы минимизировать помехи, новые обсерватории строят в удалённых местах, например, Square Kilometer Array в пустынях Западной Австралии и Южной Африки.
Но даже самые отдалённые наземные площадки недостаточно хороши для обнаружения «святого грааля» радиоастрономии — слабого сигнала нейтрального водорода из эпохи «космического средневековья», когда Вселенной было менее ста миллионов лет, а первые звёзды и галактики ещё не сформировались. Этот сигнал содержит важные сведения о природе тёмной материи и формировании космических структур, но полностью поглощается земным радиоизлучением, и обнаружить его с Земли практически невозможно.
Луна же предлагает уникальную возможность. Её вращение синхронизировано с орбитой, поэтому обратная сторона всегда обращена в противоположную от Земли сторону. Именно там радиошум Земли блокируется лунным телом, создавая наиболее радио-чистую среду в ближайшей Солнечной системе.
Существуют конкретные проекты, направленные на использование этой уникальной среды. Например, радиотелескоп «Лунный кратер», разработанный Лабораторией реактивного движения НАСА. Идея — разместить набор марсоходов по краю подходящего кратера, где одни закреплялись бы на ободе, а другие спускались по стенкам, протягивая тонкие провода. Эти провода соединялись бы с центральным посадочным модулем, разворачивающим приемную антенну, превращая весь кратер в гигантскую тарелку, превосходящую по размерам земные аналоги. Хотя такой телескоп не будет идеален по конструкции, радиочистота обратной стороны Луны даст ему уникальные возможности для улавливания древних космических сигналов.
Другой амбициозный проект — FARSIDE (Farside Array for Radio Science Investigations of the Dark Ages and Exoplanets). Вместо одной большой антенны планируется развернуть сеть посадочных модулей и марсоходов, которые будут разматывать километры проводов, создавая распределённый массив с высоким разрешением для изучения тёмных веков и экзопланет.
Оба проекта требуют разработки множества автономных аппаратов и, возможно, использования лунных ресурсов для производства оборудования. При этом обсерватории должны размещаться именно на обратной стороне Луны, чтобы сохранить преимущество радио-тиши.
Для полноценной работы таких обсерваторий понадобятся спутники-ретрансляторы связи, стабильные источники энергии и, возможно, добыча полезных ископаемых, чтобы не зависеть от частых поставок с Земли. Это неизбежно приведёт к развитию промышленности на Луне — индустриализации, которая может быть использована не только для науки, но и для других целей.
Тем не менее, при тщательном планировании освоение Луны можно сосредоточить на научных исследованиях, используя местные ресурсы исключительно для поддержки этих задач, а не для коммерческих развлечений вроде лунных казино.
