Астроновости: плодовитая галактика, дуэт черных дыр, охота на зодиакальный свет..

Звездообразование в Сигаре

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» с помощью своей камеры ближнего инфракрасного диапазона NIRCam получил новые снимки спиральной галактики M82 (NGC 3034) из созвездия Большой Медведицы, известной также под названием «Сигара». Это позволило астрономам проникнуть сквозь завесу из пыли и газа, что обычно скрывает процесс звездообразования. Фотографии были сделаны с использованием трех фильтров, в основном сплошных (красный F212N, зеленый 164N и голубой F140M).

М82 находится на расстоянии 3,5–3,8 мегапарсека (12 млн световых лет) от Земли и обладает относительно компактными размерами — она около 12 кпк в поперечнике, причем звездообразование там протекает весьма интенсивно — звезды рождаются на порядок чаще, чем у Млечного Пути. По мнению специалистов, М82 испытывает гравитационное взаимодействие со своим галактическим соседом, галактикой M81 (NGC 3031 — галактика Боде), именно это и обуславливает необычайно высокую скорость звездообразования.

В центре снимка, в районе активного звездообразования в ядре М82 диаметром ~500 пк, видны пузырчатые области, содержащие много тяжелых элементов, в частности железа, которые, как предполагают ученые, появились после взрыва сверхновых. Также наблюдаются облака молекулярного водорода, подсвеченные излучением близлежащих молодых звезд. А повсеместно встречающиеся красноватые нити — это полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), снятые «Уэббом» на длине волны 3,35 мкм. Эти нити имеют толщину 5–9 пк, а их длина может достигать ~100 пк. Наблюдаемые выбросы обусловлены тем, что газ выдувается объединенным ветром от многих звезд, так формируется «галактический сверхветер».

Команда ожидает получение спектра галактики, чтобы уточнить точный возраст скоплений и оценить, как долго протекают в ней фазы звездообразования.

Фотоаппарат для Веры Рубин

Для Обсерватории им. Веры Рубин, ранее известной как Большой Обзорный Телескоп (LSST) наконец-то приготовили ее «фотоаппарат». Уникальный телескоп потребовал уникального оборудования. И инженеры не подкачали, создав невиданное ранее цифровое фотоприемное устройство, самое большое в истории [2].

Его основой стала огромная мозаика из 21 сборки матричных блоков общим диаметром 64 см. Каждый из блоков состоит из 3×3 матриц, которые астрономы называют «вафлями», а каждая «вафля» в свою очередь включает в себя шестнадцать 1-мегапиксельных сегментов с разрешением 512×2048 с отдельным считыванием, что очень важно. Итого имеем: 1×16×9×21=3024 мегапикселей, или рекордные 3,024 гигапикселя. И это только то, что работает на получение изображения. Еще 12 блоков, а это 192 мегапикселя, расположенных по диагонали мозаики, используются для технических нужд — адаптивной оптики и гидирования телескопа (компенсации суточного вращения Земли). Этот фотоприемник весом 2,8 тонны обеспечивает телескоп с апертурой 8,4 м полем зрения в 3,5°. А еще он будет оснащен пятью фотометрическими фильтрами и возможностью ручной установки шестого.

Установка камеры на телескоп ожидается до конца 2024 года. За это время она должна будет интегрирована в систему позиционирования телескопа, а также подключена к системе управления и охлаждения. Массив датчиков с разрешением 3,2 гигапикселя будет охлажден до –100 °C. Это позволит матрице не только стабильнее работать, но также собирать свет в ближнем инфракрасном диапазоне (помимо оптического и ближнего ультрафиолетового).

Камера LSST с огромным датчиком и всего 8-метровым зеркалом не превзойдет по зоркости космический телескоп «Джеймс Уэбб». Ее главное преимущество — в многократном и быстром обзоре обширного участка неба. Каждый ее кадр захватит площадь свыше 40 полных лун. Это означает, что никакие события не будут пропущены на вверенном ей участке. Это будет небо Южного полушария Земли, и о нем в течение десяти лет камера LSST будет всё знать фактически в реальном режиме времени. Каждую ночь она будет собирать до 15 Тбайт данных, а также сможет проследить за миллиардами галактик и примерно 17 млрд звезд в нашей галактике.

После полной интеграции камеры в системы телескопа ее будут тестировать в течение последующих 18 недель, и первые снимки ожидаются весной 2025 года.

В космос — вопреки предубеждениям

3 апреля Анна Кикина, участница международной миссии SpaceX Crew 5 и на данный момент единственная женщина в отряде космонавтов Роскосмоса, получила звание Героя России «за мужество и героизм, проявленные при осуществлении длительного космического полета на Международной космической станции». Ранее, летом 2023 года, ее имя было присвоено Большому новосибирскому планетарию.

Экипаж пятого пилотируемого полета на МКС корабля Crew Dragon примечателен во многих отношениях. Он был сформирован по программе перекрестных полетов в рамках соглашения, подписанного Роскосмосом и NASA летом 2022 года. Командиром стала 46-летняя Николь Онапу Манн (Nicole Aunapu Mann), полковник Корпуса морской пехоты США, коренная американка из индейского племени Вайлаки. Пилот — 50-летний Джош Аарон Кассада (Josh Aaron Cassada), коммандер ВМС США, PhD в области физики высокоэнергичных частиц, участник боевых операций в Ираке и Афганистане. Специалисты полета — 60-летний Ваката Коити (若田光一), офицер японского агентства JAXA, участник пяти экспедиций на МКС, и Анна Кикина.

Корабль Crew Dragon вышел в космос на ракете-носителе Falcon 9, стартовавшей из Космического центра им. Кеннеди NASA во Флориде 5 октября 2022 года, и приводнился у побережья Флориды 12 марта 2023 года. Экипаж SpaceX Crew 5 провел на МКС 157 суток.

Анна Юрьевна Кикина родилась 27 августа 1984 года в Новосибирске, в школе училась в специальном классе «Юный спасатель», окончила курсы МЧС, став инструктором по обучению основам первой помощи, а также защитила два диплома по специальностям «инженер-гидротехник» и «экономист-менеджер». Она мастер спорта по полиатлону и рафтингу, работала инструктором по плаванию, гидом-проводником на Алтае, радиоведущей и администратором радиоэфира. В 2012 году прошла отбор в отряд космонавтов России. По ее словам, это было спонтанным решением.

Высказывались опасения, что с награждением Кикиной могут возникнуть сложности из-за того, что к МКС она летела на американском корабле. Например, космонавт Борис Маруков за полет на шаттле «Атлантис» в составе миссии STS-106 звание Героя России так и не получил. Впрочем, Анна работала в составе длительной экспедиции на российском сегменте МКС, а не просто летала с миссией посещения.

В одном из интервью девушка призналась, что мечтает сняться во второй части фильма «Вызов», если это не помешает основной работе. Кроме того, она всерьез настроена побывать на Луне.

Черная дыра на орбите вокруг черной дыры

В декабре 2020 года астрономы зарегистрировали вспышку света в далекой галактике на расстоянии около 260 Мпк от нас. В процессе работы программы автоматического распознавания вспышек сверхновых звезд ASAS-SN телескопы обнаружили транзиентное событие, когда наблюдаемая галактика стала ярче на три порядка. Вспышка продолжалась около четырех месяцев, прежде чем сильно ослабла.

В течение этого времени ученые ежедневно и с высокой частотой проводили измерения рентгеновского излучения галактики. Когда они внимательно изучили данные, то заметили любопытную закономерность в четырехмесячной вспышке — узкие световые провалы в очень узком диапазоне рентгеновских лучей, которые, как оказалось, появлялись каждые 8,5 суток.

Исследователи предположили, что в ближайших окрестностях центральной сверхмассивной черной дыры этой галактики может быть вторая, гораздо меньшая по размеру черная дыра. Эта меньшая черная дыра может вращаться под углом к аккреционному диску своего более крупного компаньона.

Согласно моделированию, вторая черная дыра может периодически пробивать аккреционный диск первой сверхмассивной черной дыры во время обращения вокруг нее, при этом она выталкивает шлейф газа, как пчела, летящая сквозь облако пыльцы.

Несколько групп ученых объединились, чтобы проверить эту идею с помощью компьютерных симуляций и наблюдений за первоначальным всплеском и регулярными 8,5-дневными провалами излучения. То, что они обнаружили, подтверждает гипотезу: вполне возможно, что наблюдаемая вспышка стала результатом воздействия второй, меньшей по массе черной дыры, вращающейся вокруг центральной сверхмассивной черной дыры и периодически проходящей через ее аккреционный диск.

Астрономы провели многочисленные компьютерные симуляции для проверки эффектов, возникающих от периодических провалов и дали наиболее вероятное объяснение: в данном случае мы имеем дело с принципиально новым видом звездных систем: черная дыра промежуточной массы, вращающаяся вокруг сверхмассивной черной дыры.

Этот результат показывает, что сверхмассивные черные дыры в паре с дырами промежуточной массы могут быть обычным явлением в ядрах галактик. Не исключено, что примером такойсистемы может также служить ранее наблюдаемые события в блазаре OJ 2872, что является очень интересным направлением исследований для будущих детекторов гравитационных волн.

Зодиакальный свет

Что такое зодиакальный свет? Зодиакальный свет — это оптическое явление, наблюдаемое как свечение пирамидальной формы, расположенное в точке захода или восхода солнца на горизонте. Центр зодиакального света находится на эклиптике — видимом годичном пути солнца по небу, проходящем через зодиакальные созвездия. Поэтому свет и называется «зодиакальным».

Возможно, вы видели зодиакальный свет, даже не подозревая об этом. Он выглядит как городская засветка или затянувшиеся сумерки. В обоих полушариях весной зодиакальный свет виден сразу после истинного заката, поэтому его называют «ложным закатом». Осенью зодиакальный свет появляется незадолго перед истинным рассветом, поэтому его называют «ложным рассветом».

Можно также перепутать зодиакальный свет и Млечный Путь, и это неудивительно. Зодиакальный свет по яркости не уступает Млечному Пути, при этом выглядит даже более «молочным». Но при внимательном рассмотрении всё же возможно отличить его по пирамидальной форме. А при хороших условиях наблюдения, на темном небе иногда можно увидеть, как настоящий Млечный Путь пересекается с зодиакальным светом.

Зодиакальный свет можно отличить от зари потому, что у него не бывает розоватого оттенка: этот оттенок появляется под влиянием атмосферы Земли, в то время как источник зодиакального света находится за пределами атмосферы. На самом деле это тот же солнечный свет, только отраженный от частиц пыли, обращающихся вокруг Солнца во внутренней области Солнечной системы. Откуда же берутся эти частицы? Долгое время ученые думали, что эти частицы происходят от астероидов и комет, однако новое исследование показывает, что, возможно, один из источников частиц — это пылевые бури на Марсе [7].

Когда можно увидеть зодиакальный свет?

В обоих полушариях, в средних широтах зодиакальный свет лучше всего виден во время равноденствий. В тропиках этот свет можно увидеть в течение всего года. Весной зодиакальный свет можно наблюдать примерно в течение часа на западном небосклоне. Ищите «ложный закат» на небе примерно через 90 минут после захода солнца.

В Северном полушарии он появляется на небе в конце февраля, достигает наибольшей яркости во время мартовского равноденствия и длится до начала мая. Осенью зодиакальный свет можно наблюдать примерно в течение часа на восточном небосклоне. Ищите «ложный рассвет» на небе примерно за 90 минут до восхода Солнца. В Северном полушарии он появляется на небе в конце августа, достигает наибольшей яркости во время сентябрьского равноденствия и длится до начала ноября.

Как можно увидеть это странное свечение в небе?

В первую очередь вам, конечно, нужно найти темное небо вдали от городской засветки. Зодиакальный свет настолько тусклый, что любой яркий источник света может ему повредить, так что в дни полнолуния это делать даже не пытайтесь. А вот во время новолуния, которое как раз приходится на начало апреля, вид тонкого месяца и зодиакального света лишь украсит сумеречное небо и не станет помехой для наблюдений. Так что оказавшись в вечернее время за городом, посмотрите на запад: возможно, вам удастся заметить это красивое природное явление.

Кстати, исследование зодиакальной пыли и природы зодиакального света было предметом изучения известного астрофизика и по совместительству гитариста группы Queen, Брайана Мэя, став темой его диссертации [8].

Алексей Кудря

1. arxiv.org/abs/2401.16648

2. rubinobservatory.org/news/rubins-lsst-camera-is-complete

3. roscosmos.ru/40435/

4. blogs.nasa.gov/crew-5/

5. science.org/doi/10.1126/sciadv.adj8898

6. iopscience.iop.org/article/10.3847/1538–4357/ac3bcc

7. agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2020JE006509

8. link.springer.com/book/10.1007/978-0-387-77706-1