Астроновости: двуликие белые карлики, Сомбреро глазами «Хаббла», ультрадиффузные галактики…

Марсоход Curiosity обнаружил залежи карбонатов на Марсе

Команда исследователей, работающих с марсоходом NASA Curiosity, опубликовала статью об обнаружении на поверхности Красной планеты значительных запасов карбонатов. Это открытие имеет огромное значение для понимания истории климата Марса и условий, необходимых для существования жидкой воды. Оно также приближает ученых к ответу на вопрос, могла ли эта планета когда-либо поддерживать жизнь. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science [1].

Карбонатные минералы образуются в результате взаимодействия углекислого газа (CO₂) с водой и породами. Они являются важными индикаторами наличия воды на поверхности планеты в прошлом. Эти минералы способны сохранять информацию о составе атмосферы и окружающей среды в момент их формирования.

Curiosity исследовал кратер Гейла, изучая 89-метровый слой пород горы Шарп. Анализ показал наличие минерала сидерита (железистого карбоната) в концентрациях от 4,8% до 10,5%. Эти образцы были обнаружены вместе с растворимыми солями — сульфатом магния и кальция, — что свидетельствует о формировании минералов в условиях ограниченного количества воды — вероятно, в результате испарения древних озер или грунтовых вод, богатых CO₂.

Ученые предполагают, что подобные отложения могли удержать эквивалент 2,6–36 миллибар атмосферного CO₂. Для сравнения, современная атмосфера Марса содержит всего около 6 миллибар CO₂.

Это открытие подтверждает предположения климатологов о том, что древний Марс имел гораздо более плотную атмосферу, богатую углекислым газом. Такая атмосфера могла поддерживать температуру, достаточную для существования жидкой воды на поверхности планеты.

Кроме того, наличие оксидов железа в этих отложениях указывает на возможность частично замкнутого цикла углерода на древнем Марсе, при котором часть ранее накопленного CO₂ возвращалась обратно в атмосферу.

Открытия Curiosity помогают нам лучше понять историю Марса и условия, необходимые для поддержания жизни. Хотя современные условия на планете крайне суровы, исследования показывают, что в прошлом Марс мог быть значительно более гостеприимным местом.

1. science.org/doi/10.1126/science.ado9966

Изучение двуликих

Долгое время считалось, что поверхность большинства, если не всех, белых карликов состоит преимущественно из водорода. Однако два года назад группа исследователей открыла белого карлика, поверхность которого с одной стороны была покрыта водородом, а с другой — гелием. Мы писали об этом в одном из предыдущих выпусков астроновостей [2].

С тех пор было обнаружено еще пять таких объектов, включая два новых. Результаты исследования опубликованы в The Astrophysical Journal [3]. Белые карлики представляют собой конечную стадию эволюции большинства звезд, похожих на наше Солнце. После исчерпания термоядерного топлива звезда сбрасывает внешние слои и превращается в компактный объект, светящийся остаточным теплом. Он размером примерно с Землю, а по массе сопоставим с массой Солнца. Однако даже среди белых карликов встречаются необычные экземпляры, изучение которых помогает глубже понять процессы, происходящие внутри звезд.

Так называемые двуликие белые карлики образуют новый класс этих загадочных объектов с необычной особенностью: их спектральные характеристики периодически меняются от типа DA (атмосферы преимущественно водородные) до типа DB (гелий преобладает).

Исследователи наблюдали два кандидата в такие двойные системы. Первый из них, обозначаемый как SDSS J084716.21+484220.40, демонстрирует четкую смену спектрального типа каждые шесть с половиной или восемь с половиной часов. Второй кандидат, SDSS J085618.94+161103.6 (LB8915), также показывает признаки неоднородности атмосферного состава.

Для объяснения этих изменений была предложена модель, согласно которой вращение звезды вокруг оси приводит к смене видимой с Земли стороны ее поверхности, что периодически меняет и наблюдаемые спектральные характеристики. Но что же стало причиной такой асимметрии распределения элементов в атмосфере белого карлика? Обычные белые карлики имеют однородную атмосферу. Водород как более легкий элемент со временем поднимается к поверхности, а гелий «тонет». Однако у двуликих белых карликов этот процесс нарушается из-за магнитных полей. По мнению исследователей, именно магнитные поля подавляют конвекцию — перемешивание вещества в атмосфере, — что и приводит в итоге к образованию однородных по своему составу пятен.

Ученые планируют найти больше двуликих белых карликов с помощью телескопов нового поколения, таких как Обсерватория имени Веры Рубин. Это поможет понять, как часто магнетизм влияет на звездную эволюцию и могут ли такие объекты служить «стандартными свечами» для измерения расстояний во Вселенной.

Белые карлики с неоднородными атмосферами — это не просто космическая диковинка, обнаружение и изучение подобных объектов может открыть новую главу в исследованиях магнетизма, конвекции и звездных эволюций.

2. www.trv-science.ru/2023/07/astronovosti-25-jul/

3. iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/adbd3a

«Хаббл» наблюдает галактику Сомбреро

В ознаменование 35-летия космического телескопа «Хаббл» Европейское космическое агентство (ESA) представляет новую серию изображений, в которой уже известные фотографии, сделанные «Хабблом», дополнены самыми свежими данными и современными методами обработки [4].

Первым в этой серии стало изображение NGC 346, которое вызвало огромный интерес у любителей астрономии. На этом снимке, созданном с помощью новых технологий, можно разглядеть более мелкие детали диска галактики, а также множество звезд и галактик на фоне.

Галактика Сомбреро, расположенная на расстоянии примерно 30 млн световых лет от нас в созвездии Девы, очень хорошо узнаваема. Мы видим ее почти что «с ребра», ее мягко светящаяся выпуклость и четко очерченный диск напоминают округлую макушку и широкие поля мексиканской шляпы, в честь которой она и получила свое название.

Несмотря на обилие звезд, галактика Сомбреро, как ни странно, не является активным центром звездообразования. Ежегодно в ее узловатом пыльном диске образуется менее одной солнечной массы звезд. Даже центральная сверхмассивная черная дыра, которая при массе в 9 млрд солнечных масс более чем в 2000 раз массивнее центральной черной дыры Млечного Пути, ведет себя довольно спокойно. Галактика слишком тусклая, чтобы ее можно было увидеть невооруженным глазом, но ее можно легко разглядеть в небольшой любительский телескоп. Если смотреть на нее с Земли, то она простирается на расстояние, примерно равное одной трети диаметра полной Луны. Размер галактики на небе слишком велик, чтобы поместиться в узком поле зрения «Хаббла», поэтому это изображение на самом деле представляет собой мозаику из нескольких снимков, наложенных друг на друга.

Одна из особенностей, делающих эту галактику особенно примечательной, — угол обзора, который составляет всего шесть градусов от экватора галактики. С этой точки зрения замысловатые скопления и нити пыли выделяются на фоне блестящего белого ядра и выпуклости галактики, создавая эффект, похожий на Сатурн и его кольца, но в эпическом галактическом масштабе.

Однако именно из-за этого экстремального угла обзора трудно различить собственную структуру галактики. Неясно, является ли она спиральной галактикой, как наш Млечный Путь, или эллиптической. Интересно, что диск Сомбреро выглядит как типичный диск спиральной галактики, ее сфероидальная выпуклость и гало типичны для эллиптической, сочетание же этих двух компонентов ставит астрономов в тупик.

«Хаббл» использовался и для изучения других параметров галактики Сомбреро, оценивалось, в частности, содержание «металлов» — элементов тяжелее гелия — как в ее звездах, так и в обширном гало. Такие исследования помогают астрономам лучше понять историю галактики и, возможно, выяснить, объединялась ли она с другими галактиками в прошлом.

В случае с Сомбреро чрезвычайно богатые «металлами» звезды в гало указывают на возможное слияние с массивной галактикой несколько миллиардов лет назад. Древнее столкновение галактик, на которое указывают чувствительные инструменты «Хаббла», как раз и может объяснить необычный внешний вид галактики Сомбреро.

4. science.nasa.gov/missions/hubble/hubble-provides-new-view-of-galactic-favorite/

Исследование ультрадиффузной галактики NGC 5846-UDG1

Ультрадиффузные галактики — это галактики с очень низкой плотностью. Самые крупные из них по размеру сравнимы с Млечным Путем, но содержат лишь около 1% звезд от их количества в нашей галактике. Происхождение ультрадиффузных галактик до сих пор остается загадкой для ученых, которые всё еще пытаются найти удовлетворительное объяснение тому, почему эти тусклые, но обширные образования не разрываются на части под действием приливных сил.

Шаровые скопления — это, наоборот, плотные группы звезд, которые вращаются вокруг галактик и тесно связаны между собой. Астрономы считают их естественными лабораториями для изучения эволюции звездных систем. В частности, шаровые скопления помогают исследователям лучше понять формирование, историю и эволюцию галактик раннего типа, поскольку их происхождение, вероятно, связано с периодами интенсивного образования протозвезд.

Астрономы использовали телескоп «Кек II» для изучения системы шаровых скоплений в ультрадиффузной галактике NGC 5846-UDG1. Результаты работы опубликованы на сервере препринтов arXiv.org [5].

NGC 5846-UDG1 — это ультрадиффузная галактика в группе галактик NGC 5846, которая находится примерно в 81,5 млн световых лет от Земли. Ее эффективный радиус составляет около 6200 световых лет, а масса входящих в нее звезд — около 120 млн солнечных масс. Предыдущие исследования NGC 5846-UDG1 показали наличие там обширной системы шаровых скоплений, включающей около 50 объектов, но надежно подтверждено было лишь существование одного из них.

Теперь выясняется, что по крайней мере 19 шаровых скоплений наверняка являются частью NGC 5846-UDG1. Таким образом, в общей сложности 20 скоплений были спектроскопически подтверждены как часть NGC 5846-UDG1, и примерно 9% звездного света этого скопления приходится на эти подтвержденные скопления.

Средняя скорость подтвержденной части скопления галактик составила 2153,9 км/с, а дисперсия скоростей — около 29,8 км/с. Оказалось, что дисперсия скоростей увеличивается с ростом яркости скоплений.

Основываясь на этих новых данных, исследователи оценили динамическую массу NGC 5846-UDG1, которая составила 2,09 млрд солнечных масс в пределах спроецированного радиуса половины светового года галактики. Общая масса гало NGC 5846-UDG1 оценивается примерно в 270 млрд солнечных масс.

В заключение авторы статьи приходят к выводу, что богатая система шаровых скоплений, чрезмерно массивное гало и высокая доля яркости шаровых скоплений позволяют предположить, что NGC 5846-UDG1 — это галактика, которая в процессе своей эволюции не смогла сформироваться полностью. Возможно, она образовалась в результате короткого и интенсивного периода звездообразования, который происходил в основном в шаровых скоплениях.

5. arxiv.org/abs/2504.03132

Изображение номера — Мессье 77

Мессье 77 — спиральная галактика с перемычкой, расположенная примерно в 47 млн световых лет от нас. Она содержит активное галактическое ядро (AGN), которое ионизирует газ в своем диске и гало. Это ближайшая к нам сейфертовская галактика второго типа, она считается прототипом этого класса. Диаметр галактики оценивается в 90 тыс. световых лет, а ее масса составляет около 1 трлн солнечных масс.

Алексей Кудря