Cloud-9: окно в темную Вселенную
Международная исследовательская группа с помощью космического телескопа «Хаббл» и наземных радиообсерваторий обнаружила новый тип астрофизического объекта — полностью лишенное звезд газовое облако, доминирующее по массе за счет темной материи. Объект получил обозначение Cloud-9 (по одноименной песне Джорджа Харрисона? — Прим. ред.). По мнению ученых, это реликт процесса раннего формирования галактик — своего рода неудавшаяся галактика, которая не успела или не смогла образовать звезд. Подобный объект предсказывала теория ΛCDM: многочисленные маломассивные гало темной материи должны существовать в избытке, но лишь часть из них достаточно массивна, чтобы формировать видимые галактики. Cloud-9 стал первым убедительным наблюдательным подтверждением этой идеи. Результаты опубликованы в Astrophysical Journal Letters [1] и на сервере препринтов arXiv.org [2].
Облако Cloud-9 было выявлено в радиодиапазоне при обзоре неба 500-метровым телескопом FAST (Китай) еще несколько лет назад, находку подтвердили наблюдения радиотелескопа Грин-Бэнк и VLA. Дальнейшие глубокие оптические съемки «Хаббла» не обнаружили в облаке ни одной звезды. На иллюстрации внизу показана область неба, где находится Cloud-9, в радиодиапазоне. Фиолетовым цветом отмечено излучение нейтрального водорода (21 см), пунктиром — область поиска звезд. Внутри этого круга «Хаббл» зафиксировал только фоновые галактики. Такие наблюдения исключили лежащую на поверхности гипотезу о слабой карликовой галактике.
Радиоданные позволяют оценить физические параметры Cloud-9. Ядро облака компактно (диаметр — порядка 4,9 тыс. световых лет) и практически сферично. Молекулярный водород, казалось бы, «давит» газом, однако для равновесия требуется значительно бо́льшая масса. Моделирование показало, что Cloud-9 заключено в гало темной материи. Такие свойства резко отличают Cloud-9 от обычных водородных облаков вблизи Млечного Пути: последние крупнее, неправильной формы, и их динамика определяется локальными процессами.
Cloud-9 расположен в окрестностях спиральной галактики M94 на расстоянии ~4,4 Мпк и движется почти так же, как сама M94. Это указывает на возможную гравитационную связь облака с галактикой. В высоком разрешении контуры газа выглядят слегка искаженными — признак воздействия внешнего окружения, возможно, через давление газа M94 на движущееся облако. Такая среда могла бы унести часть газа, однако пока облако сохраняет компактность.
Cloud-9 относится к теоретически предсказанному классу RЕLHICs (RЕionization-Limited HI Clouds, облаков H I, ограниченных реионизацией). После эпохи космической реионизации (когда фон ультрафиолета ионизировал большую часть межгалактического газа) только гало темной материи выше критической массы могли создавать условия для эффективного охлаждения газа и рождать звезды. Меньшие по массе гало удерживали часть газа, но не создавали условия для звездообразования, оставаясь «темными». Cloud-9 точно попадает в эту узкую нишу: его масса чуть ниже порога, достаточного для звездообразования, поэтому газ там стабильно сохраняется без яркого света молодых звезд.
Открытие Cloud-9 служит обоснованием возможного существования множества таких объектов, которые пока не открыты. Модели Вселенной ΛCDM предсказывали множество гало без звезд, которые традиционные оптические обзоры пропускали. В целом Cloud-9 открывает «окно в темную Вселенную», позволяя впервые наблюдательно исследовать крупное газовое облако, практически полностью состоящее из темного вещества в его первозданном виде, без искажений от процессов звездообразования.
1. iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae1584
Сиварха — спутница Бетельгейзе
Красный сверхгигант Бетельгейзе, яркая звезда в созвездии Ориона, на протяжении десятилетий демонстрировала сложное поведение. Наблюдение ее характеристик позволило выделить два основных цикла. Короткий, продолжительностью около 400 суток, удовлетворительно объясняется пульсациями звезды. По поводу другого, длинного, составляющего около 2 000 суток, велись дискуссии. Были гипотезы о том, что он обусловлен крупномасштабной конвекцией, образованием пылевых облаков, магнитной активностью или наличием звезды-компаньона. В пользу последней версии говорит как анализ вековых изменений лучевой скорости и блеска звезды, так и недавно полученные данные спекл-интерферометрии на телескопе Gemini North 1, в которых, вероятно, виден сам компаньон. Гипотетическая звезда получила название Сиварха, что в переводе означает «Ее браслет».
Новое исследование [3], основанное на многолетних спектральных наблюдениях, предоставляет прямое свидетельство влияния такого компаньона на протяженную атмосферу сверхгиганта. Анализ данных, полученных с помощью спектрографов высокого разрешения HERMES (на телескопе Меркатора, обсерватория Роке-де-лос-Мучачос, Канары, Испания) и TRES (телескоп Тиллингаста, обсерватория имени Уиппла в Аризоне), а также космического телескопа «Хаббл», позволил выявить характерные изменения, синхронизированные с орбитальным движением гипотетического спутника. Ключевым объектом изучения стали узкие околозвездные линии поглощения марганца в оптическом диапазоне, а также профили ультрафиолетовых линий железа, кремния и магния, формирующихся в хромосфере.
Результаты показали четкую модуляцию параметров этих линий с периодом ≈2000 дней. Эквивалентная ширина околозвездных линий марганца достигает минимума, когда звезда-компаньон находится в фазе транзита перед диском Бетельгейзе. После этого поглощение постепенно усиливается, достигая максимума вблизи фазы, когда спутник скрывается за звездой, а затем снова ослабевает.
При принятой массе Бетельгейзе Ma ~17,5 M⊙ масса компаньона составляет Mb ≲ 1,25 M⊙. Предпочтительное значение, полученное с помощью метода лучевых скоростей, составляет 0,6 M⊙. Тогда большая полуось компаньона будет равна a ≈ 1818 R⊙ ≈ 8,45 а. е. Соотношение орбиты и радиуса звезды не зависит от расстояния, поскольку определяется отношением периода основной моды к периоду долгопериодической переменной. Орбитальная скорость составляет ~43,1 км/с. По наблюдениям, Сиварха, вероятно, относится к спектральному классу F.
Двигаясь в верхних слоях хромосферы Бетельгейзе, Сиварха создает след, или «кильватерную струю» в разреженной атмосфере сверхгиганта. Именно этот процесс, по-видимому, и лежит в основе долгопериодических фотометрических вариаций Бетельгейзе.
Следующие наблюдения, запланированные на момент следующего появления компаньона из-за диска звезды в 2027 году, позволят конкретизировать структуру следа и в целом уточнить характеристики звезды-компаньона.
3. arxiv.org/html/2601.00470v1
Астероид с рекордной скоростью вращения
Обсерватория имени Веры Рубин (Vera C. Rubin Observatory) представила первые научные результаты наблюдений на ее уникальной широкоугольной камере LSST [4]. В апреле и мае 2025 года в ходе ранней инженерной фазы телескоп получил серию изображений, что позволило открыть 2 103 неизвестных ранее астероида. Для около 2 000 из них удалось оценить периоды вращения, для 76 объектов они были определены надежно, и 19 астероидов классифицированы как сверхбыстрые.
Особое внимание привлек объект из главного пояса астероидов 2025 MN45. Его диаметр — около 710 м, а период вращения — 1,88 минуты. Это рекорд для объектов диаметром более 0,5 км, известных на сегодня. Обнаружены и другие примечательные объекты с периодами от 1,9 до 16 минут.
Обнаружить и измерить скорость астероидов удалось благодаря уникальной комбинации светосилы телескопа (f/1,2) и скорости съемки, достигающей одного кадра за каждые 40 секунд. Это позволяет фиксировать быстрые изменения блеска у очень тусклых объектов. Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal Letters [5].
Скорость вращения астероида — ключевой параметр, по которому можно судить о его внутренней структуре и прочности. Для объектов главного пояса существует теоретический предел вращения — 2,2 часа. Предел относится к астероидам, представляющим собой гравитационно связанное скопление обломков — при его превышении они должны разрушиться под действием центробежных сил. Однако 19 упомянутых выше астероидов вращаются быстрее. Следовательно, они не могут быть «рыхлыми», а должны обладать значительной внутренней прочностью, характерной для монолитных или сильно сцементированных пород. Расчеты показывают, что для сохранения целостности астероид 2025 MN45 должен иметь прочность, сравнимую с глиной или скалой.
До сих пор большинство известных сверхбыстрых вращающихся астероидов были околоземными объектами, наблюдения за которыми технически проще из-за их относительной близости. Из 19 сверхбыстрых объектов, обнаруженных Обсерваторией имени Веры Рубин, 18 принадлежат Главному поясу, и только один — к околоземной группе. Это указывает на способность обсерватории изучать популяцию быстровращающихся астероидов на значительно бо́льших расстояниях.
Эти первые результаты представляют собой лишь «анонс» возможностей обсерватории. Когда начнется полномасштабный десятилетний обзор неба Legacy Survey of Space and Time (LSST), систематические и повторяющиеся наблюдения позволят не только обнаруживать, но и детально характеризовать десятки тысяч новых малых тел.
4. noirlab.edu/public/news/noirlab2601/
5. iopscience.iop.org/article/10.3847/2041–8213/ae2a30
Многоканальная карта небесного свода
Космический телескоп SPHEREx впервые создал панораму неба в инфракрасном диапазоне. В декабре 2025 года миссия SPHEREx закончила съемку всего небесного свода с детальным спектральным покрытием. Аппарат NASA, запущенный в марте 2025 года, сделал снимки по 102 инфракрасным каналам. Каждый такой канал соответствует разной длине волны света, невидимой невооруженным глазом, и выделяет различные компоненты Вселенной. Высокое спектральное разрешение позволяет увидеть детали, невидимые в обычном диапазоне, например холодную межзвездную пыль и ледяные облака в Млечном Пути, а также следы ранней истории Вселенной [7].
SPHEREx облетает Землю по полярной орбите примерно 14 раз в сутки и последовательно снимает полосы неба. За день он делает около 3 600 кадров, а за шесть месяцев охватывает всю небесную сферу. Аппарат использует шесть детекторов со специальными градиентными фильтрами (каждый фильтр дает 17 узких спектральных каналов), что в сумме обеспечивает 102 независимых канала. Каждый канал по-разному фиксирует энергию объектов: так, плотные облака межзвездной пыли ярко светят в одних длинах волн и почти не видны в других. Такой многоспектральный подход дает богатую информацию о физике галактик, звезд и межзвездной среды, позволяя изучать их свойства в деталях [8].
По числу каналов наблюдения SPHEREx превосходит прежние обзоры всего неба. Например, миссия WISE проводила инфракрасную съемку лишь в нескольких полосах [9]. Есть и другие ИК-телескопы, способные делать измерения в широком диапазоне, но фиксирующие лишь узкие фрагменты неба. Комбинация очень широкого поля обзора и сотен спектральных каналов делает карту SPHEREx уникальной. Полученные данные позволят построить трехмерную карту распределения сотен миллионов галактик с определением их положения на небе, а также расстояний до них.
Научные задачи SPHEREx связаны в первую очередь с крупномасштабной структурой Вселенной и ее ранней историей. Кроме того, миссия поможет узнать, как менялись свойства галактик за почти 14 млрд лет существования Вселенной, анализируя их характеристики.
Новая панорамная карта охватывает также звездное население Млечного Пути. Она позволяет изучить распределение газов, пыли, воды, различных углеводородов и органических соединений, важных для звездо- и планетообразования. Первый многоканальный каталог SPHEREx уже опубликован и доступен исследователям [10]. В течение основной двухлетней миссии телескоп выполнит еще три полных обзора неба. Совмещение этих данных повысит общую чувствительность и позволит обнаруживать более тусклые и удаленные объекты. Предполагается, что новый многоспектральный набор данных станет важным ресурсом в космологических исследованиях, астрофизике и планетологии.
9. science.nasa.gov/mission/neowise/
10. irsa.ipac.caltech.edu/applications/spherex/search-spectral-images
Высечено в созвездии Скульптора
Изображение этого номера — галактика NGC 613. Она расположена в созвездии Скульптора на расстоянии 67 млн световых лет от нас и была впервые обнаруженная Уильямом Гершелем в 1798 году. Этот снимок сделан телескопом «Хаббл».
NGC 613 является прекрасным примером спиральной галактики с перемычкой («баром»). Ее легко отличить благодаря четко выраженной центральной перемычке и длинным рукавам, которые свободно обвиваются вокруг ядра. Как показали исследования, около двух третей спиральных галактик, включая нашу собственную галактику Млечный Путь, имеют перемычку.
Недавние исследования показали, что в современных галактиках перемычки встречаются чаще, чем в прошлом, что дает нам важную информацию о формировании и эволюции галактик.
Алексей Кудря
1 www.trv-science.ru/2025/07/astronovosti-jul-29/
Загрузка...