Протозвезды туманности "Розетка"
Туманность Розетка — область активного звездообразования в созвездии Единорога, где гигантские облака водорода и пыли под действием гравитации сжимаются, формируя новые светила.
Развернуть
–
Туманность Розетка — область активного звездообразования в созвездии Единорога, где гигантские облака водорода и пыли под действием гравитации сжимаются, формируя новые светила.
Перед вами составное изображение центральной области Млечного Пути, созданное на основе наблюдений в радио- и рентгеновском диапазонах.
В таком виде галактическое ядро предстает чрезвычайно активной областью, наполненной раскаленным газом, плотными пылевыми облаками и следами мощных энергетических процессов.
В центре нашей Галактики царят одни из самых экстремальных условий, какие только можно представить. Здесь находятся протяженные газовые структуры, нагретые до миллионов градусов, остатки звездных взрывов и сверхмассивная черная дыра Стрелец A*, связанная с ядром Млечного Пути.
Особую выразительность этому изображению придают гигантские вытянутые структуры, поднимающиеся над центральной областью. Они наглядно показывают, что процессы в галактическом ядре могут влиять на окружающую среду на расстояниях в сотни световых лет.
Составные изображения дают возможность увидеть более полную картину мира, большая часть которой скрыта от наших органов чувств. Обходя эти ограничения с помощью технологий, ученые лучше понимают эволюцию галактик, а значит — и Вселенной в целом.
Изображение было обнародовано 4 июня 2018 года.
В ходе пилотируемой миссии NASA "Артемида-2" был сделан впечатляющий снимок лунного затмения, который озадачил многих. Все дело в том, что темный диск Луны усеян множеством ярких точек, создающих впечатление, будто на ее поверхности горят огни — если не целых городов, то как минимум баз постоянного присутствия людей. Но все куда прозаичнее.
На самом деле эти светящиеся точки — не реальные источники света на Луне. Это так называемые горячие пиксели — артефакты, возникающие на матрице цифровой камеры. Чтобы получить качественный снимок затмения в условиях крайне низкой освещенности, камеру настроили на высокую светочувствительность. Большое значение параметра ISO, определяющего чувствительность сенсора к свету, позволило запечатлеть детали в темноте, но одновременно усилило цифровой шум — случайные светлые точки, появляющиеся на изображении.
Однако в космосе на фотосъемку влияет еще один фактор, с которым люди на Земле почти не сталкиваются, — космические лучи. Это потоки высокоэнергетических частиц, главным образом протонов и ядер атомов, которые непрерывно пронизывают космическое пространство. Часть из них приходит от Солнца, часть рождается при вспышках сверхновых и других мощных процессах далеко за пределами Солнечной системы. Пройдя через корпус космического корабля "Орион" и матрицу камеры, они оставили энергетические следы на сенсоре. Каждый такой след выглядит как яркая точка на снимке.
Для аппаратуры это в основном источник незначительных помех и редких сбоев, а для человека при длительном воздействии — серьезный фактор риска: космическое излучение повреждает клетки и ДНК, повышает вероятность рака, катаракты и может приводить к нарушениям в работе нервной и сердечно-сосудистой систем. Кстати, фантазеры, рассуждающие о колониях на Луне, Марсе и у черта на куличках, почему-то этот фактор обходят стороной.
Мы, живя на Земле, защищены от большей части космических лучей благодаря плотной атмосфере и магнитосфере. Поэтому астрофотографы с подобной проблемой почти не сталкиваются. Но в открытом космосе высокоэнергетические частицы воздействуют на аппаратуру гораздо сильнее. Чем дольше выдержка и выше светочувствительность камеры, тем заметнее этот эффект. Именно поэтому на снимке затмения от "Артемиды-2" оказалось так много ложных световых точек.
Таким образом, этот кадр, несмотря на всю его эстетическую привлекательность, служит важным напоминанием о том, насколько суровы и опасны условия за пределами нашей родной планеты.
На протяжении тысячелетий звезды казались людям лишь яркими точками на черном полотне ночного неба. Даже после изобретения телескопа астрономы не могли рассмотреть детали их поверхности: из-за колоссальных расстояний все звезды — не считая Солнца — продолжали выглядеть как крошечные источники света без хоть сколько-нибудь различимой структуры.
Лишь в последние десятилетия развитие технологий позволило получить изображения дисков некоторых звезд, и Антарес стал одним из первых объектов, чья поверхность была детально изучена.
Антарес — ярчайшая звезда в созвездии Скорпиона и один из самых известных красных сверхгигантов на небе. Его название происходит от древнегреческого "Анти-Арес", то есть "соперник Марса". Такое имя звезда получила из-за красновато-оранжевого цвета, напоминающего окраску планеты. От Земли Антарес отделяют примерно 550 световых лет.
Антарес — умирающая звезда, которая уже давно исчерпала запасы водорода в своем ядре и раздулась до гигантских размеров. По оценкам астрономов, в течение нескольких или тысяч лет это далекое светило завершит свой эволюционный путь грандиозной вспышкой сверхновой — взорвется.
Антарес примерно в 700 раз больше нашего Солнца. Если бы эта звезда оказалась в центре Солнечной системы, ее внешние оболочки простирались бы далеко за орбиту Марса, достигая пояса астероидов. Все планеты земной группы, включая Меркурий, Венеру, Землю и Марс, были бы поглощены этим сверхгигантом.
Несмотря на столь колоссальные размеры, масса Антареса всего в 12 раз больше массы Солнца. Это говорит о том, что вещество звезды крайне разрежено. Однако планеты, оказавшиеся внутри ее оболочки, все равно не уцелели бы: высокая температура и потоки раскаленной плазмы быстро разрушили бы их.
Красный цвет Антареса обусловлен относительно низкой температурой его поверхности — около 3 400 градусов Цельсия. Для сравнения, поверхность Солнца разогрета примерно до 5 500 градусов. При такой температуре звезда излучает преимущественно в красной и инфракрасной частях спектра, что и придает ей характерный оттенок. Низкая температура указывает на то, что звезда пребывает на очень поздней стадии эволюции. Связано это с тем, что, когда массивная звезда исчерпывает запасы водорода в ядре, она начинает сжигать гелий, углерод и другие более тяжелые элементы, появившиеся в ходе нуклеосинтеза. Это приводит к расширению звезды и охлаждению ее поверхности.
Именно колоссальный размер Антареса позволил астрономам впервые получить детальное изображение его диска. Для этого ученые использовали комплекс Очень Большого Телескопа (VLT) Европейской южной обсерватории в Чили. Когда его телескопы работают совместно в режиме интерферометра (VLTI), они фактически превращаются в один огромный супертелескоп с разрешением, достаточным для того, чтобы различить структуру звездного диска.
На полученном изображении видны неоднородности на поверхности Антареса — яркие и темные области, вызванные конвекцией и движением газа в звездной атмосфере. Это гигантские ячейки горячего и холодного вещества, поднимающиеся из глубин и опускающиеся обратно, подобно кипящей воде, только в несопоставимо больших масштабах.
Наблюдения за Антаресом не только демонстрируют возможности современной астрономии, но и дают ключ к пониманию последних этапов жизни массивных звезд. Красные сверхгиганты — это звезды, стоящие на пороге катастрофы. В объектах такого рода идут термоядерные реакции синтеза все более тяжелых элементов, предел которых определяется накоплением в ядре железа. Железо не может участвовать в термоядерном синтезе с выделением энергии, поэтому система теряет стабильность — хрупкий баланс между внутренним давлением и гравитационным сжатием нарушается. За доли секунды ядро коллапсирует, а затем звезда взрывается, разбрасывая свое вещество по окружающему пространству.
Когда звезда Антарес взорвется, ее вспышку можно будет наблюдать даже днем невооруженным глазом в течение нескольких недель или месяцев. Взрыв обогатит окружающее пространство тяжелыми элементами, из которых со временем сформируются звезды следующего поколения и планеты.
В донных отложениях Тихого, Атлантического и Индийского океанов ученые обнаружили изотоп железа-60 — радиоактивный элемент с периодом полураспада около 2,6 миллиона лет.
В заметных количествах этот изотоп естественным образом на Земле не образуется: он синтезируется в недрах массивных звезд в процессе нуклеосинтеза, а его образование может дополнительно усиливаться на стадии вспышки сверхновой, которая затем разносит железо-60 по космическому пространству. Присутствие этого изотопа в океанских отложениях возрастом в несколько миллионов лет указывает на то, что в прошлом до Земли доходило вещество, выброшенное относительно близкими сверхновыми.
Вспышка сверхновой происходит, когда массивная звезда исчерпывает запасы ядерного топлива, теряет способность поддерживать равновесие между внутренним давлением и собственной гравитацией, после чего ее ядро стремительно коллапсирует, а внешние слои выбрасываются в окружающее пространство.
Некоторые ученые предполагают, что близкие сверхновые могли сыграть важную роль в эволюции жизни на Земле. Всплеск космического излучения теоретически мог не только повлиять на климат, но и увеличить мутационную нагрузку у живых организмов.
Любопытно, что появление в донных отложениях железа-60 по времени совпадает с заметными изменениями в земной биосфере, однако прямая причинно-следственная связь между этими событиями пока остается предметом научной дискуссии.
14 января 2005 года произошло одно из самых впечатляющих событий в истории исследования Солнечной системы: спускаемый модуль ESA "Гюйгенс" совершил посадку на Титане — крупнейшем спутнике Сатурна и единственном, кроме Земли, мире с плотной атмосферой и жидкостью на поверхности.
Невысокие, худые серые гуманоиды с непропорционально большими головами и черными глазами — узнаваемый и очень устойчивый образ инопланетян, порожденный массовой культурой. Однако ученые, занимающиеся поиском внеземного разума, считают, что в реальности встреча с чем-то подобным крайне маловероятна.
Главный астроном и директор Центра исследований SETI — организации, занимающейся проектами и инициативами по поиску внеземных цивилизаций и возможному контакту с ними, — Сет Шостак и его коллеги сходятся во мнении, что при первом контакте с внеземным разумом человечество, скорее всего, столкнется не с биологическими существами, а с формой искусственного интеллекта.
По мнению Шостака, вероятность существования разумной жизни в нашей Галактике довольно высока. Однако из этого вовсе не следует, что представители таких цивилизаций по каким-то причинам посещают именно Землю и бороздят наше небо.
"Очень вероятно, что в Млечном Пути существуют другие разумные цивилизации, — говорит Шостак. — Но я сомневаюсь, что они уже летают в нашем воздушном пространстве".
И тем не менее ученый убежден, что в обозримом будущем человечество получит не только убедительные доказательства существования внеземного разума, но и, возможно, даже установит с ним контакт.
Шостак предполагает, что развитые цивилизации, которые на миллионы лет старше нас, могли давно выйти за пределы биологической формы существования. Их интеллект и сознание могут быть реализованы не в нервной ткани и не в мозге, а в искусственных вычислительных системах. Такое решение позволяет достичь условного бессмертия и дает возможность "прокачивать" интеллектуальные возможности без необходимости тратить годы и десятилетия на обретение тех или иных знаний и навыков.
"Любые существа, способные путешествовать между звездами, скорее всего, уже давно перешли от биологического разума к машинному", — считает он.
Космос — это доминирование пустоты. Межзвездные расстояния просто колоссальны. Даже ближайшие к Солнечной системе звезды находятся в нескольких световых годах от нас, а большинство потенциально обитаемых экзопланет — в десятках или сотнях световых лет.
Поскольку в этой Вселенной ничто не может двигаться быстрее* света, межзвездные перелеты будут занимать тысячи, десятки тысяч и даже миллионы лет.
*Это фундаментальное ограничение мироздания, которое невозможно обойти, даже если очень хочется. Сверхсветовое движение нарушало бы причинно-следственные связи: в ряде случаев следствие могло бы возникать раньше причины. Фактически это открывало бы возможность сценариев, близких к путешествиям во времени, а значит — и к появлению логических парадоксов.
Биологические существа едва ли способны участвовать в таких путешествиях. Этому мешают ограниченный срок жизни, необходимость создания сложных систем жизнеобеспечения, которые должны работать без обслуживания тысячи или даже миллионы лет, а также высокая уязвимость перед внешними угрозами космической среды.
Речь идет о мощном космическом излучении, потоках высокоэнергетических частиц, вспышках сверхновых, ударных волнах и постоянной опасности столкновения с микрометеоритами. Даже при наличии какой-нибудь футуристической защиты такие факторы делают сверхдолгие межзвездные путешествия губительными для любой биологической формы жизни.
А вот для машинных форм интеллекта эти ограничения уже не столь критичны. Они могут существовать практически неограниченно долго, переносить экстремальные условия без риска облучения, лучевой болезни или рака, а также не нуждаются в сложных системах жизнеобеспечения и колоссальных запасах продовольствия.
Человечество только начинает развивать искусственный интеллект, но уже сегодня многие исследователи уверены, что в ближайшие десятилетия машины превзойдут человека в решении любых интеллектуальных задач. То есть мы делаем уверенные шаги к созданию преемника нашего вида, который сможет не только колонизировать Марс и спутники газовых гигантов, но и однажды отправиться к далеким звездам.
Если подобный переход возможен для нас, то цивилизации, которые появились на миллионы лет раньше, могли пройти этот этап задолго до появления первых людей на Земле.
В таком случае по Млечному Пути могут путешествовать не биологические существа, а некогда созданные ими интеллектуальные системы — автономные машины или цифровые формы разума.
Перед вами одна из самых впечатляющих особенностей рельефа, обнаруженных на комете 67P/Чурюмова — Герасименко.
Этот гигантский обрыв, известный как скала Хатхор, возвышается примерно на 900 метров — и это в условиях крайне слабой гравитации. Для сравнения: высота "Бурдж-Халифа", самого высокого сооружения на Земле, составляет 828 метров.
Поверхность скалы испещрена трещинами и покрыта осыпями. Это следствие постоянной "работы" Солнца: при сближении с ним лед внутри кометы сублимирует — переходит из твердого состояния сразу в газообразное. Газ вырывается наружу и буквально разрыхляет поверхность, разбрасывая материал, который сначала взмывает вверх, а затем очень медленно оседает.
Со временем такие процессы меняют форму целых участков ядра, являясь неотъемлемой частью постепенного и необратимого разрушения кометы.
Снимок был получен космическим аппаратом ESA "Розетта", который изучал комету 67P/Чурюмова — Герасименко с 6 августа 2014 года по 30 сентября 2016 года.
NGC 6872 — крупнейшая из известных спиральных галактик в наблюдаемой Вселенной, расположенная в созвездии Павлина на расстоянии около 212 миллионов световых лет от Земли.
© ESO/VLT
Ее максимальный размер от края до края вытянутых спиральных рукавов достигает 717 000 световых лет. Для сравнения: диаметр Млечного Пути — примерно 100 000 световых лет.
Исполинские размеры объясняются гравитационным взаимодействием с соседней линзовидной галактикой IC 4970, диаметр которой оценивается в 151 000 световых лет. Время от времени она проходит рядом и буквально вытягивает спиральные рукава NGC 6872, смещая мощные потоки газа к периферии. В результате рукава приобрели вытянутую, асимметричную форму, а в них запустилось активное звездообразование.
Линзовидная галактика IC 4970, вытягивающая спиральные рукава NGC 6872 и "подворовывающая" ее газ / © ESO/VLT
Несмотря на колоссальный размер, общая масса NGC 6872, включая гало темной материи, сопоставима с массами других крупных спиральных галактик, включая Млечный Путь. Большая часть гигантского "объема" NGC 6872 представлена чрезвычайно разреженными газопылевыми облаками и молодыми звездными скоплениями, а не плотным звездным населением.
NGC 6872 — яркий пример того, что гравитационные взаимодействия способны радикально изменить форму и масштаб галактики, но при этом не превращая ее в нечто принципиально иное. Но эта стабильность временна. NGC 6872 и IC 4970 уже гравитационно связаны и, согласно моделированию, в далеком будущем их ожидает слияние в одну галактику. Сейчас же мы наблюдаем раннюю стадию этого процесса с предсказуемым финалом.
Изображение, используемое в статье, было получено 1 октября 2014 года наземным Очень большим телескопом (VLT), находящимся под управлением Европейской южной обсерватории (ESO).
Диона — четвертый по величине спутник Сатурна со средним диаметром 1 123 километра, состоящий преимущественно из водяного льда. Снимок был сделан 21 июня 2015 года космическим аппаратом NASA "Кассини".
Прекрасно виден контраст между светлой ведущей полусферой и более темной задней — здесь расположены знаменитые "белые пряди" (лат. Wispy Terrain): яркие свежие ледяные стены тектонических разломов, протянувшиеся на сотни километров.
Поверхность покрыта бесчисленным множеством разноразмерных кратеров, но в некоторых областях видны следы тектонической активности — горы и уступы высотой до 1,5 километра.
Анализ данных "Кассини" показал, что под ледяной корой Дионы, на глубине около 100 километров, залегает океан жидкой воды. Его глубина оценивается в 40-50 километров. Гравитационные измерения и анализ либрации (медленного колебания) спутника подтверждают, что ледяная кора "плавает" на жидкой воде, окружающей каменное ядро.
Таким образом, Диона — еще один участник клуба "миров с подповерхностными океанами" Солнечной системы и перспективная цель для поиска возможных следов жизни.
Космический аппарат Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) "Акацуки", работавший на орбите Венеры с 7 декабря 2015 года до конца апреля 2024 года, передал тысячи снимков ее атмосферы в разных диапазонах. Эти изображения — ценнейший научный материал, помогающий лучше понять устройство одного из наиболее загадочных миров Солнечной системы.
Миссия "Акацуки" была официально завершена 18 сентября 2025 года после безуспешных попыток восстановить связь с аппаратом, которая была утрачена в конце апреля 2024 года. Несмотря на то, что мы лишились наших "глаз" у второй от Солнца планеты, собранные данные будут анализировать еще много лет.
В видимом свете, который доступен человеческому глазу, Венера выглядит как ровный бело-желтый шар. Но в ультрафиолетовом диапазоне проявляются темные полосы, вихри и гигантские волны. Эти структуры находятся на высоте около 60–70 километров от поверхности, где температура, несмотря на адские условия ниже, составляет примерно −40 градусов Цельсия.
Однако инфракрасные снимки позволяют заглянуть еще глубже. Они фиксируют тепловое излучение нижних слоев атмосферы и даже поверхности, пробивающееся через менее плотные участки облаков. Именно поэтому, рассматривая инфракрасные изображения, создается ощущение, будто планета "светится изнутри".
В статье представлены составные изображения, объединяющие оба диапазона.
Одна из главных особенностей Венеры — так называемая суперротация.
Планета делает один оборот вокруг своей оси за 243 земных дня. Но ее атмосфера движется куда быстрее: в верхних слоях облаков скорость ветра достигает 300–360 км/ч, из-за чего они облетают планету примерно за четверо земных суток.
На снимках "Акацуки" хорошо видны характерные Y-образные структуры. Это не просто эффектный рисунок облаков, а след крупномасштабных атмосферных волн, которые могут быть связаны с переносом энергии и поддержанием сверхбыстрого движения атмосферы.
Почему венерианская атмосфера ведет себя так, до конца не понятно.
Атмосфера Венеры на 96% состоит из углекислого газа. Давление у поверхности примерно в 92 раза выше земного, а средняя температура достигает 460 градусов — этого достаточно, чтобы расплавить олово, свинец и даже цинк.
Облачный слой Венеры образован в основном каплями концентрированной серной кислоты с примесью воды. Он отражает большую часть солнечного света, поэтому Венера — одно из самых ярких небесных тел на ночном небе Земли.
Интересно, что до космической эры Венеру нередко представляли чуть ли не "второй Землей", скрытой под плотной облачностью. Поверхность планеты увидеть было невозможно, поэтому некоторые ученые допускали, что под облаками могут находиться океаны, болота и даже тропические леса.
Эту идею быстро подхватила научная фантастика XX века. Но первые советские аппараты серии "Венера", запускавшиеся в 1960–70-х годах, показали, что под облаками скрываются не девственные джунгли с причудливыми представителями флоры и фауны, а раскаленная каменная пустыня с чудовищным давлением и температурой. Венера стала одним из самых наглядных примеров того, что фантастика не предсказывает будущее, а лишь отражает человеческие ожидания, страхи и мечты своей эпохи.
Венера лишь немного уступает Земле по размеру и массе: ее диаметр меньше примерно на 5%, а масса составляет около 81% земной. Но ее эволюция пошла по совершенно другому пути.
Возможно, в далеком прошлом на поверхности Венеры существовала жидкая вода — вплоть до океанов, а климат был намного мягче нынешнего. Но затем парниковый эффект вышел из-под контроля: планета перегрелась, океаны испарились, а образовавшийся водяной пар начал распадаться под действием солнечного излучения. В результате легкий водород постепенно покинул планету. Одной из возможных причин этого считают бурную вулканическую активность в ранней истории Венеры. Впрочем, полной ясности здесь нет: по другим версиям, Венера могла быть "адским" миром с самого начала.
Изучение Венеры помогает ученым лучше понять, к каким последствиям могут приводить климатические изменения планетарного масштаба — вопреки попыткам малообразованных людей представить эту тему не более чем пустой страшилкой.
Среди множества удивительных снимков Плутона, переданных космическим аппаратом NASA "Новые горизонты" после исторического пролета 14 июля 2015 года, фотография горы Райт занимает особое место.
Изображение этого объекта стало одним из ключевых доказательств того, что карликовая планета на окраине Солнечной системы гораздо активнее, чем предполагалось.
Гора Райт (англ. Wright Mons) — необычное образование, расположенное в юго-западной части Области Томбо, знаменитого светлого региона в форме сердца на поверхности Плутона. Диаметр этого региона составляет около 2 300 километров, и именно здесь обнаружены одни из самых интересных геологических особенностей карликовой планеты.
Сама гора также впечатляет своими размерами: диаметр ее основания составляет примерно 150 километров, а высота — около четырех километров. Для сравнения, высота Эвереста составляет 8 849 метров. На вершине горы Райт находится огромная впадина диаметром 56 километров с характерной бугристой текстурой по краям, что делает ее похожей на кальдеру земных вулканов.
Гора Райт представляет собой криовулкан — гигантское ледяное геологическое образование, которое вместо расплавленной горной породы извергает жидкую и газообразную смесь ("криолаву") из воды, аммиака, азота и метана. При экстремально низких температурах Плутона, в среднем около минус 230 градусов Цельсия, эти вещества ведут себя подобно лаве на Земле.
Криовулканическая активность на столь удаленном небесном теле — крайне неожиданная находка. До миссии "Новые горизонты" многие планетологи были убеждены, что Плутон — мертвый мир, геологическая активность которого давно прекратилась. Обнаружение горы Райт вкупе с другими признаками относительно недавней геологической активности полностью изменило это представление.
Существование криовулканов на Плутоне дает серьезные основания предполагать, что под его ледяной корой скрывается огромный резервуар жидкой воды — возможно, целый подповерхностный океан. Если это так, то в недрах Плутона все еще может сохраняться внутренняя энергия, оставшаяся после его формирования. Кроме того, его недра частично могут разогреваться приливными силами Харона — крупнейшего из пяти спутников.
Гипотезу о наличии подповерхностного океана подкрепляют и другие наблюдения. Например, в Области Томбо практически отсутствуют крупные кратеры, а значит, по космическим меркам поверхность здесь молодая — ей не более 100 миллионов лет. Это означает, что геологические процессы на Плутоне протекали сравнительно недавно и, вероятно, в какой-то форме сохраняются и сейчас.
Регион звездообразования Ро Змееносца — ближайшая к Земле "колыбель звезд", расположенная на расстоянии около 390 световых лет от нас. Сегодня это одна из ключевых целей для изучения зарождения и эволюции солнцеподобных звезд.
На этом снимке, полученном 12 июля 2023 года космическим телескопом NASA "Джеймс Уэбб", охвачена лишь часть огромного облачного комплекса. Именно это позволило добиться высокой детализации: перед нами буквально "анатомия" рождения звезд.
Благодаря высокой чувствительности в инфракрасном диапазоне телескоп смог заглянуть сквозь плотные газопылевые завесы, которые в видимом свете скрывают происходящее в глубине облака. В результате на изображении проявились структуры, которые раньше удавалось наблюдать лишь частично или же предсказывать только теоретически.
На снимке отчетливо видны светящиеся полости, выдутые потоками вещества, плотные нити межзвездной пыли, а также ударные волны — следы бурных процессов, сопровождающих рождение звезд.
Особенно впечатляют мощные потоки плазмы, которые протозвезды — звезды на ранней стадии своей эволюции — выбрасывают в окружающее пространство со скоростью в сотни километров в секунду.
Ро Змееносца — это регион формирования звезд, похожих на Солнце, вместе с их будущими планетными системами. Наблюдения "Джеймса Уэбба" позволяют нам заглянуть в далекое прошлое нашей собственной Солнечной системы.
Благодаря "Джеймсу Уэббу" перед нами один из самых детализированных обзоров подобных областей за всю историю наблюдений. Этот снимок не только завораживает своей красотой, но и дает нам самый подробный на сегодняшний день взгляд на процессы звездообразования.
14 июля 2015 года космический аппарат NASA "Новые горизонты" совершил исторический пролет мимо системы Плутона, передав на Землю беспрецедентный объем данных о карликовой планете и ее спутниках.
При последующем детальном анализе снимков Плутона ученые обнаружили многочисленные дюны, раскинувшиеся на ледяной поверхности этого далекого мира из пояса Койпера.
Эти образования, сосредоточенные преимущественно вблизи горных массивов, обрамляющих знаменитую Равнину Спутника — гигантскую ледяную равнину со средним диаметром 1 492 километра, — сформировались всего за несколько десятков или сотен лет.
По геологическим меркам плутонианские дюны, состоящие из крошечных частиц замерзшего метана, можно назвать "младенцами". Это особенно впечатляет в сравнении с марсианскими дюнами, на формирование которых могут уходить тысячи и даже миллионы лет.
Существование столь молодых дюн говорит о том, что геологическая активность и атмосферные процессы на Плутоне намного интенсивнее, чем считалось ранее. Более того, присутствие дюн однозначно свидетельствует о наличии ветровой активности, способной преображать ландшафт.
На нашей планете подобные образования возникают благодаря эоловому переносу — процессу, при котором ветер перемещает частицы по поверхности, заставляя их рассеиваться, перекатываться, подскакивать, оседать и снова слипаться.
Однако на Плутоне местные ветры слишком слабы для классического эолового переноса. Ученые предполагают, что ключевую роль здесь играет процесс сублимации — прямого перехода льда в газообразное состояние, минуя жидкую фазу. Это явление подбрасывает частицы, а затем нисходящие потоки с окрестных гор подхватывают их и завершают формирование метановых дюн.
Несмотря на колоссальную удаленность от Солнца, Плутон остается поразительно активным небесным телом, хранящим множество тайн. Для их раскрытия NASA планирует организацию целевой миссии "Персефона", но пока это лишь концепция.
Данное составное изображение поверхности Титана было "сшито" из снимков, переданных спускаемым аппаратом Европейского космического агентства (ESA) "Гюйгенс", который 14 января 2005 года совершил мягкую посадку на поверхность этого крупнейшего спутника Сатурна.
Кадры, полученные с высоты от 17 до 8 километров, показывают мир, который с расстояния пугающе похож на земной, но совершенно чуждый нам по химии и условиям.
На снимке видны темные русла, напоминающие земные реки, которые были "прорезаны" жидкими углеводородами (преимущественно метаном и этаном). При температурах около -180 °C метан и этан играют здесь роль воды: испаряются, конденсируются в облака, а после возвращаются на поверхность с дождями.
"Гюйгенс" — единственный аппарат, совершивший посадку во внешней Солнечной системе. Данные, переданные на Землю, подтвердили предсказания ученых: поверхность Титана покрыта органическим "песком" и водяным льдом, твердым как камень, а атмосфера насыщена сложными углеводородами.
На снимке продемонстрирован фрагмент 383-километрового ударного бассейна Гёте, расположенного в северных равнинах Меркурия.
Изображение было получено космическим аппаратом NASA "Мессенджер" (MESSENGER) 29 марта 2012 года в рамках программы высокоразрешающей трехцветной съемки во время расширенной миссии.
На территории бассейна видны одни из самых впечатляющих деформаций на Меркурии: множество складчатых гребней, хребтов и лопастных структур. Последние, вероятно, имеют тектоническое происхождение, но внешне напоминают застывшие потоки лавы — загадка, с которой ученым предстоит разобраться.
Снимок был сделан при очень низком положении Солнца над горизонтом, что привело к удлинению теней и подчеркиванию топографических особенностей региона. Благодаря этому на изображении можно рассмотреть даже крошечные кратеры, испещряющие относительно гладкие равнины бассейна.
Крупный кратер в верхней части изображения находится в зоне вечной тени и содержит радиолокационно-яркий материал, который, скорее всего, является водяным льдом.
"Мессенджер" проработал на орбите Меркурия с 2011 по 2015 год, и за это время он передал более 270 000 изображений и терабайты данных, навсегда изменив наше представление об этом удивительном мире.
На расстоянии около 190 световых лет от Земли находится звезда HD 140283, получившая неофициальное библейское прозвище — Мафусаил. Это имя было выбрано не случайно: по ранним оценкам астрономов, возраст HD 140283 составлял около 14,5 миллиарда лет. Вот только проблема в том, что возраст самой Вселенной оценивается примерно в 13,8 миллиарда лет.
Астрономам эта звезда известна уже давно: она была включена в каталог Генри Дрейпера еще в первой половине XX века. Но по-настоящему знаменитой HD 140283 стала лишь тогда, когда ученые попытались определить ее возраст.
Итак, как же звезда может быть старше мира, в котором существует?
Сразу предупреждаю: это не мистическая история и не фантазия об объекте из других измерений, как любят выдумывать журналисты. Это пример того, как наука ошибается, уточняет данные и постепенно приходит к правильному ответу.
Мафусаил относится к числу очень древних малометалличных звезд. В астрономии "металлами" называют все элементы тяжелее водорода и гелия. Так, железа в HD 140283 примерно в 250 раз меньше, чем в Солнце, а кислорода — примерно в 50 раз.
Это типично для очень старых звезд, сформировавшихся в раннюю эпоху истории Вселенной, когда тяжелых элементов было еще крайне мало. Мафусаил появился спустя сравнительно небольшое время после Большого взрыва, когда космическое пространство было заполнено преимущественно водородом и гелием.
Мафусаил — сравнительно небольшая звезда: ее масса составляет около 0,8 массы Солнца, а радиус — примерно в 2,2 раза больше солнечного. Сейчас она находится на стадии субгиганта — переходного этапа между обычной звездой и красным гигантом. По космическим меркам эта фаза продолжается недолго, поэтому подобные объекты особенно ценны для астрономов: они помогают лучше понять эволюционный путь солнцеподобных звезд и предсказать будущее Солнечной системы.
Еще одна любопытная деталь: Мафусаил движется через окрестности Солнца с очень высокой скоростью — около 300 км/с. Такие скорости характерны для древних звезд гало Млечного Пути. По сути, это гость из самых старых областей нашей Галактики, случайно оказавшийся рядом с Солнечной системой.
Мафусаил — настоящее звездное ископаемое, свидетель ранней Вселенной.
Когда ранние измерения показали, что возраст звезды составляет примерно 14,5 миллиарда лет, тут же посыпались громкие заголовки об "аномалии", "крахе физики", "параллельных мирах", "отмене Большого взрыва" и прочих бессмыслицах.
Но ученые смотрели на ситуацию спокойнее. Они понимали, что проблема, скорее всего, не в устройстве Вселенной, а в точности измерений и несовершенстве существующих звездных моделей.
В 2013 году было опубликовано исследование, основанное на наблюдениях космического телескопа NASA/ESA "Хаббл". С его помощью астрономы очень точно измерили параллакс HD 140283, а значит — и расстояние до звезды. Зная расстояние и видимую яркость, ученые смогли вычислить ее истинную светимость, а затем уточнить возраст.
Результат оказался впечатляющим: 14,46 ± 0,8 миллиарда лет. Именно погрешность здесь играет ключевую роль. Она означала, что реальный возраст Мафусаила мог составлять как 15,26, так и 13,66 миллиарда лет. Иными словами, даже после первичного уточнения данных звезда вовсе не обязательно оказывалась старше Вселенной — все упиралось в пределы точности измерений и моделей.
После этого ученые занялись уточнением наблюдательных данных и улучшением теоретических расчетов. Они понимали, что для точного определения возраста важно не только знать светимость, но и точнее определить химический состав звезды, а также доработать модели звездной эволюции. Достаточно изменить некоторые параметры — и итоговая оценка заметно сдвинется.
Спустя восемь лет появилась новая модель эволюции HD 140283, созданная с использованием более совершенных методов астрофизического моделирования и данных о миллионах других звезд. Она учитывала целый набор физических процессов внутри звезды — термоядерные реакции, перенос энергии и изменения химического состава. Согласно этой работе, возраст Мафусаила составляет 12,01 ± 0,05 миллиарда лет, то есть звезда уже уверенно укладывается в современную оценку возраста Вселенной.
Сегодня Мафусаил по-прежнему считается одной из древнейших известных звезд, но уже не выглядит невозможным объектом, который ломает всю современную физику. Теперь мы знаем и другие крайне древние звезды — например, HE 1523-0901, 2MASS J18082002-5104378 B и SMSS J031300.36-670839.3, возраст которых оценивается примерно в 13,2, 13,5 и 13,6 миллиарда лет соответственно. Но именно история Мафусаила стала важной вехой в оттачивании методов оценки звездных возрастов и наглядно показала, как наука превращает мнимую аномалию в решаемую задачу.
Заканчивая эту историю, хочу сказать самое важное: кажущиеся противоречия в науке далеко не всегда означают крах теории. Чаще всего они говорят о том, что нужны новые данные, более точные измерения и доработанные модели. Прямо сейчас астрономия переживает похожий момент: космический телескоп NASA "Джеймс Уэбб" обнаружил в ранней Вселенной немало галактик, которые выглядят слишком массивными, яркими и зрелыми для своего возраста. Но это не означает, что Большого взрыва не было или что возраст Вселенной рассчитан неверно. Это показывает, что наше понимание формирования и роста первых галактик все еще далеко от совершенства.
Глядя на ясное ночное небо вдали от городских огней, мы видим бесконечную черную бездну, усыпанную мириадами звезд. На самом деле невооруженным глазом можно различить всего около 6 000 звезд (около 3 000 в каждом полушарии), и все они предстают перед нами как крошечные мерцающие — из-за атмосферной турбулетности — точки света. А ведь речь идет о ближайших к нам звездах — космических соседях в пределах нескольких сотен световых лет от Солнечной системы.
Современные наземные и космические телескопы позволяют преодолеть это ограничение и рассматривать далекие звезды в деталях. Это не только завораживает, но и дает ученым возможность изучать процессы звездной эволюции.
Перед вами — самое детализированное на сегодняшний день изображение красного гиганта R Зайца (R Leporis), полученное 15 ноября 2023 года с помощью массива радиотелескопов ALMA в чилийской пустыне Атакама. Эта умирающая звезда, расположенная в созвездии Зайца на расстоянии 1 490 ± 40 световых лет от Земли, находится на поздней стадии своего жизненного цикла.
R Зайца окружает сложная кольцевая структура из газа и космической пыли, которая постоянно пополняется веществом, истекающим с поверхности раздувшегося и пульсирующего гиганта. Наблюдения также зафиксировали необычное явление: звезда периодически "выбрасывает" облака углеродной сажи в окружающее пространство, словно гигантский космический вулкан.
Радиус R Зайца сегодня почти в 500 раз превышает солнечный. Если бы звезда находилась на месте нашего светила, то все планеты земной группы — Меркурий, Венера, Земля и Марс — оказались бы внутри ее оболочки. При этом болометрическая светимость гиганта, то есть суммарное излучение во всех диапазонах спектра, превышает солнечную более чем в 13 000 раз.
Примечательно, что R Зайца относится к классу углеродных звезд — в ее атмосфере углерод преобладает над кислородом. Это придает ей характерный темно-красный оттенок и способствует образованию сложных углеродных соединений в окружающей газопылевой оболочке.
Изучая R Зайца, ученые получают редкую возможность заглянуть в отдаленное будущее нашей собственной звезды. Через 5–7 миллиардов лет Солнце пройдет через аналогичную стадию красного гиганта, увеличившись в размерах и сбросив значительную часть своего вещества в космическое пространство.
В конечном итоге, когда звезда израсходует все топливо и сбросит оставшиеся оболочки, от нее останется лишь "огарок" — белый карлик, представляющий собой сверхплотное ядро из электронно-ядерной плазмы размером примерно с Землю, но с массой, сопоставимой с массой Солнца.
Полное остывание белого карлика займет десятки миллиардов лет (а по некоторым моделям — триллионы лет), и все это время он будет напоминать о некогда существовавшей планетной системе R Зайца, которая, возможно, когда-то могла быть пригодной для жизни.
Планетарная туманность IC 3568, неофициально известная как "Кусочек лимона", расположена в созвездии Жирафа на расстоянии примерно 4 500 световых лет от Земли. Это довольно молодая — по космическим меркам — туманность диаметром всего около 0,4 светового года.
IC 3568 — продукт гибели солнцеподобной звезды, которая, исчерпав запас термоядерного топлива, сбросила свои внешние слои в окружающее пространство. Обнаженное горячее ядро испускает мощное ультрафиолетовое излучение, которое заставляет выброшенный газ светиться.
IC 3568 известна своей почти идеальной сферической симметрией — очень редким для планетарных туманностей явлением. Большинство таких объектов имеют сложные, асимметричные формы, но здесь оболочка удивительно гладкая и равномерная, действительно напоминающая дольку лимона.
В центре туманности находится горячий белый карлик — остаток звезды, некогда похожей на Солнце. Газовая оболочка будет продолжать рассеиваться в межзвездном пространстве, а ядро — постепенно остывать и тускнеть.
Изображение было получено космическим телескопом NASA/ESA "Хаббл" 17 декабря 1997 года.
На этом завораживающем снимке видны струи водяного пара и ледяных частиц, вырывающиеся из южного полюса сатурнианского 504-километрового спутника Энцелада.
Источником выбросов является система разломов, известная как "тигровые полосы". Через эти трещины в ледяной коре выбрасываются струи водяного пара, льда и органических соединений. Потоки образуют огромные шлейфы, вздымающиеся на сотни километров над поверхностью спутника.
Именно благодаря этим выбросам ученые получили уникальную возможность исследовать "внутренности" Энцелада без бурения. Пролетая сквозь шлейфы, инструменты космического аппарата NASA "Кассини" обнаружили воду, соли, органические соединения, молекулярный водород и другие вещества, указывающие на сложную химию подледного океана и возможную гидротермальную активность на его дне.
Сегодня Энцелад считается одним из самых перспективных мест для поиска внеземной жизни в Солнечной системе. Неудивительно, что ESA и Китайское национальное космическое управление (CNSA) независимо друг от друга прорабатывают концепции будущих миссий с посадкой на поверхность этого загадочного спутника окольцованного гиганта.
Фотография была получена "Кассини" 27 ноября 2005 года с расстояния около 144 000 километров.