Астроновости: 10 лет Rosetta, джеты сверхмассивных черных дыр, терраформирование Марса и карликовая галактика в Деве - Троицкий вариант — Наука
Десять лет миссии Rosetta
Rosetta — первый космический аппарат, который вышел на орбиту кометы. Изначально запуск «Розетты» планировался на начало 2003 года [1]. Целью исследований была выбрана комета 46P / Виртанена. Однако в декабре 2002 года произошла внештатная ситуация при запуске ракеты-носителя Ariane 5 — отказ двигателя Vulcain 2. В связи с необходимостью усовершенствования двигателя отправка космического аппарата Rosetta была отложена, изменились условия запуска и последующего полета к комете 46P / Виртанена, и команде, уже имевшей готовый аппарат, пришлось разрабатывать для него новую программу, предусматривающую уже полет к комете 67P / Чурюмова — Герасименко со стартом в 2004 году и встречей с кометой в 2014-м.
Rosetta была изготовлена Европейским космическим агентством в сотрудничестве с NASA. В состав миссии входили два аппарата: собственно зонд Rosetta и спускаемый аппарат Philae. Пуск был осуществлен 2 марта 2004 года в 7:17 UTC с космодрома Куру во Французской Гвиане. Кроме времени и цели программа полета практически не изменилась. Как и прежде, Rosetta должна была сблизиться с кометой и направить к ней спускаемый аппарат Philae.
12 ноября 2014 года была осуществлена первая в мире мягкая посадка спускаемого аппарата на поверхность кометы. Аппарат Philae осуществил ее почти успешно после семичасового сближения с кометой (три контакта с двумя отскоками). Далее для спускаемого аппарата началась весьма драматическая история с уходом в режим сна из-за недостаточной освещенности, но большая часть намеченной работы всё же была выполнена.
Среди основных научных результатов «Розетты» — обнаружение относительно высокого содержания тяжелой воды в ледяной оболочке кометы (по сравнению с земными океанами — более чем в три раза). Это всё вошло в противоречие с теорией кометного происхождения воды на Земле. Также было передано огромное количество фотоматериалов, выложенных в свободный доступ [2].
Зонд Rosetta завершил свою миссию 30 сентября 2016 года жесткой посадкой на комету 67P / Чурюмова — Герасименко.
Исходные снимки взяты из репозитория архивных изображений миссии Rosetta ESA.
Обработка, колоризация – Алексей Кудря
2. imagearchives.esac.esa.int/index.php?/category/1
Как джеты сверхмассивных черных дыр воздействуют на пыль и газ, окружающие галактики
Коллаборация GATOS (Galactic Activity, Torus, and Outflow Survey), использующая космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) для изучения центров близлежащих галактик, обнаружила ударные волны, вызванные воздействием джетов (релятивистских струй), врезающихся в вещество, окружающее галактики. Согласно статье, опубликованной в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society [3], сверхмассивная черная дыра, расположенная в галактике ESO 428-G14 с активном ядром (AGN) в 70 млн световых лет от Земли. Подобные галактики сильно излучают во всем электромагнитном спектре из-за того, что их центральные сверхмассивные черные дыры находятся в стадии активного поглощения окружающего вещества, закручиваемого в аккреционный диск.
Справа — оптическое HST-изображение ESO 428-G14 в фильтре F814W с тем же разрешением, что и у цветного композита JWST на левой панели. Увеличенный фрагмент — изображение внутренней радиоструи, полученное VLA на частоте 15 ГГц
Считается, что центральные сверхмассивные черные дыры с массой от миллионов до миллиардов масс Солнца имеются во всех крупных галактиках, но не все они столь же активны. Например, черная дыра Млечного Пути — Стрелец A* (Sgr A*) — относительно невелика и спокойна, потребляет материю минимальными темпами, а вот сверхмассивная черная дыра в Messier 87 (M87), расположенная на расстоянии примерно в 55 млн световых лет от нас, не только гораздо массивнее, но и активно питается огромным количеством окружающего газа и пыли. Аккреционный диск вокруг таких черных дыр нагревается до экстремальных температур и ярко издалека светится. Кроме того, мощные магнитные поля приводят к тому, что часть вещества выбрасывается со сторон полюсов черной дыры в виде высокоскоростных плазменных струй-джетов. Эти струи, сильно излучающие во всем электромагнитном спектре, в том числе и в радиодиапазоне, при ориентации на Землю могут затмевать для нас все звезды в родительской галактике. Окружающая галактику пыль тем не менее часто затемняет ядро AGN, и лишь инфракрасное излучение, улавливаемое инструментами «Джеймса Уэбба», позволяет проникнуть сквозь завесу этой пыли.
Наблюдения коллаборации GATOS за ESO 428-G14 показали, что эта пыль вокруг сверхмассивной черной дыры рассеивается вдоль траектории джета, и ученые предполагают, что эти струи могут влиять как на нагрев, так и на формирование пыли. Дальнейшее изучение взаимосвязей между струями и окружающей пылью может дать представление о том, как сверхмассивные черные дыры участвуют в формировании своих галактик.
3. doi.org/10.1093/mnras/stae1596
Как подогреть Марс
Согласно новой статье в журнале Science Advances [4], возможно, удастся уплотнить разреженную атмосферу Красной планеты, преобразовав ее путем воздействия на ледяные шапки Марса. Идея авторов статьи заключается в распылении наночастиц железа или алюминия в марсианской атмосфере для усиления парникового эффекта.
Расчеты ученых показывают, что температура может вырасти более чем на 30°, что предположительно способно вызвать таяние полярных шапок. Ключевое преимущество предложенного метода — возможность производства наночастиц непосредственно на Марсе с использованием местных ресурсов, что значительно упрощает и удешевляет процесс. В статье исследователи обсуждают модель, которую они использовали для прогнозирования того, как использование крошечных металлических наностержней может помочь атмосфере Марса изменить теплообмен. Эти стержни длиной 9 мкм можно распылять в атмосфере, помогая Красной планете улавливать солнечное тепло и получать дополнительный нагрев.
Согласно статье, стержни могут быть изготовлены из железа и алюминия, которые встречаются в марсианском грунте и будут оседать в десять раз медленнее, чем частицы естественной марсианской пыли, оставаясь в атмосфере в течение длительного времени.
Как утверждается, при десятилетнем сроке службы частиц две климатические модели показывают, что устойчивый выброс со скоростью 30 л/с в глобальном масштабе согреет Марс более чем на 30 К — и тогда должен начать таять марсианский лед. Следовательно, если мы научимся произволить наночастицы в больших масштабах на Марсе (или доставлять их на эту планету), то возможность сделать Марс приспособленным для жизни окажется более близкой перспективой, чем это нам видится сейчас.
«На прогретом Марсе атмосферное давление еще больше возрастет — в 2–20 раз по мере десорбции адсорбированного CO2, а полярный лед CO2 испаряется в масштабе времени, который может достигать столетий. Это еще больше увеличит площадь, пригодную для существования жидкой воды», — пишут авторы.
Однако исследователи предупреждают, что для создания наностержней потребуется много лет сбора материала, а это, возможно, окажется неоправданно экономически. Кроме того, они отмечают, что использование этого метода будет недостаточно, чтобы сделать Марс пригодным для жизни людей.
«Одного только повышения температуры Марса само по себе недостаточно, чтобы сделать поверхность планеты пригодной для жизни, обеспечиваемой фотосинтезом кислорода, — пишут исследователи. — С другой стороны, если на поверхности Марса удастся создать фотосинтетическую биосферу, возможно, с помощью достижений биологии это обеспечит появление в Солнечной системе новых мест для обитания человека».
Предыдущие исследования предлагали различные методы преобразования Марса (именуемые терраформированием), начиная от выбросов огромных объемов искусственных парниковых газов или марсианской пыли в атмосферу до использования ядерных зарядов. Однако ни одно из этих предложений по мнению авторов данной статьи не является практичным и не имеет больших шансов на успех.
4. doi.org/10.1126/sciadv.adn4650
IC 3430 в объективе «Хаббла»
На снимке, переданном ветераном космических наблюдений телескопом имени Эдвина Хаббла [5], видна небольшая галактика под названием IC 3430, расположенная в 45 млн световых лет от Земли в созвездии Девы. Она была открыта 15 февраля 1900 года астрономом Арнольдом Швассманом.
Эта карликовая эллиптическая галактика входит в состав скопления Девы, расположенного на расстояниях от 45 до 70 млн световых лет, ближайшего к Местной группе крупного скопления, состоящего не менее чем из 1300 больших и малых галактик, многие из которых очень похожи по своему типу на эту маленькую галактику.
Как и ее более крупные эллиптические собратья, IC 3430 имеет гладкую овальную форму, лишенную каких-либо узнаваемых черт, таких как рукава или полосы, и в ней отсутствуют запасы газа, необходимого для образования большого количества новых звезд.
Интересно, что в IC 3430 есть ядро из горячих массивных голубых звезд — редкое явление для эллиптических галактик, — которое указывает на недавнюю активность в звездообразовании. Астрономы полагают, что процессы формирования новых звезд в ядре IC 3430 могло подтолкнуть какое-нибудь сравнительно недавнее прохождение галактики сквозь газовые облака.
Карликовая галактика — это небольшое образование, состоящее из нескольких миллиардов звезд, что очень мало по сравнению, например, с нашей галактикой, содержащей по разным оценкам от 200 до 400 млрд звезд. К карликовым относят галактики со светимостью меньше 109 L☉, что примерно в сто раз меньше светимости нашего Млечного Пути (примерно соответствует –16m абсолютной звездной величине).
В Местной группе содержится довольно много карликовых галактик. Эти «крошки» часто обращаются вокруг крупных галактик, таких как Млечный Путь, Андромеда и Галактика Треугольника. Так, обнаружено уже 14 карликовых галактик, вращающихся вокруг нашей.
5. science.nasa.gov/missions/hubble/hubble-spies-a-diminutive-galaxy/
Изображение номера — сталкивающиеся галактики NGC 2207 и IC 2163
NGC 2207 и IC 2163 представляют собой пару взаимодействующих спиральных галактик, находящихся от нас на расстоянии около 80 млн световых лет в созвездии Большого Пса. Обе галактики были открыты Джоном Гершелем в 1835 году.
Более крупная, NGC 2207, классифицируется как спиральная галактика с перемычкой (баром). Меньшая спиральная галактика-компаньон, IC 2163, обладает слабым внутренним кольцом и внешним протяженным спиральным рукавом, растянутым приливными силами в процессе взаимодействия с более крупным компаньоном. Обе галактики содержат огромное количество пыли и газа и демонстрируют повышенные темпы звездообразования — 23,7 массы Солнца в год (в нашей галактике это всего две солнечные массы в год).
Несмотря на то, что NGC 2207 активно взаимодействует с IC 2163, оба объекта пока сохраняют свои спиральные структуры, поскольку проходит лишь самый первый этап слияния. При этом NGC 2207 активно перекачивает к себе газ менее массивной IC 2163. Ожидается, что примерно через миллиард лет они сольются и станут единой эллиптической или, возможно, дисковой галактикой.
Алексей Кудря