Оригинал материала
Астроновости: твердое ядро Марса, молодые звезды в М96, землеподобные планеты у TOI‑2322, лунное затмение… - Троицкий вариант — Наука
Что скрывает ядро Красной планеты
Сравнение внутренних структур Земли и Марса показывает, что Красная планета, подобно Земле, состоит из коры, мантии и ядра. Анализ сейсмических данных посадочного аппарата NASA InSight [1] выявил, что ядро Марса состоит из твердого внутреннего ядра радиусом около 613 ± 67 км и жидкой металлической оболочки (внешнего ядра) радиусом примерно 1800 км. Статья об исследовании внутреннего строения нашего соседа была опубликована в журнале Nature [2].
Для исследования структуры и построения модели ядра ученые проанализировали более 1 300 марсотрясений, зарегистрированных аппаратом InSight с 2018 по 2022 год, и отобрали 23 хоть и относительно слабых, но достаточно четких сигнала. В этих данных обнаружены особые сейсмические фазы: волны, прошедшие через центр Марса, и волны, отразившиеся от границы между твердым и жидким ядрами. Наблюдения позволили уточнить размеры внутреннего ядра Марса: его радиус составляет примерно 1/5 радиуса планеты — примерно как и у внутреннего ядра Земли.
При пересечении границы внутреннего ядра скорость продольной волны по расчетам возрастает примерно на 30%, что указывает на резкие различия в плотности и составе слоев. Это говорит о том, что при кристаллизации железного ядра легкие элементы (кислород, сера, углерод и др.) могут оказаться сконцентрированы преимущественно во внутреннем ядре в твердой интерметаллической фазе. Такие предположения согласуются с существующими гипотезами о богатом содержании легких примесей в ядре Марса и важны для понимания тепловой и химической эволюции планеты.
Новые результаты дают дополнительную информацию для моделирования охлаждения Марса и изменения его магнитного поля. В настоящее время у Марса отсутствует глобальный магнитный динамо-эффект, и это, возможно, связано с особенностями формирования ядра. Точное знание размеров и состава внутреннего ядра поможет ученым понять, как работало «марсианское динамо» и почему оно прекратило работу.
1. science.nasa.gov/mission/insight/science/
2. nature.com/articles/s41586-025-09361-9
Звездообразование в галактике M96 через объектив «Хаббла»
Космический телескоп «Хаббл» [3] предоставил новое инфракрасно-оптическое изображение галактики M96, расположенной на расстоянии около 35 млн световых лет от нас в созвездии Льва. Она отличается асимметричной структурой со смещенным относительно центра ядром и витиеватыми спиральными рукавами. Эти особенности, вероятнее всего, объясняются гравитационным взаимодействием с соседними галактиками, способствовавшим такому распределению газа и пыли с неравномерной плотностью, что вызвало истончение структуры на отдельных участках диска.
Данные наблюдений в инфракрасном и оптическом диапазонах, в том числе в линиях ионизированного водорода (Hα) и азота (N II), позволили выделить регионы интенсивного звездообразования. На снимке они имеют бледно-розовый цвет — это линии водорода, свидетельствующие о присутствии горячих молодых звезд, которые своим ультрафиолетовым излучением ионизируют окружающие газовые облака. В то же время красные линии азота помогают оценить характеристики межзвездного газа и скорость звездообразования. Совместный анализ этих линий позволяет выяснять, происходит ли в галактике массовое звездообразование или же ее активность связана с деятельностью галактического ядра.
Особенно интересны яркие кольцеобразные структуры, выстроившиеся вдоль внешних спиральных ветвей. Они связаны с формированием звезд в открытых газопылевых оболочках: ветер от центральных молодых звезд выдувает оболочки и инициирует волны звездообразования на их границах. За счет фильтрации света пылью мы получаем представление о взаимодействии света, газа и пыли, а также о динамике формирования структуры галактического диска.
Наблюдения M96 демонстрируют потенциал комбинированной оптической и инфракрасной визуализации галактической активности. Сопоставление данных наблюдений на нескольких длинах волн позволяет исследовать внутреннюю архитектуру галактик, разобраться в закономерностях звездообразования, роли пыли и того, как вновь образованные звезды воздействуют на окружающую среду.
3. science.nasa.gov/missions/hubble/hubble-homes-in-on-galaxys-star-formation/
Рентгеновский взгляд «Чандры» на остаток сверхновой
Кассиопея A — один из наиболее изученных остатков сверхновой, образовавшейся при коллапсе массивной звезды более 300 лет назад. Новое исследование на основе данных космической рентгеновской обсерватории «Чандра» показало, что за несколько часов до взрыва внутренние слои звезды претерпели резкую перестройку. Результаты были опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.
В массивных звездах во внутренних областях по мере старения образуются концентрические «луковичные» слои различных элементов. Внешние слои состоят в основном из водорода и гелия, за ними следуют кислород, неон, кремний и более тяжелые элементы, а в центре формируется железное ядро. Когда масса этого железного ядра становится больше ~1,4 массы Солнца, оно коллапсирует, инициируя взрыв сверхновой. Оказалось, что за несколько часов до взрыва Кассиопеи A часть кремниевого слоя прорвалась выше, в соседний неоновый. Найденные рядом с неоновыми областями участки с превышением концентрации кремния подтверждают перемешивание этих слоев.
Новое открытие стало возможным благодаря многолетним рентгеновским наблюдениям «Чандры» и компьютерному моделированию финальных стадий эволюции звезды. Детальный анализ полученных спектров позволил составить карты распределения элементов в газовой оболочке, в частности, кремния и неона. Численные модели предсказывают формирование в последние часы жизни звезды больших масс плазмы, движущихся в противоположных направлениях, что хорошо согласуется с наблюдениями.
Такая внутренняя турбулентность может объяснить и некоторые особенности формы остатка сверхновой. В частности, асимметричное движение вещества могло привести к соответствующей форме облака и сообщить образовавшейся после коллапса ядра нейтронной звезде дополнительный импульс, объясняющий ее высокую скорость. Сильные турбулентные течения, возникшие при «перемешивании» слоев, также могли усилить ударную волну и, возможно, способствовать началу взрыва сверхновой. Иными словами, внутризвездные процессы на финальном этапе могут вносить существенный вклад в ход событий.
«Чандра» — рентгеновская орбитальная обсерватория NASA, запущенная в 1999 году. Кассиопея A была одной из первых целей «Чандры» после ее запуска, и за более чем четверть века наблюдений по ней накоплен огромный объем данных. Высокое угловое разрешение и способность различать энергию рентгеновских лучей позволяют строить детальные спектральные карты распределения элементов в остатке сверхновой. Многолетние наблюдения позволили накопить объем данных, необходимый для выявления тонких деталей структуры. Новое исследование на основе данных «Чандры» расширяет наше понимание того, как протекают последние этапы жизни массивных звезд и как образуются сверхновые.
4. iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aded14
5. chandra.si.edu/press/25_releases/press_082825.html
Землеподобные планеты у TOI-2322
На основе наблюдений космического телескопа TESS и последующих спектроскопических измерений выявлена система из двух транзитных экзопланет, обращающихся вокруг звезды TOI-2322 [6]. Первая планета, TOI-2322 b, по параметрам сравнима с Землей, хотя и обращается по орбите периодом около 11,3 суток, а ее масса, по оценкам, меньше двух земных масс [7]. Вторая, TOI-2322 c, обладает радиусом почти в 1,9 земного, но массой порядка 18 земных, что говорит о ее крайне высокой плотности (около 14,7 г/см³) и позволяет отнести к числу самых массивных «суперземель», чья предполагаемая внутренняя структура сходна с нашей планетой. Расположенная примерно в 0,13 а. е. от родительской звезды, она имеет орбитальный период 20,2 дня и равновесную температуру около 500 К (227 °C) [8]. Методология исследования включала комбинирование транзитных данных TESS с измерениями лучевых скоростей от ESPRESSO и HARPS.
TOI-2322 — звезда спектрального класса K4, расположенная на расстоянии около 195 световых лет от Земли. В период с 2018 по 2023 год звезда неоднократно наблюдалась с помощью телескопа TESS. В ходе этих сеансов были выявлены транзитные сигналы на кривой блеска звезды, что и указывало на наличие экзопланет. Звезда примерно на 30% меньше, чем Солнце, ее эффективная температура составляет 4 664 К, а возраст оценивается в 3,9 млрд лет [9].
Наличие двух скалистых планет с существенно разными массами и плотностями в пределах одной системы ставит новые задачи в исследовании формирования и эволюции землеподобных планет. TOI-2322 b напоминает по размерам Землю, но пребывает на слишком близкой орбите, чтобы быть пригодной для жизни. TOI-2322 же — «суперземля» с возможно землеподобной структурой, но с плотностью, которая не укладывается в известные сценарии формирования и геологического развития планет.
Система TOI-2322 представляет собой хороший тест для моделей внутреннего строения и состава экзопланет. Сравнение с другими известными скалистыми экзопланетами, например в системах TRAPPIST-1 или GJ 486 b, подчеркивает уникальность TOI-2322. В планах ученых — дальнейшие наблюдения этих находок, детектирование их атмосфер, а также возможное обнаружение планет на большем удалении от центральной звезды.
Результаты этих исследований помогут уточнить теории формирования землеподобных миров, что говорит о важности комплексного подхода: сочетание транзитной фотометрии и спектроскопии высокого разрешения позволяет существенно продвинуться в оценке состава, структуры и эволюции экзопланет.
7. exoplanet.eu/catalog/toi_2322_b-11205/
8. exoplanet.eu/catalog/toi_2322_c-11206/
9. simbad.u-strasbg.fr/simbad/sim-id?protocol=html&Ident=TOI-2322
Лунное затмение 7 сентября 2025 года
В ночь с 7 на 8 сентября жители разных уголков планеты стали свидетелями зрелищного астрономического явления — полного лунного затмения. Особенностью этого затмения стало то, что Луна оказалась очень близко к центру тени Земли, что привело к более сильному затемнению северной части ее диска. В тени спутник нашей планеты пребывал 1 час 22 минуты, с 20:31 до 21:53 мск.
Лунные затмения происходят в моменты полнолуния, когда Луна входит в область тени, отбрасываемой Землей. Полное затмение случается, когда Луна полностью погружается в тень Земли. Если часть Луны остается освещенной, то говорят о частном затмении. Когда же Луна входит только в полутень Земли, это называют полутеневым затмением.
Даже при полном затмении Луна не перестает быть видимой, а приобретает темно-красный оттенок. Хотя прямой солнечный свет и не доходит до ее поверхности, часть его достигает Луны, пройдя через земную атмосферу, которая действует как огромная линза и фильтр. Наблюдается оптическое явление, которое возникает при столкновении световых волн с частицами атмосферы, — рэлеевское рассеяние света. Фотоны с меньшей энергией, принадлежащие к красной части спектра, проходят напрямую, а более энергичные синие — рассеиваются. Поэтому Луна при полном затмении и выглядит красной.
Изображение номера: вращающийся пульсар в Крабовидной туманности
В центре Крабовидной туманности находится нейтронная звезда PSR B0531+21, известная как Крабовидный миллисекундный пульсар. Это сколлапсировавшее ядро взорвавшейся массивной звезды размером с небольшой город; массой, превышающей солнечную; и плотностью, как в ядре атома. Новое составное изображение сочетает видимый свет от космического телескопа «Хаббл», данные по рентгеновскому излучению от обсерватории «Чандра» и инфракрасным лучам — от космического телескопа «Спитцер».
Внешние части Крабовидной туманности — это расширяющиеся остатки газов, из которых состояла звезда. Взрыв сверхновой произошел в 1054 году.
Алексей Кудря