космос

Оси вращения квазаров согласуются на расстояниях в миллиарды световых лет

Новыми наблюдениями на Очень Большом Телескопе ESO (VLT) в Чили выявлено согласование между самыми крупномасштабными структурами Вселенной. Группа европейских исследователей обнаружила, что оси вращения центральных сверхмассивных черных дыр в квазарах из сделанной ими выборки параллельны, при том, что их разделяют расстояния в миллиарды световых лет. Ученые также установили, что ориентация осей вращения этих квазаров коррелирует с крупномасштабной структурой «космической паутины», в которой они находятся.

Квазары – это галактики, в центрах которых находятся очень активные сверхмассивные черные дыры. Эти черные дыры окружены вращающимися дисками очень горячего вещества, часто выбрасываемого в окружающее пространство в виде длинных джетов, ориентированных вдоль их осей вращения. Светимость таких черных дыр может быть значительно выше, чем у всех остальных звезд галактики, вместе взятых.
Группа под руководством Дамьена Хуцемекерса (Damien Hutsemékers) из Льежского университета в Бельгии используя приемник FORS, смонтированный на телескопе VLT, исследовала 93 квазара, о которых было известно, что они образуют гигантские – размером в миллиарды световых лет – группировки. Мы наблюдаем эти квазары такими, какими они были, когда возраст Вселенной составлял примерно треть ее нынешнего возраста.
“Первая замеченная нами странность заключалась в том, что у некоторых из этих квазаров ост вращения имеют одно и то же направление, несмотря на то, что объекты разделяют миллиарды световых лет”, -- говорит Хуцемекерс.
Астрономы затем попытались установить, не связана ли ориентация осей вращения квазаров не только друг с другом, но и с крупномасштабной структурой Вселенной, соответствующей времени, в котором они наблюдаются .
Дело в том, что когда было получено распределение галактик в пространственном масштабе миллиардов световых лет, оказалось, что это распределение не равномерное. Галактики заполняют Вселенную, образуя что-то вроде гигантской паутины, в которой есть нити и узелки, а между ними – пустоты (voids), где галактики встречаются редко. Эта загадочная и очень красивая структура, в соответствии с которой вещество заполняет космическое пространство, получила название крупномасштабной структуры Вселенной.
Новые результаты, полученные с VLT, указывают на то, что оси вращения квазаров, как правило, параллельны ориентации крупномасштабной структуры в той области пространства, где они расположены. Так, если квазар находится в длинном «волокне» крупномасштабной структуры, то  спин его центральной черной дыры ориентирован вдоль оси волокна. По оценке исследователей, вероятность того, что такое совпадение ориентаций является случайным, не превосходит 1%.
“Корреляция между ориентацией квазаров и структурой, которой они принадлежат – важное свойство, которое предсказывают численные модели эволюции Вселенной. Полученные нами наблюдательные данные впервые подтверждают этот эффект, причем на масштабах, значительно превосходящих те, на которых до сих пор наблюдались нормальные галактики”, -- добавляет Доминик Шлузе (Dominique Sluse) из Астрономического института им.Аргеландера (Argelander-Institut für Astronomie) в Бонне, Германия, и Льежского университета.
Астрономы, конечно, не наблюдали вращение квазаров или выбрасываемые из них джеты непосредственно. Вместо этого они измеряли поляризацию излучения от каждого из квазаров, и для 19 объектов зарегистрировали значительно поляризованный сигнал. Направление этой поляризации, в сочетании с другой информацией, позволило вычислить угол наклона аккреционного диска, а следовательно и направление оси вращения квазара.
“Полученное в наших наблюдениях согласование данных на пространственных масштабах даже больших, чем предсказывает современное компьютерное моделирование, может сигнализировать о том, что в современных моделях Вселенной, возможно, пропущено важное звено”,

На сенсационном снимке, полученном на ALMA – детали процесса рождения планет

Этот новый снимок, полученный на телескопе ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), выявляет необычайно подробные, никогда прежде не фиксировавшиеся детали протопланетного диска вокруг молодой звезды. Это первые наблюдения с ALMA в близкой к окончательной конфигурации антенной решетки телескопа, и самые четкие изображения, когда-либо полученные в субмиллиметровом диапазоне. Новый результат – огромный шаг вперед в наблюдениях процесса развития протопланетных дисков и образования планет.Для первых наблюдений на ALMA в новой, наиболее мощной конфигурации антенной решетки телескопа, исследователи направили его антенны на HL Тельца — молодую звезду, находящуюся примерно в 450 световых годах от нас и окруженную пылевым диском [1]. Полученное изображение превзошло все ожидания. На нем различимы беспрецедентно мелкие детали диска, состоящего из остатков протозвездного облака и имеющего явные признаки присутствия нескольких планет. На фото виден ряд концентрических ярких колец, разделенных темными дугообразными промежутками [2]."Эти детали почти наверняка являются результатом присутствия планетообразных тел, формирующихся в диске. И это неожиданно, так как считается, что у столь молодых звезд еще не успели образоваться крупные планеты, из-за которых в диске могут появиться такие детали", —говорит Стюарт Кордер (Stuartt Corder), заместитель директора ALMA.“Когда мы увидели это изображение, мы были потрясены невероятным уровнем детализации. Просто лишились речи. Звезде HL Tauri не более миллиона лет, но ее диск уже оказался полон формирующимися планетами. Один только этот снимок произведет революцию в теории образования планет”, — говорит Кэтрин Влахэкис (Catherine Vlahakis), заместитель руководителя научных программ ALMA (Deputy Program Scientist) и главный научный сотрудник программы наблюдений с длинной базой (ALMA Long Baseline Campaign).В общем, диск HL Tau оказался гораздо более развитым, чем следовало бы ожидать в соответствии с возрастом звезды. Таким образом, полученное на ALMA изображение свидетельствует о том, что процесс образования планет может идти быстрее, чем считалось раньше.Такое высокое угловое разрешение на ALMA может быть достигнуто только с использованием длинных баз. Оно дает астрономам такую информацию, которую невозможно получить ни с каким другим инструментом — даже на Космическом телескопе Хаббла. “Логистические и инфраструктурные проблемы, которые пришлось решить для того, чтобы переместить антенны в столь отдаленные позиции, потребовали беспрецедентных усилий от международного коллектива инженеров и ученых высшей квалификации”,— сказал директор обсерватории ALMA Пьер Кокс (Pierre Cox).Молодые звезды, такие как HL Тельца, родились в облаках газа и очень мелкой пыли, в областях, где произошел коллапс, то есть, вещество в них сконцентрировалось в малом объеме под действием сил гравитации. Так образовались плотные горячие ядра будущих звезд, в которых в конце концов начались ядерные реакции с выделением энергии – родились новые звезды. Вначале эти звезды погружены в коконы из остаточного газа и пыли, которые постепенно преобразуются в протопланетный диск.В процессе множественных столкновений происходит слипание мелких пылевых частиц, вследствие чего образуются более крупные, размером с песчинки или мелкие камешки. В конце концов в диске могут сформироваться астероиды, кометы, и даже планеты. Молодые планеты разрушают диск и образуют в нем кольца, промежутки и дыры, которые и наблюдаются теперь на ALMA [3].Исследование протопланетных дисков важно для понимания того, как в Солнечной системе образовалась наша Земля. Наблюдение первых стадий планетообразования вокруг HL Tauri может дать нам представление о том, как могла выглядеть наша собственная планетная система более четырех миллиардов лет назад, когда она только образовывалась.“Большая часть того, что мы сегодня знаем o формировании планет, основывается на теоретических выкладках. Изображения такого уровня подробности, как полученное на ALMA, до сегодняшнего дня могли появляться только в компьютерном моделировании или под рукой художника. Новый снимок HL Tau показывает, чего может достичь ALMA, когда действует в своей максимальной конфигурации. Он знаменует начало новой эры в изучении процессов образования звезд и планет”, — говорит Генеральный директор ESO Тим де Зеу (Tim de Zeeuw).Примечания[1] Начиная с сентября 2014 г. ALMA наблюдает Вселенную с использованием своих самых длинных баз, когда антенны разделены расстоянием до 15 километров. Программа этих наблюдений (Long Baseline Campaign) будет продолжаться до 1 декабря 2014 г. Базой называется расстояние между антеннами решетки. Для сравнения, другие инструменты, работающие на миллиметровых волнах, используют антенны, разнесенные не более, чем на два километра. Максимальная возможная длина базы на ALMA составляет 16 км. В будущих наблюдениях, которые будут выполняться на более коротких волнах, будет достигнута еще более высокая четкость изображения.[2] При таком угловом разрешении – примерно в 35 миллисекунд дуги – видны детали, всего в пять раз превышающие расстояние от Земли до Солнца. Это разрешение выше, чем стандартно реализуемое с Космическим телескопом Хаббла NASA/ESA.[3] В видимых лучах HL Тельца скрыта за массами пыли и газа. ALMA работает на гораздо более длинных волнах, что позволяет исследовать процессы, идущие в самом ядре этого облака.

Это снимок с самым большим угловым разрешением, когда-либо реализованным на ALMA — большим, чем достигается в видимом свете с Космическим телескопом Хаббла NASA/ESA. На нем изображен протопланетный диск вокруг молодой звезды HL Tauri. Новые наблюдения с ALMA обнаруживают структурные детали диска, которые никогда ранее не регистрировались и которые указывают на возможные положения планет, формирующихся в темных пятнах внутри него.

Композитный снимок молодой звезды HL Tauri и ее окрестности, полученный на ALMA (увеличенный в рамке в верхнем правом углу) и на Космическом телескопе Хаббла NASA/ESA (остальная часть снимка). Это первый полученный на ALMA снимок, разрешение которого превосходит обычно достигаемое на телескопе Хаббла.

На этом снимке детали, различимые в системе HL Тельца, подписаны.

Измерение расстояний в космосе

В августе 2014 года космический аппарат «Розетта» после 10 лет странствий по космосу наконец сблизился с кометой Чурюмова-Герасименко. На 12 ноября запланирована первая в истории мягкая посадка на поверхность кометы рукотворного тела — спускаемого модуля Филы. "Розетта" уже сделала десятки снимков. Например, на этом снимке видны впечатляющие снежные ландшафты кометы:

Сравнение кометы Чурюмова-Герасименко и Лос-Аджелеса. Размеры кометы составляют 5х3 км.

Танец двух чёрных дыр в галактике 3C 75

Два ярких источника в центре этой картинки — это обращающиеся вокруг общего центра масс две сверхмассивные черные дыры, питающие энергией мощный радиоисточник 3C 75. Картинка составлена из рентгеновского и радиоизображений, которые показаны соответственно в синем и розовом цвете. Эти сверхмассивные черные дыры разделяет расстояние в 25 тысяч световых лет. Они окружены газом, нагретым до нескольких миллионов градусов и излучающим рентгеновские лучи, и выбрасывают потоки релятивистских частиц. Черные дыры находятся в ядрах