Солнечная система могла пройти через плотные межзвёздные облака 2 миллиона лет назад, изменив климат Земли

Около двух миллионов лет назад Земля была совсем другой: наши первые человеческие предки жили рядом с саблезубыми тиграми, мастодонтами и огромными грызунами. И, в зависимости от того, где они находились, им могло быть и холодно: Земля погрузилась в глубокую заморозку, и ледниковые периоды сменяли друг друга вплоть до момента около 12 000 лет назад. Учёные предполагают, что ледниковые периоды происходят по разным причинам, включая наклон и вращение планеты, смещение тектонических плит, извержения вулканов и уровень углекислого газа в атмосфере. Но что, если подобные радикальные изменения являются результатом не только окружающей среды Земли, но и расположения Солнца в галактике?

В новой работе, опубликованной в журнале Nature Astronomy, ведущий автор и астрофизик Мерав Офер — профессор астрономии Бостонского университета и научный сотрудник Гарвардского института Рэдклиффа — нашла доказательства того, что около двух миллионов лет назад Солнечная система столкнулась с межзвёздным облаком, настолько плотным, что оно могло помешать солнечному ветру. Офер и её соавторы считают, что это свидетельствует о том, что расположение Солнца в космосе может определять историю Земли в большей степени, чем считалось ранее.

Вся наша Солнечная система окутана защитным плазменным щитом, исходящим от Солнца и называемым гелиосферой. Она состоит из постоянного потока заряженных частиц, называемых солнечным ветром, который тянется далеко за Плутон, окутывая планеты в то, что НАСА называет «гигантским пузырём». Он защищает нас от радиации и галактических лучей, которые могут изменить ДНК, и учёные считают, что именно благодаря ему жизнь на Земле развивалась так, как развивалась. Согласно последней работе, холодное облако сжало гелиосферу таким образом, что на короткое время вывело Землю и другие планеты Солнечной системы за пределы влияния гелиосферы.

«Эта работа — первое количественное доказательство того, что между Солнцем и чем-то за пределами Солнечной системы произошла встреча, которая могла повлиять на климат Земли», — говорит Офер, эксперт по гелиосфере. Её модели буквально сформировали наше научное представление о гелиосфере и о том, как этот пузырь структурируется под действием солнечного ветра, сталкивающегося с межзвёздной средой — пространством между звёздами и за пределами гелиосферы в нашей галактике. Согласно её теории, гелиосфера имеет форму слоёного круассана — идея, которая потрясла сообщество космической физики. Теперь она проливает новый свет на то, как гелиосфера и то, куда движется Солнце в космосе, может влиять на химический состав атмосферы Земли.

Найден новый способ поиска первых звёзд во Вселенной

Наблюдение за самыми ранними звёздами — одна из священных задач астрономии. Теперь команда из Университета Гонконга под руководством астронома Джейн Лисинь Дай предлагает новый метод их обнаружения. Если он сработает, подход обещает открыть окно в происхождение самого космоса.

Самые ранние звёзды во Вселенной образовались вскоре после Большого взрыва. Астрономы называют их звёздами «населения III». Они отличаются от Солнца и других звёзд современного космоса по целому ряду причин. Они образовались в основном из водорода и гелия в новорождённом космосе. Затем они очень быстро выросли до огромных размеров и массы. За этот быстрый рост пришлось заплатить. Жизнь этих звёзд была очень короткой, потому что они очень быстро исчерпали запасы топлива в своих ядрах. Однако термоядерный синтез в их ядрах и обстоятельства их гибели привели к появлению первых элементов тяжелее водорода и гелия. Эти новые элементы дали начало следующим поколениям звёзд.

Почему же мы не можем обнаружить эти ранние звёздные гиганты? Во-первых, они существовали слишком далеко, слишком рано в истории, и их свет очень слаб. Но это не значит, что их невозможно обнаружить. Просто астрономам нужны передовые методы и технологии, чтобы их заметить.

Команда профессора Даи только что опубликовала исследование, которое предполагает связь между первыми звёздами и близлежащими чёрными дырами. Вкратце, они рассмотрели, что происходит, когда звезда населения III взаимодействует с чёрной дырой. По сути, её разрывает на куски и пожирает. Например, так поступает сверхмассивная дыра в центре нашей галактики Млечный Путь — Стрелец А*. Она имеет обыкновение разрывать на части звёзды, которые проходят слишком близко. Когда происходит такое приливное разрушение, оно приводит к выбросу огромного количества радиации. Если то же самое происходит в другой галактике — неважно, насколько далеко, — свет от этого события можно обнаружить. Оказалось, что вспышки, вызванные приливными нарушениями, обладают интересными и уникальными свойствами, по которым можно сделать вывод о существовании древних звёзд населения III.

«Поскольку энергичные фотоны летят с очень большого расстояния, временные рамки вспышки будут растянуты из-за расширения Вселенной. Эти вспышки приливного разрушения будут нарастать и затухать в течение очень долгого периода времени, что отличает их от TDE звёзд солнечного типа в близлежащей Вселенной», — говорит Дай.

Кроме того, по словам коллеги Дая, Рудрани Кар Чоудхури, расширение Вселенной растягивает длины волн света от вспышек. «Оптический и ультрафиолетовый свет, испускаемый приливными разрушениями, при достижении Земли перейдёт в инфракрасное излучение, — говорит Чоудхури. — Это именно то излучение, для наблюдения за которым создаются телескопы нового поколения».

Телескоп «Уэбб» обнаружил столкновение астероидов в соседней звёздной системе

Астрономы запечатлели массивное столкновение гигантских астероидов в Бета Пикторис, соседней звёздной системе, известной своим юным возрастом и бурной планетообразующей активностью.

Наблюдения выявили нестабильные процессы, формирующие звёздные системы, подобные нашей, и позволили заглянуть в первые стадии формирования планет.

«Бета Пикторис находится в том возрасте, когда формирование каменистых планет ещё продолжается за счёт столкновений с гигантскими астероидами, поэтому мы можем наблюдать, как в реальном времени формируются каменистые планеты и другие тела», — говорит Кристин Чен, астроном из Университета Джонса Хопкинса, возглавлявшая исследование.

Результаты исследования были представлены на 244-м заседании Американского астрономического общества в Мэдисоне, штат Висконсин.

Команда Чена обнаружила значительные изменения в энергетических сигнатурах, испускаемых пылевыми зёрнами вокруг Беты Пиктора, сравнив новые данные космического телескопа Джеймса Уэбба с наблюдениями космического телескопа Спитцер в 2004 и 2005 годах. Благодаря детальным измерениям «Уэбба» команда проследила состав и размер пылевых частиц именно в той области, которая ранее анализировалась «Спитцером».

Ориентируясь на тепло, излучаемое кристаллическими силикатами — минералами, обычно встречающимися вокруг молодых звёзд, а также на Земле и других небесных телах, — учёные не обнаружили никаких следов частиц, которые ранее наблюдались в 2004-05 годах. Это говорит о том, что около 20 лет назад произошло катаклизмическое столкновение астероидов и других объектов, в результате которого тела превратились в мелкую пыль, меньшую, чем пыльца или сахарная пудра, сказал Чен.

Судя по мощной солнечной буре, радиация станет серьёзной проблемой для колонистов Марса

То же самое гигантское солнечное пятно, которое в середине мая вызвало историческую геомагнитную бурю на Земле, спустя несколько дней стало причиной легендарной бури на Марсе.

20 мая данные с европейского космического аппарата Solar Orbiter показали, что из солнечного пятна AR3664 (которое во время своего второго путешествия вокруг Солнца было переименовано в AR3697) вырвалась вспышка X12 — самый сильный тип по шкале классификации вспышек. За ним последовал мощный корональный выброс массы (КВМ), который направил огромное облако сверхгорячей солнечной плазмы в сторону Марса со скоростью миллионы миль в час.

Результаты этого солнечного события стали для учёных весьма познавательными. Исследователи с орбитальных аппаратов НАСА MAVEN, Mars Odyssey 2001 и марсохода Curiosity сыграли ключевую роль в сборе данных, которые помогут нам лучше понять соседнюю планету и спланировать будущие визиты на неё с экипажем.

«Мы действительно получили полный спектр космической погоды на Марсе с 11 по 20 мая, от крупных вспышек, КВМ и экстремального всплеска солнечных энергичных частиц, и мы только начали анализировать полученные данные. Вспышка 14 мая действительно принесла ожидаемые результаты», — сообщил Эд Тиманн, гелиофизик из Лаборатории атмосферной и космической физики (LASP) при Университете Колорадо в Боулдере.

«Как и ожидалось, вспышка значительно нагрела атмосферу Марса, а образовавшийся КВМ действительно вызвал полярные сияния», — добавил Тиеманн.

Аппарат MAVEN (сокращение от "Mars Atmosphere and Volatile Evolution" — «Эволюция атмосферы и летучих веществ Марса») наблюдал за впечатляющим зрелищем авроры над Марсом в первом ряду. Но способ возникновения аврор в марсианской атмосфере значительно отличается от того, что происходит на Земле.

У Земли есть магнитное поле, которое защищает нас от заряженных частиц. Это поле направляет такие частицы к полюсам, поэтому полярные сияния обычно видны только на высоких широтах. Марс же, напротив, потерял своё магнитное поле в древние времена и поэтому не защищён от этих частиц. Поэтому, когда частицы попадают в атмосферу Марса, возникающие полярные сияния распространяются по всей планете.

Плазменные шары, порождаемые чёрными дырами, теперь создаются и на Земле

Известно, что сверхмассивные чёрные дыры выбрасывают в космос гигантские пучки плазмы, и теперь учёным удалось воссоздать эти огненные шары в лаборатории ЦЕРН.

Хотя чёрные дыры известны тем, что пожирают все, что оказывается слишком близко, даже свет, они очень грязные едоки. Экстремальная физика, происходящая рядом с ними, разбрасывает материал повсюду, и в некоторых случаях он концентрируется в струи материи, ускоренные почти до скорости света.

Считается, что эти релятивистские струи содержат плазму, состоящую из электронов и их эквивалента антиматерии — позитронов. Но как именно образуется эта плазма и какие эффекты она оказывает, сложно определить по астрономическим наблюдениям и компьютерным симуляциям.

Поэтому учёные ЦЕРН решили создать свою собственную версию в лаборатории. Используя установку High-Radiation to Materials (HiRadMat), команда захватила 300 миллиардов протонов с Суперпротонного синхротрона и обрушила их на мишени из графита и тантала. Это запускает каскад взаимодействий частиц, в результате которого образуется достаточное количество электрон-позитронных пар для поддержания стабильного состояния плазмы.

Сначала протоны врезаются в ядра углерода в графите с энергией, достаточной для того, чтобы выбить находящиеся в них элементарные частицы. Среди них есть нейтральные пионы, которые быстро распадаются на высокоэнергетические гамма-лучи. Затем эти гамма-лучи взаимодействуют с электрическим полем тантала, в результате чего образуются пары электронов и позитронов. В ходе испытаний было создано 10 триллионов электронно-позитронных пар, что более чем достаточно для того, чтобы прибор начал вести себя как настоящая астрофизическая плазма.