Моделирование показало астрономам призрачные вихри тёмной материи, тянущиеся за рукавами галактик

Считается, что почти все галактики окружены гигантскими «ореолами» тёмной материи, которые простираются далеко за пределы видимых границ и удерживают вместе звёзды, которые движутся так быстро, что в противном случае они могли бы вырваться из гравитационной хватки своей галактики и провести всю свою жизнь в межгалактическом пространстве.

От того, как взаимодействуют тёмная материя и звёзды, зависит, как галактики меняются со временем. Но до недавнего времени учёные изучали в основном только одну сторону этих отношений, исследуя, как тёмная материя притягивает обычную материю.

Новое исследование изучает обратный эффект: может ли нормальная материя влиять на тёмную. Полученные результаты могут изменить наше представление о поведении тёмной материи и помочь учёным понять, как, наконец, обнаружить её напрямую.

Галактики, подобные нашему Млечному Пути, известны своими сверкающими спиральными рукавами, усеянными ромбовидными звёздами и полными светящегося газа и пылевых нитей. Новое исследование показывает, что у них может быть призрачная тень — спирали из тёмной материи, парящие над и под ними. Команда учёных обнаружила их в симуляторах галактик, отыскав следы гравитационного следа, оставленного видимыми спиральными рукавами.

«Изначально крупная частица, движущаяся через однородное поле мелких частиц, не ощущает гравитации, поскольку притягивается одинаково со всех сторон, — говорит Марсель Берне, кандидат наук из Университета Барселоны. — Но при движении частица создаёт волну, подобную той, что создаёт лодка, и эта волна притягивает частицу сзади и замедляет её, что мы и наблюдали на спутниках вокруг Млечного Пути. Карликовые галактики, вращающиеся вокруг нашей, замедляются по мере сближения по спирали, а не ускоряются, как ожидали учёные».

Млечный Путь в итоге может не столкнуться с Андромедой

Перефразируя Марка Твена, «сообщения о скорой гибели нашей Галактики кажутся сильно преувеличенными». К такому выводу пришли учёные, пересмотрев возможность того, что мы считали предрешённым: столкновение гигантов, галактик Млечный Путь и Андромеда.

Команда учёных под руководством астрофизика Тилла Савала из Хельсинкского университета подсчитала, что в ближайшие 10 миллиардов лет вероятность столкновения двух галактик очень близка к 50%.

Другими словами, вероятность столкновения настолько же велика, насколько велика и вероятность того, что галактики проплывут мимо друг друга, как в море корабли.

«Мы не считаем, что предыдущие расчёты были ошибочными — наоборот, если исходить из тех же предположений, мы воспроизводим прежние результаты», — сказал Савала. «Однако теперь мы видим, что прежнее предсказание столкновения Млечного Пути и Андромеды — лишь одна из нескольких возможностей. Конечно, судьба Местной группы не хаотична — с получением ещё более точных данных будет получен однозначный ответ на вопрос, сольются ли Млечный Путь и Андромеда или нет, так что наше исследование, конечно, не будет последним словом в этом вопросе».

Наблюдения «Уэбба» повышают вероятность столкновения астероида 2024 YR4 с Луной

В настоящее время астероид 2024 YR4 находится слишком далеко, чтобы обнаружить его с помощью телескопов с Земли, однако космический телескоп НАСА «Джеймс Уэбб» провёл ещё одно наблюдение за астероидом, прежде чем тот скрылся из виду на своей орбите вокруг Солнца.

Благодаря дополнительным данным специалисты Центра НАСА по изучению объектов, сближающихся с Землёй, в Лаборатории реактивного движения агентства в Южной Калифорнии уточнили орбиту астероида. Данные «Уэбба» уточнили наши знания о том, где будет находиться астероид 22 декабря 2032 года, почти на 20%. В результате вероятность столкновения астероида с Луной немного увеличилась — с 3,8 до 4,3%. В том случае, если астероид столкнётся с Луной, это не приведёт к изменению её орбиты.

Когда астероид 2024 YR4 был впервые обнаружен, вероятность его столкновения с Землёй была невелика. После дополнительных наблюдений НАСА пришло к выводу, что объект не представляет значительного риска столкновения с Землёй в 2032 году и далее.

По мере поступления данных вероятность столкновения может меняться. Международная группа под руководством доктора Энди Ривкина из Лаборатории прикладной физики имени Джона Хопкинса в Лореле, штат Мэриленд, провела наблюдения с помощью камеры ближнего инфракрасного диапазона «Уэбба» в мае.

Астероид 2024 YR4 сейчас находится слишком далеко, чтобы наблюдать его с помощью космических или наземных телескопов. НАСА рассчитывает провести дальнейшие наблюдения, когда орбита астероида вокруг Солнца вновь приблизит его к Земле в 2028 году.

Астрономы создали пугающую симуляцию чёрной дыры, пожирающей нейтронную звезду

Во всей Вселенной одни из самых драматичных событий происходят, когда чёрная дыра встречается с нейтронной звездой. Нейтронная звезда — это сверхплотные останки взорвавшейся массивной звезды. Представьте себе всю массу нашего Солнца, сжатую в сферу шириной всего в несколько десятков километров.

Прежде чем приступить к изучению их столкновения чёрной дыры с нейтронной звездой, стоит понять, насколько экстремальными являются эти объекты. Чёрная дыра — это область пространства, где гравитация настолько сильна, что ничто, даже свет, не может покинуть её, как только она пересечёт «горизонт событий». Чёрные дыры образуются, когда самые массивные звёзды разрушаются в конце своей жизни, создавая точку бесконечной плотности, окружённую этой неизбежной границей.

Нейтронная же звезда образуется, когда чуть менее массивная звезда взрывается, становясь сверхновой. Этот взрыв настолько силён, что сминает протоны и электроны в нейтроны, создавая настолько плотную материю, что чайная ложка на Земле весила бы около 6 миллиардов тонн. Эти сферы размером с город вращаются невероятно быстро — иногда сотни раз в секунду — и обладают магнитными полями в триллионы раз сильнее земного.

Исследователи из Калтеха под руководством доцента теоретической астрофизики Элиаса Моста использовали мощные суперкомпьютеры, чтобы смоделировать, что происходит в последние мгновения перед столкновением этих двух типов объектов. Примерно за секунду до того, как чёрная дыра поглощает нейтронную звезду, происходит нечто удивительное: поверхность нейтронной звезды раскалывается, как яичная скорлупа. Ужасающая гравитация чёрной дыры растягивает и разрывает кору нейтронной звезды, создавая «звездотрясения», похожие на землетрясения на нашей планете. Когда поверхность трескается, магнитное поле нейтронной звезды, которое может быть в миллиарды раз сильнее земного, сильно сотрясается. Это создаёт пульсации, называемые волнами Альфвена, которые в конечном итоге приводят к всплеску радиосигналов, которые в принципе смогут обнаружить телескопы будущего.

По мере приближения нейтронной звезды к чёрной дыре физика становится ещё более экстремальной. Когда нейтронная звезда наконец погружается в чёрную дыру, она создаёт то, что учёные называют «чудовищными ударными волнами», самые мощные ударные волны, существующие во Вселенной. Они похожи на космические цунами, начинающиеся с малого, но перерастающие в невероятно сильные всплески энергии.

Моделирование показало также нечто невиданное ранее: рождение пульсара из чёрной дыры. Когда чёрная дыра поглощает нейтронную звезду, она также поглощает мощное магнитное поле нейтронной звезды. Но чёрным дырам не нужен этот магнитный багаж, поэтому они, вращаясь, разбрасывают его вокруг себя, создавая магнитные ветры, которые проносятся через пространство, как луч маяка. Это создаёт кратковременный космический маяк, который длится менее секунды, испуская всплески рентгеновского и гамма-излучения, прежде чем навсегда погаснуть.

Открытие гигантской планеты, вращающейся вокруг крошечной звезды, бросает вызов теориям образования планет

Звезда TOI-6894, как и многие другие в нашей галактике, представляет собой небольшой красный карлик, масса которого составляет всего ~20% от массы нашего Солнца. Как и многие другие маленькие звёзды, она не может обеспечить подходящие условия для формирования и размещения на орбите крупной планеты.

Однако международная команда астрономов обнаружила безошибочные признаки наличия гигантской планеты под названием TOI-6894b, вращающейся вокруг этой крошечной звезды.

Эта система была обнаружена в рамках крупномасштабного исследования данных спутника TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) в поисках планет-гигантов вокруг маломассивных звёзд под руководством доктора Эдварда Брайанта, который выполнил эту работу в Уорикском университете и в Лаборатории космических наук Малларда при Калифорнийском университете.

Доктор Эдвард Брайант, стипендиат премии Уорика по астрофизике и первый автор, сказал: «Я был очень взволнован этим открытием. Изначально я проанализировал наблюдения TESS за более чем 91 000 маломассивных красных карликовых звёзд в поисках планет-гигантов».

«Затем, используя наблюдения одного из крупнейших телескопов в мире, ESO VLT, я обнаружил TOI-6894b — планету-гиганта, проходящую через звезду с самой низкой массой из всех известных на сегодняшний день, где есть такая планета. Мы не ожидали, что планеты, подобные TOI-6894b, могут образовываться вокруг звёзд такой низкой массы. Это открытие станет краеугольным камнем для понимания экстремальных условий формирования планет-гигантов».

Планета (TOI-6894b) — газовый гигант с низкой плотностью, радиус которого немного больше радиуса Сатурна, но масса составляет всего ~50% от массы Сатурна. Звезда (TOI-6894) — самая низкомассивная звезда, у которой на сегодняшний день обнаружена транзитная планета-гигант, и её размер составляет всего 60% от размера следующей из известных наименьшей звезды, у которой есть такая планета.