Задача науки — безостановочное движение к истине сквозь дебри фактов и смелых гипотез. На этой неделе достижениями порадовали астрономы и физики: открытие ближайшей суперземли в обитаемой зоне; наблюдение за пробуждением сверхмассивной черной дыры; смелая теория, объясняющая ускоренное расширение Вселенной без привлечения темной энергии; обнаружение огромного водяного резервуара у очень далекого квазара; доказательство бурного прошлого черной дыры в сердце Млечного Пути.
Перспективная суперземля GJ 251 c
"Всего" в 18 световых годах от нас была обнаружена суперземля GJ 251 c, вращающаяся вокруг холодного красного карлика. При массе, превосходящей массу Земли в 3,8 раза, экзопланета совершает полный оборот вокруг светила за 53,6 земных дня. Несмотря на близкое расположение к родительской звезде, GJ 251 c получает от нее примерно столько же энергии, сколько Земля от Солнца, что теоретически делает экзопланету пригодной для стабильного существования жидкой воды на поверхности.
Экзопланета была открыта методом радиальных скоростей (доплеровской спектроскопии). Астрономы, задействовав высокоточные спектрометры, более 20 лет наблюдали за едва уловимыми "покачиваниями" звезды GJ 251, вызванными гравитационным влиянием планеты. Несмотря на то что с точки зрения земного наблюдателя GJ 251 c не проходит по диску своей звезды (не является транзитной), относительно малая удаленность делает ее уникальной и удобной целью для исследований.
Астрофизик Суврат Махадеван из Пенсильванского университета заявил, что эта экзопланета — лучший кандидат для поиска биосигнатур (любых проявлений последствий жизнедеятельности) в ближайшие 5-10 лет. Для ее изучения планируется использовать метод прямого спектроскопирования с помощью будущих гигантских наземных обсерваторий, таких как TMT (Тридцатиметровый телескоп) и ELT (Европейский чрезвычайно большой телескоп), которые смогут напрямую анализировать свет, отраженный от ее атмосферы.
GJ 251 c — один из самых доступных землеподобных миров для наблюдений, и ученые, непременно, воспользуются этим, задействовав одни из самых мощных инструментов, которые будут введены в эксплуатацию в ближайшем будущем.
Пробуждение "гравитационного монстра"
Астрономы зафиксировали, как центральная сверхмассивная черная дыра, затаившаяся в галактике J1007+3540 на расстоянии около 2,4 миллиарда световых лет от Земли, начала "просыпаться" после длительного затишья. Исследователи сравнили этот процесс с пробуждением чудовищного "космического вулкана": дыра выбрасывает в пространство струи намагниченной плазмы, которые простираются почти на миллион световых лет.
Наблюдения с помощью радиоинтерферометров выявили уникальную многослойную структуру: свежий выброс буквально вписан в более старые, расширяющиеся и тускнеющие струи, связанные с предыдущими циклами активности. Полученные данные однозначно указывают на то, что черная дыра работает не постоянно, а циклически, с гигантскими перерывами, длящимися десятки или даже сотни миллионов лет.
Кроме того, было установлено, что на форму струй сильно влияет горячий газ, заполняющий скопление галактик, где находится J1007+3540. Его высокое давление изгибает и сжимает потоки плазмы, что видно на снимках.
Детальное изучение этого процесса поможет понять, как "включение" и "выключение" сверхмассивных черных дыр влияет на эволюцию родительской галактики и галактических скоплений в целом.
Это открытие особенно интересно вкупе с другой работой, указывающей на то, что сверхмассивные черные дыры формируют химический состав своих галактик.
Возможно, темная энергия не нужна
Стандартная космологическая модель объясняет ускоряющееся расширение Вселенной существованием темной энергии — загадочной субстанции, на долю которой приходится около 70% всей массы-энергии нашего мироздания. Однако международная команда физиков предложила альтернативу, которая прекрасно объясняет наблюдаемые явления без этой "сущности".
Исследователи применили расширенный вариант Общей теории относительности (ОТО) — так называемую гравитацию Финслера. В отличие от классической римановой геометрии Эйнштейна, эта модель предсказывает, что свойства пространства-времени зависят не только от положения, но и от направления и скорости движения объекта.
Применив этот подход к космологическим уравнениям, описывающим эволюцию Вселенной, ученые вывели уравнения Финслера-Фридмана, которые, как выяснилось, естественным образом предсказывают ускоренное расширение Вселенной, без нужды в "костыле" в виде темной энергии.
Проще говоря, ускоренное расширение Вселенной может быть вызвано не действием неведомой силы, а геометрическими особенностями самого пространства-времени.
Важно отметить, что новая гипотеза не отменяет успехи эйнштейновской ОТО, которая прекрасно работает с планетами, звездами и галактиками, но предлагает иной подход к более масштабным и глобальным космологическим явлениям.
Пока рано говорить, что это исследование ставит крест на темной энергии, но перед нами, определенно, мощная и очень изящная альтернатива, которая в перспективе способна изменить наше фундаментальное понимание реальности.
Гигантский резервуар водяного пара у далекого квазара
В окрестностях квазара APM 08279+5255, удаленного от Земли более чем на 12 миллиардов световых лет, астрономы обнаружили колоссальное скопление водяного пара. Анализ показал, что масса этого облака примерно в 140 триллионов раз превышает массу всех океанов Земли вместе взятых. То есть перед нами абсолютный рекордсмен не только по массе, но и по удаленности среди всех известных резервуаров воды во Вселенной.
Открытие, подтвержденное несколькими независимыми командами, дает понять, что вода в огромных количествах существовала уже тогда, когда возраст Вселенной составлял лишь около 1,8 миллиарда лет. Помимо того, это дает новое понимание взаимосвязи между ростом сверхмассивных черных дыр, динамикой газа в галактиках и химическим обогащением молодой Вселенной.
Бурное прошлое Стрелец A*
Сверхмассивная черная дыра Стрелец A*, скрывающаяся в центре Млечного Пути, сегодня является "спящим" объектом, но новые данные показывают, что эта умиротворенность обманчива.
Астрономы нацелили космическую обсерваторию JAXA/NASA/ESA XRISM на молекулярное облако вблизи центра Галактики и обнаружили, что оно действует как сложное космическое зеркало, отражающее рентгеновские вспышки, исходившие от Стрельца A* в течение последних примерно 1 000 лет. Анализ этих отголосков позволил частично воссоздать историю активности черной дыры.
Оказалось, что в прошлом наша сверхмассивная черная дыра была весьма агрессивной — вспышки происходили чаще и они были намного мощнее, чем можно было ожидать от такого, казалось бы, спокойного объекта.
Это открытие меняет представление о жизненных циклах сверхмассивных черных дыр и замечательно коррелирует с новостью о пробуждении далекой черной дыры.