Сколько весит черная дыра в центре нашей Галактики и существует ли она вообще? Как один необычайно яркий коричневый карлик превратился в двух необычайно тусклых? Наконец, почему изменение толщины льда на спутнике Юпитера Европе резко повысило ее шансы на обитаемость? Ответы на все эти вопросы появились на этой неделе, которую с полным правом можно назвать космической.
На прошедшей неделе в научном мире произошло немало интересных событий. В частности, в Осло и в Стокгольме состоялись церемонии вручения Нобелевских премий, а генетики смогли расшифровать половину генома неандертальца. Однако самые важные события происходили не на Земле и даже не в Солнечной системе. Основным поставщиком новостей был далекий космос.
Вести из бездны
Пожалуй, самой топовой новостью стало сообщение об огромной черной дыре в центре нашей Галактики. Многие издания сообщали, что астрономы обнаружили эту дыру, но на самом деле новостью является не это. О существовании в сердце Млечного Пути сверхмассивного объекта, не отпускающего от себя даже свет, астрономам было известно давно. Изначально факт присутствия "рядом" с нами черной дыры был предсказан теоретически. Позднее у ученых стали накапливаться данные наблюдений, которые лучше всего объяснялись именно гипотезой о существовании гигантской черной дыры. Находящийся в центре Млечного Пути объект, являющийся источником рентгеновского, радио- и инфракрасного излучения, получил название Стрелец А* (Sagittarius A*, сокращенно - Sgr A*).
В 2002 году была опубликована работа, авторы которой наблюдали за движением звезды S2 вокруг галактического центра. Форма ее орбиты четко указывала на то, что сердцевина Млечного Пути "заполнена" черной дырой. Астрономам даже удалось определить ее массу: согласно подсчетам шестилетней давности, вес нашей черной дыры составляет 3,7 миллиона солнечных масс плюс-минус 1,5 миллиона.
В сентябре 2008 года большой коллектив астрономов из разных стран смог в подробностях "рассмотреть" Sgr A*. Для этого ученым понадобилось несколько радиотелескопов, расположенных в разных частях США. Появление этой работы заставило признать существование черной дыры реальностью даже тех, кто упорно не хотел верить в столь опасное соседство (хотя некоторые ученые продолжают считать, что в сердце Галактики находится какой-то другой объект).
Если бы люди умели видеть не только в оптическом диапазоне, то они могли бы увидеть черную дыру в центре нашей Галактики приблизительно таким образом. Изображение NASA
Lenta.ru
Так что же сделали авторы работы, пресс-релиз которой появился на прошлой неделе (статья принята к публикации в журнале Astrophysical Journal, а ее препринт доступен на сайте arXiv.org)? Исследователи (это были те же люди, которые наблюдали звезду S2) смогли уточнить массу "нашей" черной дыры. Астрономы в течение 16 лет следили за движением 28 звезд вокруг центра Галактики. Чтобы разглядеть траектории небесных тел, ученые использовали специальную адаптивную оптику и сложные приемы обработки изображений. Без этих технических хитростей заметить смещение далеких звезд невозможно.
Авторам исследования удалось реконструировать трехмерную карту движения звезд вокруг галактического центра. Ее анализ позволил вычислить величину гравитационного поля, которое "заставляет" звезды вращаться. Другими словами, астрономы смогли оценить значение массы черной дыры в центре Галактики. Оно составляет около 4,3 миллиона солнечных масс. Ошибка их измерений составляет около 1,5 процентов (то есть, около 60 тысяч солнечных масс). Правда, если учесть, что существует еще погрешность в определении расстояния от Земли до центра Галактики (это необходимый для вычисления массы черной дыры параметр), то ошибка возрастает до 10 процентов. Но все равно новые результаты гораздо точнее всех, полученных до сих пор.
Считаем карликов
Еще одна работа, новость о которой появилась на прошедшей неделе, тоже посвящена исследованию массивных тел. Хотя по космическим меркам эти объекты считаются совсем небольшими. Речь идет о коричневых карликах, занимающих промежуточное положение между маленькими звездами и гигантскими планетами. Коричневым карликам не хватает массы для того, чтобы достаточно сильно сжать (и разогреть) вещество, из которого они состоят. Поэтому в их недрах не может протекать термоядерная реакция превращения водорода в гелий, которая служит "визитной карточкой" звезд. Но коричневые карлики нельзя назвать и планетами, так как "в молодости" в них все же протекали термоядерные реакции.
Группа астрономов, ведущим из которых был Адам Бургассер (Adam Burgasser) из Массачусетского технологического института, изучала объект, получивший название 2MASS J09393548-2448279 (2M0939). 2M0939 был причислен к коричневым карликам, однако более детальное изучение показало, что это очень необычный карлик. Его яркость почти в два раза превосходила "стандартные" для этих объектов значения. Предположению, что 2M0939 еще очень молод, и внутри него идет термоядерный синтез, противоречили данные о скорости движения карлика - около 100 тысяч километров в час. Чтобы так разогнаться, 2M0939 должен был находиться под воздействием гравитации какого-либо небесного тела (или тел) ближайшие несколько миллиардов лет. Да и масса 2M0939 оказалась больше критической массы коричневого карлика.
Все эти противоречия лучше всего объясняются теорией о двух коричневых карликах, обращающихся вокруг общего центра масс. Если это предположение подтвердится, то карлики 2M0939 окажутся самыми тусклыми из известных "недозвезд".
Обитаемый космос
Следующая новость касается уже совсем небольшого (по космическим меркам) объекта - экзопланеты HD 189733b размером с Юпитер. Астрономы нашли уже около трех сотен подобных тел, однако HD 189733b выбивается из общего ряда больших далеких и непригодных для жизни планет. На этом "горячем Юпитере", обращающемся вокруг звезды HD 189733 на расстоянии 63 световых лет от Земли, были последовательно найдены следы водяных паров, метан и углекислый газ. Группа ученых, опубликовавшая 11 декабря статью в журнале Nature, еще раз подтвердила наличие на HD 189733b паров воды, но их доказательства выглядят более убедительными, чем доказательства, представленные в предыдущих работах. И в прошлом, и сейчас ученые анализировали спектр отраженного от планеты излучения (сами по себе эти небесные тела не испускают свет; отчасти поэтому их так трудно искать).
Что касается наличия на планете HD 189733b углекислого газа, то многие издания сообщили об этом на прошедшей неделе. На самом деле, открытие было сделано чуть раньше, и его значение трудно переоценить. С помощью телескопа "Хаббл" астрономам впервые удалось "увидеть" спектр экзопланеты в дальнем красном свете, обнаружить в нем "следы" СО2 и оценить его количество. Углекислый газ, метан, вода и кислород являются важными биомаркерами - веществами, которые потенциально могут быть связаны с деятельностью живых организмов. И хотя HD 189733b слишком горяча, чтобы быть обитаемой, использованная учеными технология позволяет искать биомаркеры на более "перспективных" планетах.
Еще двумя косвенными доказательствами возможности зарождения жизни вне Земли можно считать две работы, которые также вышли на прошлой неделе. Автор первой работы, Роберт Тайлер (Robert Tyler) из Вашингтонского университета, провел расчеты, результаты которых указывают, что толщина льда на Европе - одном из спутников Юпитера - значительно меньше, чем считалось до сих пор. А это значит, что вероятность обитаемости Европы значительно выше. Образующимся на поверхности веществам, необходимым для поддержания жизни, легче проникнуть под лед, в океаны к потенциальным потребителям (предполагается, что жизнь зарождается в воде).
Ученые, выполнившие второе исследование, предложили новый метод поиска массивных лун у экзопланет. "Экзолуны" являются перспективными кандидатами на обитаемость, так как массы многих из них вполне хватает для удержания атмосферы. Кроме того, на некоторых спутниках других планет была найдена вода (как и на Европе). И хотя пока обнаружение новых экопланет или "экзолун" небольшого (а значит, более пригодного для жизни) размера все еще является очень трудоемкой задачей, новые разработки постепенно переводят поисковые работы из разряда искусства в более или менее обыденную практику.
На этой неделе появлялись и новости, "свидетельствующие" о том, что на некоторых из многочисленных экзопланет жизнь точно есть. Так, в Китае была обнародована видеозапись, на которой запечатлен НЛО, появившийся над Шанхаем 27 августа 1987 года. Земное или инопланетное происхождение у странного объекта - неизвестно, но утверждается, что запись хранилась в архивах под грифом "совершенно секретно".
В существование внеземного разума верят многие жители нашей планеты, а некоторые даже пытаются развлечь "зеленых человечков". Компания Deep Space Communications Network, занимающаяся отправкой произвольных сообщений в космос, передала гипотетическим обитателям планетных систем в районе Альфы Центавра фильм "День, когда Земля остановилась" (The Day the Earth Stood Still) с Киану Ривзом в главной роли. Фильм рассказывает о том, как пришелец суровыми методами меняет отношение человечества к собственной планете.
Конечно, мы перечислили далеко не все космические события, произошедшие с 8 по 12 декабря. Обилие неземных новостей заставляет верить в предсказание БГ. Похоже, что небо действительно становится ближе.