космос

Чайная ложка вещества нейтронной звезды весит миллиарды тонн. Когда два таких сверхплотных объекта сталкиваются, они не просто создают мощнейшие гравитационные волны — они оставляют постоянный «шрам» в ткани пространства-времени.

Исследование международной группы учёных опубликовано в Physical Review Letters и посвящено проверке так называемого эффекта памяти гравитационных волн, сообщает Securitylab.ru. Нейтронные звезды возникают после взрыва сверхновой. Это компактные объекты диаметром около 20 километров и массой больше солнечной. Внутри них материя сжата до предела: атомы разрушены, вещество почти полностью состоит из нейтронов. При сближении двух таких звёзд система начинает излучать гравитационные волны, которые уже фиксируются детекторами LIGO и Virgo.

Эффект памяти: волна, которая не исчезает

Обычно гравитационная волна растягивает и сжимает пространство, после чего всё возвращается в исходное состояние. Однако теория Эйнштейна предсказывает и другое: после прохождения волны может остаться крошечный, но постоянный сдвиг. Частицы в детекторе не возвращаются точно на прежнее место. Этот остаточный след и называют эффектом памяти.

Впервые такие расчёты провели Яков Зельдович и Александр Полнарёв в 1974 году. Позднее Деметриос Христодулу показал, что нелинейность уравнений Эйнштейна усиливает этот эффект. Современные исследования добавили новые источники вклада — электромагнитное излучение и поток нейтрино.

Магнитные поля, нейтрино и 50 процентов сигнала

Учёные из Университета Иллинойса, Академии Афин, Университета Валенсии и Университета штата Монтклер смоделировали слияние нейтронных звёзд с разными массами, уравнениями состояния и конфигурациями магнитного поля. Они отдельно учитывали выброс нейтрино и барионного вещества, чтобы понять вклад каждого фактора.

Выяснилось, что магнитные поля, нейтрино и выброшенное вещество дают от 15 до 50 процентов общей гравитационной памяти. Причём более сильное магнитное поле не всегда означает больший эффект: в некоторых случаях намагниченные системы демонстрировали меньшую итоговую память. В отличие от чёрных дыр, у нейтронных звёзд память может накапливаться дольше после основного столкновения.

Наблюдение этого эффекта стало бы важной проверкой общей теории относительности. Обнаружение памяти позволило бы получить данные о массе, внутреннем устройстве и магнитном поле нейтронной звезды. Фактически детекторы гравитационных волн смогли бы «прощупать» сверхплотное вещество, недоступное для лабораторных экспериментов. Пока это только первый шаг, но учёные рассчитывают, что будущие наблюдения помогут увидеть этот «шрам» во Вселенной.

Телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил сложные органические молекулы в глубине галактики IRAS 07251−0248. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Astronomy, передает NakedScience.ru.

Ученые Центра астробиологии (CAB) в Испании, используя методы Оксфордского университета, зафиксировали в ядре сверхсветящейся инфракрасной галактики бензол, метан, ацетилен, диацетилен, триацетилен и впервые за пределами Млечного пути — метильный радикал.

Химия в сердце галактики

Ядро IRAS 07251−0248 скрыто плотными слоями газа и космической пыли. Обычное излучение не проходит через эту завесу, однако инфракрасный диапазон позволяет «Уэббу» изучать происходящие там процессы. Исследователи объединили данные приборов NIRSpec и MIRI в диапазоне 3–28 микрон, что позволило определить состав, температуру и состояние молекул, включая сигналы от газов, льдов и пыли.

Помимо газообразных соединений обнаружены твердые вещества — углеродные зерна и водяной лед. Впервые за пределами нашей галактики найден метильный радикал — «хвост» молекулы метана без одного атома водорода.

Космические лучи как химический двигатель

Исследователи заявили: «Мы обнаружили неожиданную химическую сложность с гораздо более высоким содержанием элементов, чем предсказывают современные теоретические модели. Это указывает на то, что в ядрах этих галактик должен быть постоянный источник углерода, подпитывающий эту богатую химическую сеть», — отметил Исмаэль Гарсия Бернете из CAB.

Ученые установили, что ключевую роль играют космические лучи. Они разрушают полициклические ароматические углеводороды и насыщенные углеродом частицы пыли, высвобождая малые органические молекулы. Такие соединения не являются частью живых клеток, однако могут служить исходными звеньями для образования аминокислот и нуклеотидов.

Исследование демонстрирует, что ядра галактик могут функционировать как гигантские химические лаборатории, влияя на эволюцию органических веществ во Вселенной и раскрывая новые возможности телескопа «Джеймс Уэбб».

Как сообщается в материале Naked Science, испанские астрофизики обнаружили галактику, которая по расчетам может оказаться ровесницей Большого взрыва или даже старше него. Результаты исследования опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Если возраст подтвердится, Стандартная космологическая модель лишится своего статуса.

Ученые проанализировали 31 галактику, которые телескопы «Хаббл» и «Джеймс Уэбб» наблюдали в состоянии через 700 миллионов лет после Большого взрыва. Средний возраст этих объектов оказался 0,61 ± 0,31 миллиарда лет до момента наблюдения. Это означает, что многие из них возникли менее чем через 100 миллионов лет после начала истории Вселенной.

Ранняя Вселенная оказалась слишком зрелой

Согласно общепринятой картине, первые звезды появились спустя сотни миллионов лет. Однако наблюдения показали, что уже через 200–300 миллионов лет существовали развитые галактики. Это трудно объяснить в рамках Стандартной модели.

Современные галактики почти всегда содержат сверхмассивные черные дыры. Но по стандартному сценарию такие объекты формируются из звездных черных дыр. Те, в свою очередь, возникают из звезд, которые появились позже Большого взрыва.

Проблема черных дыр и аномалия JADES-1050323

Черные дыры не могут нарастить массу в миллионы солнц за пару сотен миллионов лет. Их ограничивает предел скорости аккреции вещества. Альтернативные модели, включая теорию осциллирующей Вселенной Николая Горькавого, допускают существование реликтовых черных дыр сразу после Большого взрыва, но они несовместимы со Стандартной моделью.

Наиболее тревожный результат связан с галактикой JADES-1050323. По оценкам авторов, ее возраст достигает 800 миллионов лет. Формально это на 100 миллионов лет больше возраста Вселенной в тот период. Вероятность ошибки, по расчетам, составляет 4,7 сигмы, то есть примерно один шанс на миллион. Исследователи подчеркивают, что данные требуют перепроверки. Однако даже формирование галактик менее чем через 100 миллионов лет после Большого взрыва уже создает серьезные трудности для Стандартной космологии.

равитация уничтожает любые объекты. Искривление пространства-времени со временем превращает вещество в излучение. Работа опубликована на сервере препринтов arXiv и описана в материале Phys.org.

До сих пор считалось, что только черные дыры испаряются. Нейтронные звезды и белые карлики считались стабильными. Новые расчеты опровергают это представление. Даже без горизонта событий материя обречена.

Конец исключительности черных дыр

В 1974 году Стивен Хокинг показал, что черные дыры излучают и теряют массу. Этот процесс связывали с горизонтом событий. Считалось, что без него испарение невозможно. Хейно Фальке, Михаэль Вондрак и Вальтер ван Суйлеком пересмотрели этот подход. Они доказали, что решающим фактором является кривизна пространства. Сильная гравитация сама запускает квантовое рождение частиц.

Гравитация как универсальный разрушитель

Исследователи сравнили гравитацию с эффектом Швингера в квантовой электродинамике. Там мощное электрическое поле разрывает виртуальные частицы вакуума. Гравитация действует аналогично, но через приливные силы. Вблизи нейтронных звезд вакуум рождает реальные частицы. Часть из них уносит энергию в пространство. Остальные нагревают объект изнутри. Звезда медленно теряет массу и светится даже в холодной Вселенной.

Математика неизбежного конца

Ученые вывели формулу, связывающую срок жизни объекта с его плотностью. Чем плотнее материя, тем быстрее идет испарение. Процесс крайне медленный, но неостановимый. Нейтронные звезды исчезнут примерно за 10⁶⁸ лет. Белые карлики просуществуют около 10⁷⁸ лет. Даже сверхмассивные черные дыры исчезнут за 10⁹⁶ лет. Это меняет представление о «тепловой смерти» Вселенной.

Масса «Красной картошки» оценивается в 110 млрд масс Солнца. Ее радиус достигает примерно 3260 световых лет. При этом галактика почти лишена газа. Масса молекулярного газа не превышает 7 млрд солнечных масс. Темп звездообразования составляет около четырех солнечных масс в год. Это как минимум в десять раз ниже нормы. Ученые относят объект к «квейсцентным» галактикам. Такие структуры практически прекратили формирование новых звезд. Для столь массивного объекта это выглядит нетипично.

Парадокс космической паутины

Галактика расположена в центре узла космической паутины. Такие области обычно богаты холодным газом. В них, как правило, активно растут массивные галактики. Однако MQN01 J004131.9−493704 демонстрирует противоположную картину. Астрономы считают, что галактика фактически «уснула». Это противоречит ожиданиям моделей эволюции.

След активного соседа

Ключ к объяснению ученые видят в воздействии соседней активной галактики. Рентгеновские данные указывают на мощный джет от яркого активного ядра. Этот поток проходит рядом с «Красной картошкой». По мнению исследователей, джет вызывает сильную турбулентность газа. Газ не может остывать и оседать на галактику. В результате объект остается без топлива для звезд. Высокая скорость движения газа подтверждена спектральными измерениями. Работа опубликована на сервере arXiv.

Астрономы Европейского космического агентства, как сообщает ESA, запустили новый инструмент искусственного интеллекта AnomalyMatch и проверили весь архив телескопа «Хаббл». За 35 лет наблюдений накопился массив данных, неподъёмный для ручного анализа. ИИ обработал его менее чем за трое суток и выявил сотни неизвестных объектов.

Архив, который ждал своего часа

Учёные отмечают, что телескопы собирают больше данных, чем люди успевают изучить. Даже остановка всех обсерваторий не исчерпает потенциал архивов на десятилетия. По словам исследователей, именно здесь искусственный интеллект оказался максимально полезен. Он способен системно просматривать данные, которые годами оставались без внимания.

Тысячи аномалий за трое суток

AnomalyMatch работал всего на одном графическом процессоре и за два с половиной дня обработал около 100 млн фрагментов изображений. За это время программа изучила весь архив «Хаббла» и нашла более 1400 аномальных объектов. Ручная проверка подтвердила свыше 1300 находок, из которых более 800 ранее были неизвестны науке.

Что именно нашёл ИИ

Среди обнаруженных объектов преобладают взаимодействующие и сливающиеся галактики, кандидаты в гравитационные линзы и редкие кольцевые структуры. Учёные также зафиксировали медузовидные галактики, перекрывающиеся системы и активные ядра. Некоторые находки выглядят крайне необычно, включая галактики с закрученными ядрами и открытыми рукавами. Исследователи подчёркивают, что такие аномалии помогают глубже понять эволюцию галактик, природу тёмной материи и проверить общую теорию относительности.