Самые необычные астрономические открытия 2012 года

Тут и думать нечего: сверхмассивная чёрная дыра, живущая в линзовидной галактике NGC 1277 созвездия Персея, самая странная и одновременно крупнейшая из известных чёрных дыр (ЧД). Она весит 14–20 млрд масс нашего Солнца, или 4 000 масс Стрельца А*, самой массивной ЧД нашей Галактики, или вчетверо «весомее» самой тяжёлой из достоверно известных до того ЧД Вселенной. Всё это выглядит особенно необычно на фоне её родной галактики-легковеса NGC 1277 (что отстоит от Земли на 220 млн световых лет), уступающей по массе Млечному Пути в десять раз. Диспропорция так сильна, что 11–14% массы всей галактики и 56% от массы её ядра приходится на эту ЧД. Иными словами, NGC 1277 и есть главная часть ядра. Ни причины, ни следствия образования столь монструозного объекта до конца не ясны: если ЧД растёт, поглощая вещество своей галактики, то как у её «носителя» NGC 1277 (в «весе пера») получилось «откормить» это чёрное чудовище?

Не менее загадочна и самая древняя из ЧД, которая также обнаружена в 2012 году по рентгеновскому излучению, потратившему 13,2 млрд лет, чтобы достичь Земли из района квазара GB 1428. Квазар этот, предположительно, является огромной чёрной дырой в центре соответствующей галактики, которая и поглощает вещество с колоссальной скоростью, попутно нагревая его до такой степени, что оно успевает испустить излучение в рентгеновском диапазоне.

Сверху вниз: самая древняя галактика, Млечный Путь и Туманность Андромеды, а также их столкновение, древнейшая сверхновая и планета у голубого гиганта (иллюстрации ESO, ESA, NASA, RoPACS).

Загадочность этой чёрной дыры в том, что, согласно стандартной космологической модели, Вселенной всего 13,7 млрд лет, а это значит, что найденная ЧД уже существовала самое позднее через 500 млн после Большого взрыва. Вот что должно было произойти за это время: а) реионизация газа, после которой только и возможно активное звездообразование; б) жизнь и смерть звезды или огромного облака межзвёздного газа, из которого сколлапсировала ЧД в центре GB 1428; в) набор ею огромной массы и разогрев падающего в дыру нового вещества до огромных температур. Ещё несколько лет назад многие сказали бы, что всё это невозможно, квазару просто не должно было хватить на это времени! Ранее самый древний квазар мог похвастаться лишь 12,4 млрд лет жизни, то есть времени у него было на всё это «в разы» больше. Но факты упрямы: квазар-аксакал вспыхнул до завершения эпохи реионизации. Всё это так странно, что в попытке объяснить явление один бельгийский физик даже заявил: гравитация вещества Вселенной «сжимает» её время (теория вселенской относительности), и нам лишь кажется, что от Начала Всего прошло 13,7 млрд лет. Фактически, утверждает Пьер Магейн, минуло как минимум 15,4 млрд лет, что и объясняет существование объектов типа галактик и квазаров, которым больше 13 млрд лет.

И опять прозвучит словосочетание «самая древняя», на сей раз в отношении галактики. По уточненным в 2012 году данным, UDFj-39546284, открытая при помощи космического телескопа «Хаббл», видна нам такой, какой была всего через 380 млн лет после Большого взрыва. Прежде её возраст оценивался на 200 млн лет скромнее. Вот как-то так: реионизация Вселенной ещё (с точки зрения нынешней хронологии) и не собиралась заканчиваться, а первая галактика уже есть…

Другое интереснейшее открытие касается не объектов, удалённых от нас на десятки миллиардов световых лет, а той галактики, где мы и находимся. Млечный Путь, оказывается, весит не в 0,58–1,5 трлн масс Солнца, как считалось, а 1,6 трлн! В итоге оценка оказалась больше, чем у галактики Туманность Андромеды, в которой триллион звёзд против 200–400 млрд у нас, в Млечном Пути.

Кстати, о Туманности Андромеды. В середине года была сделана первая точная оценка её скорости и траектории. Итог: через 4 млрд лет она столкнётся с нашей Галактикой, после чего они сольются в Млекомеде, ну а та вскоре (ещё через 3–4 млрд лет) — с галактикой Треугольника, что, возможно, призовёт к жизни ещё большего гиганта:

Наконец, был выявлен целый новый класс галактик (что случается не каждый год). Речь о зелёных галактиках, они же «галактики зелёной фасоли», они же «зелёные фасолины». J2240, свет от которой достиг нас за 3,7 млрд лет, была первой в этом ряду, за что спасибо Канадско-Франко-Гавайскому телескопу. Последующие поиски дали ещё 16 зелёных галактик. Учитывая слабость нынешних средств наблюдения, их, конечно, больше, хотя в целом явление всё же редкое — по одной «зелёной фасолине» на 2,2 октиллиона кубических световых лет. Причины их странной окраски пока остаются загадкой: обычно зелёным в галактиках светят небольшие участки ионизированного кислорода в межзвёздной среде. Но почему такой кислород «расползся» по всей галактике? Что является источником его ионизации? Мы не знаем. При этом активность СМЧД в центрах «зелёных фасолин» ниже, чем требуется для ионизации целых галактик.

Ах да, ещё была найдена крупнейшая из известных галактик — A2261-BCG (Abell 2261 Brightest Cluster Galaxy), свет от которой шёл к нам три миллиарда лет. Она не просто велика (один миллион световых лет в диаметре звёздного диска, что вдесятеро больше, чем в нашей Галактике) и массивна, но любопытна ещё тем, что учёные пока не нашли её сверхмассивную чёрную дыру, — а ведь это черта, которая считается необходимой для крупных галактик. Ибо без гравитации СМЧД удержать большое количество звёзд вместе очень непросто, и галактика начнёт «вспухать»…

Найдена самая древняя сверхновая. Особенность SN1000+0216 — объекта, взорвавшегося 12,1 млрд лет назад, всего через 1,6 млрд лет после Большого взрыва, — в том, что энергией его вспышку снабдила не банальная термоядерная реакция в недрах, а столкновение частиц и античастиц в ядре — источник, значительно более эффективный. Поэтому и светимость сверхновой в 10–100 раз превзошла известные случаи, сделав её не только самой древней, но и самой мощной изо всех зарегистрированных. Чтобы процесс пошёл именно так, звезда должна быть почти свободна от металлов и иметь массу от 150 до 250 солнечных. Древняя звезда, породившая сверхновую, очевидно, удовлетворяла этим экстраординарным параметрам, что само по себе делает её уникальным объектом.

Самая массивная звезда, вокруг которой вращается либо планета, либо коричневый карлик была, выявлена при помощи космического телескопа Subaru. Это голубой гигант спектрального класса B9, носящий название Каппа Андромеды, или HD 222439. С Землёй его разделяют 170 световых лет. Планета HD 222439 b, вращающаяся на значительном удалении (55 а. е.) от этого светила, несколько необычна: по массе она находится между нормальной планетой и коричневым карликом (12,8 массы Юпитера). Желая подчеркнуть её промежуточный статус, астрономы назвали её «суперюпитером». Открытие очень важно, ведь ранее считалось, что планетарные системы вокруг горячих голубых звёзд, к которым относится и Каппа Андромеды, не образуют планет, поскольку их мощное ультрафиолетовое излучение вызывает преждевременное испарение протопланетного диска. Однако существование HD 222439 b вкупе с её планетным возрастом довольно чётко показало обратное: такие планетарные системы могут иметь множество планет.

Самая многочисленная звёздная система с планетами серьёзно расширила наши представления о границах возможного. Четыре звезды разных классов в районе KIC 4862625 составляют одну систему, при этом сообщество добровольцев Planethunters.org обнаружило в ней планету PH1 массой от 20 до 40 земных (чуть крупнее Нептуна). При температуре поверхности в 524–613 К она вряд ли обитаема, но важен сам факт: в системах более чем с тремя звёздами формирование устойчивой планеты большой массы считалось невозможным…

А ещё была найдена самая тесная двойная звёздная система — 19b-3-06008, которую составляют два красных карлика, вращающихся друг вокруг друга за 2 часа 41 минуту. Расстояние между ними так мало, что короны обеих звёзд должны буквально смыкаться. Ранее теоретические расчёты утверждали, что орбиты столь близких звёзд не могут быть устойчивыми. Однако новое моделирование, проведённое после обнаружения 19b-3-06008, показало, что формирование устойчивой сверхтесной системы вполне вероятно. И падение звёзд друг на друга если и произойдёт, то через время, превышающее жизненный цикл нашего Солнца.

Планета у Альфы Центавра и экзопланеты с алмазной мантией — давно ожидавшиеся, но от этого не менее значимые открытия. А вот следы стока жидкости на Весте (!) стали настоящим сюрпризом. (Иллюстрации ESO, NASA / JPL-Caltech.)

О, тут просто море новых данных. Однако своя рубашка ближе к телу: ближайшая к нам экзопланета, открытая в 2012 году, зовётся α Центавра Bb. Она всего в 4,36 светового года от нас, ближе звёздных систем просто нет. В полном соответствии с моделированием двухлетней давности, которое касалось параметров возможных планет у Альфы Центавра, это «суперземля». Одна беда: она очень горячая, ведь от неё до Альфы Центавра В всего 0,04 а. е. (около 6 млн км), что в полдюжины раз меньше расстояния от Меркурия до Солнца. Однако примененный для её обнаружения метод чувствителен лишь к планетам, расположенным близко к звезде. Поэтому существование там иных «суперземель» вполне вероятно.

Самые маленькие экзопланеты. Они образовали новый подкласс экзопланет — «мини-земли» (по аналогии с «суперземлями»). Kepler-42 b, с и d, вращающиеся вокруг звезды Kepler-42, что в 126 световых годах от нас, стали самыми малыми изо всех известных нам экзопланет, а Kepler-42 d и вовсе имеет всего 0,57 массы Земли. Открытие прекратило разговоры об исключительности Солнечной системы с её четырьмя планетами земной и меньшей массы, в то время как до Kepler-42 за пределами Солнечной системы не былой найдено ни одной такой. Иногда можно было услышать, что «суперземли» — значительно более распространённый тип планет, чем «собственно земли». Теперь ясно, что даже с имеющимися средствами наблюдения выявлять «мини-земли» вполне реально.

Самая же необычная изо всех открытых в уходящем году экзопланет — это, по всей видимости, 55 Рака e, вращающаяся вокруг жёлтого карлика 55 Рака (40,9 светового года от Земли). Её поверхность, как полагают астрономы, покрыта графитом и алмазами, а внутренности вполне могут состоять в основном из алмазов. И всё потому, что в химическом составе местной звезды очень мало кремния (в изобилии в Солнце) и много углерода (которого у Солнца мало). Поэтому основные планетообразующие породы там не силикаты, как в земной мантии, а те или иные формы углерода. Причём речь может идти не только об алмазах, но и о кристаллах другой, ещё неизвестной нам сингонии. Кстати, 55 Рака f, одна из планет в зоне обитаемости, — газовый гигант, а это значит, что у неё могут быть массивные экзолуны, на поверхности которых может существовать жидкая вода.

Всё ли мы упомянули? Конечно, нет. Скажем, в одной лишь Солнечной системе оправдались давние теории о наличии водного льда на полюсах Меркурия; обнаружились следы водных потоков не только на Марсе, но, возможно, и на астероиде Веста; был открыт новый спутник у Плутона…

А вот в следующем году такого всплеска открытий может и не быть: возможности наших телескопов были использованы в 2012-м на всю катушку, а до запуска новой техники космического базирования в лучшем случае годы. Но, как известно, быстро только malaherba crescit, так что подождём…