Около 650 миллионов лет назад Земля пережила одну из самых экстремальных климатических катастроф в своей истории. Судя по всему, почти вся поверхность планеты тогда оказалась покрыта льдом. Этот период получил название “Земля-снежок” (Snowball Earth). Новое исследование итальянских астрономов и климатологов попыталось объяснить, почему подобное вообще стало возможным, а также почему сегодня такой сценарий практически исключён.

Период позднего протерозоя, продолжавшийся примерно от миллиарда до 541 миллиона лет назад, был временем серьёзных климатических и геологических изменений. Тогда распадался суперконтинент Родиния, а на Земле постепенно появлялись сложные многоклеточные организмы. Именно в эту эпоху произошли несколько глобальных оледенений, крупнейшее из которых длилось примерно с 650 до 635 миллионов лет назад. Согласно гипотезе “Земли-снежка”, ледники тогда покрывали почти всю поверхность планеты, а открытая жидкая вода практически исчезла.

Чтобы понять, как Земля смогла перейти в такое состояние, исследователи смоделировали климатические условия того времени. Они изучили влияние сразу нескольких факторов: яркости Солнца, концентрации углекислого газа, расположения континентов и отражательной способности поверхности планеты.

В позднем протерозое большая часть суши была объединена в суперконтинент Родиния. Значительная часть этого массива находилась в тропических широтах, где солнечное излучение особенно интенсивно. Однако само Солнце тогда светило примерно на 5% слабее, чем сейчас. Кроме того, суша ещё не была покрыта растительностью. Поверхность представляла собой в основном голые породы и гранит, хорошо отражавшие солнечный свет.

Именно альбедо, то есть отражательная способность поверхности, оказалось одним из ключевых факторов вымерзания планеты. Лёд отражает до 90% падающего света. Поэтому даже небольшое похолодание может вызвать цепную реакцию: чем больше льда образуется, тем больше света отражается обратно в космос и тем сильнее падает температура.

Моделирование показало, что сочетания более тусклого Солнца и высокой отражающей способности поверхности Родинии оказалось достаточно, чтобы запустить глобальное оледенение даже при концентрации углекислого газа до 1000 частей на миллион. Для сравнения, современная концентрация CO₂ составляет около 428 частей на миллион.

Интересно, что если бы континенты позднего протерозоя располагались так же, как сегодня, вероятность глобального оледенения резко снижалась бы. В этом случае “Земля-снежок” могла бы возникнуть только при концентрации CO₂ ниже 400 частей на миллион.

Однако особенно важную роль, по мнению авторов работы, сыграло отсутствие растительности. Зелёные растения поглощают гораздо больше солнечного света, чем голые камни и песок. Когда на Земле позже появилась растительность, альбедо поверхности снизилось, и вероятность глобального замерзания резко уменьшилась. Исследователи отмечают, что уже при альбедо около 15% сценарий “Земли-снежка” становился практически невозможным при уровнях CO₂, характерных для позднего протерозоя. Кроме того, современное Солнце стало ярче, чем сотни миллионов лет назад, что делает повторение глобального полного оледенения в современных условиях крайне маловероятным.

Авторы работы также подчёркивают, что растения влияют на климат не только через отражение света. Они участвуют в круговороте воды и увеличивают содержание водяного пара в атмосфере, который сам по себе является мощным парниковым газом. Таким образом, появление растительности могло сыграть важную роль не только в развитии жизни на Земле, но и в стабилизации климата планеты, сделав новые глобальные “ледниковые катастрофы” гораздо менее вероятными.

Взрыв ракеты New Glenn на стартовой площадке LC-36 во время статических огневых испытаний перед будущим полётом. По информации компании Blue Origin, никто из персонала не пострадал. Чего, конечно, не скажешь о стартовом столе. Напомню, что ракета New Glenn уже стала частью программы Artemis. Как это повлияет на недавно озвученные амбициозные планы NASA, узнаем в ближайшее время.
(Звук синхронизирован с видеорядом с учётом задержки)

Астрономы впервые получили свидетельства поглощения планет красными карликами. На такую возможность учёные указывали и раньше, однако до сих пор убедительных наблюдательных подтверждений этому не существовало.

Красные карлики - самые распространённые звёзды в нашей Галактике. На их долю приходится около 75% всех звёзд Млечного Пути. Они значительно меньше и холоднее Солнца: их масса составляет от 8 до 60% солнечной.

В новом исследовании учёные попытались найти следы подобных космических катастроф в спектрах этих звёзд. Для этого они проанализировали данные спектроскопического обзора Gaia-ESO в поисках красных карликов с высоким содержанием лития. Реакция слияния лития-7 и протона с образованием двух ядер гелия-4 идёт при более низкой температуре по сравнению с классической реакцией горения водорода. А количество лития в звёздах изначально не велико. Поэтому, считается, что из-за полного перемешивания вещества в недрах красных карликов литий должен сравнительно быстро исчезнуть в ходе термоядерных реакций. Поэтому обнаружение этого элемента в атмосфере красного карлика может указывать на недавнее поступление вещества извне.

В результате исследователи обнаружили сразу шесть красных карликов в трёх различных звёздных скоплениях, содержащих значительно больше лития, чем предсказывают существующие модели эволюции этих звёзд. По мнению авторов работы, наиболее вероятное объяснение связано с поглощением вещества планет. Поскольку собственный литий таких звёзд давно должен был исчезнуть, даже небольшое количество материала, попавшего в звезду из окружающей планетной системы, становится хорошо заметным в спектре. Дополнительный анализ показал, что каждая из обнаруженных звёзд могла поглотить количество планетного вещества, эквивалентное массе от трёх до десяти Земель.

Пока исследователи не могут точно сказать, какие именно объекты были поглощены звёздами. Это могли быть полноценные планеты, протопланетные тела или крупные скопления вещества, оставшиеся после формирования звёздной системы. Однако результаты показывают, что подобные события действительно происходят. Учёные предполагают, что уничтожение собственных планет может оказаться довольно распространённым этапом эволюции многих планетных систем.

Астрономы, возможно, заметили крайне редкий тип взрыва звезды, так называемую парно-нестабильную сверхновую. Так называется событие, при котором очень массивная звезда полностью уничтожает себя, не оставляя ни нейтронной звезды, ни чёрной дыры.

Парно-нестабильные сверхновые должны встречаться крайне редко, поскольку порождающие их звёзды чрезвычайно массивны. В какой-то момент температура в их недрах может стать настолько высокой, что гамма-кванты начинают превращаться в пары электрон-позитрон. Из-за этого резко падает давление излучения в ядре звезды, и гравитация начинает побеждать. Начинается катастрофическое сжатие, которое запускает мощнейшую термоядерную реакцию. В результате вся звезда буквально разрывает сама себя на части. Согласно расчётам, такой судьбе должны подвергаться звёзды с начальными массами примерно от 140 до 260 масс Солнца. Считается, что звёзды, способные завершить жизнь подобным образом, должны формироваться в среде с низким содержанием тяжёлых элементов.

Сверхновую SN 2023vbw обнаружили в октябре 2023 года в ходе обзора неба Zwicky Transient Facility. Вспышка произошла на окраине небольшой карликовой галактики, расположенной примерно в 1,3 миллиарда световых лет от Земли. Первоначально вспышку классифицировали как обычную сверхновую типа II, возникающую после коллапса массивной звезды. Однако дальнейшие наблюдения показали, что объект заметно отличается от типичных представителей этого класса.

Первое, что привлекло внимание исследователей была необычная кривая блеска. Яркость сверхновой постепенно росла и достигла максимума лишь примерно через 190 суток после взрыва. Затем последовало быстрое падение светимости, после чего объект перешёл в стадию медленного затухания. Общая энергия, излучённая SN 2023vbw, составила около 3 × 10⁵⁰ эрг, что более чем в десять раз превышает показатели обычных сверхновых типа II.
Дополнительный анализ выявил ещё одну необычную особенность. Во время роста яркости температура объекта оставалась практически постоянной, хотя оболочка продолжала расширяться. Для такого поведения необходим мощный внутренний источник энергии, который трудно объяснить в рамках стандартной модели коллапса массивной звезды.

Моделирование показало, что предшественником сверхновой, вероятно, был чрезвычайно массивный голубой сверхгигант. По форме кривой блеска SN 2023vbw напоминает знаменитую сверхновую SN 1987A, однако значительно превосходит её по яркости и продолжительности вспышки. Масса выброшенного вещества оценивается в диапазоне от 170 до 350 солнечных масс, а кинетическая энергия взрыва оказалась в 60-130 раз выше максимальной энергии, которую способны обеспечить обычные сверхновые, возникающие при коллапсе железного ядра. Свойства SN 2023vbw хорошо соответствуют теоретическим моделям парно-нестабильных сверхновых.

Важным аргументом в пользу гипотезы парно-нестабильной сверхновой стала и среда, в которой произошёл взрыв. Родительская галактика отличается низким содержанием тяжёлых элементов. Именно такие условия предсказывают теоретические модели для формирования звёзд, способных завершить жизнь подобным образом.

Авторы работы также предполагают, что звезда-предшественник могла возникнуть в результате слияния двух очень массивных компонентов двойной системы. Такой сценарий естественным образом объясняет наличие плотной газовой оболочки вокруг объекта. Учёные также отмечают, что будущие обзоры неба с помощью обсерватории Веры Рубин и космического телескопа Грейс Роман могут обнаружить десятки и даже сотни подобных событий. Это позволит лучше понять эволюцию и гибель самых массивных звёзд во Вселенной.

Китайские астрономы получили новые свидетельства того, что остатки сверхновых действительно могут быть одним из главных источников галактических космических лучей. Для этого они изучили гамма-излучение, исходящее от остатка сверхновой IC 443, известного как туманность Медуза.

Космические лучи, наблюдаемые на Земле, представляют собой потоки высокоэнергетических частиц, постоянно бомбардирующих нашу планету. Их энергия может различаться в огромных пределах - от 10⁷ электронвольт (эВ) до более чем 10²⁰ эВ, что примерно соответствует кинетической энергии футбольного мяча массой 450 граммов, летящего со скоростью около 8 метров в секунду. Однако определить источник этих частиц крайне сложно. Многие космические лучи имеют электрический заряд, поэтому их траектории искажаются магнитными полями Галактики. В результате к моменту прибытия на Землю они уже не указывают на место своего происхождения.

Одними из главных кандидатов на роль природных ускорителей космических лучей давно считаются остатки сверхновых. Когда массивная звезда взрывается, её внешние оболочки выбрасываются в окружающее пространство со скоростями, достигающими нескольких процентов скорости света. Ударные волны, возникающие при этом, а также связанные с ними магнитные поля способны разгонять частицы до колоссальных энергий.

Для проверки этой гипотезы участники коллаборации LHAASO использовали одноимённую высокогорную обсерваторию в Китае. Учёные наблюдали остаток сверхновой IC 443, расположенный примерно в 5000 световых годах от Земли в созвездии Близнецов. Считается, что породившая его звезда взорвалась около 30 тысяч лет назад. Сегодня остаток сверхновой всё ещё расширяется и взаимодействует с окружающим молекулярным облаком.

Исследователей интересовало происхождение высокоэнергетических гамма-квантов, приходящих из этой области. Существуют два основных сценария их возникновения. В первом случае ударные волны сверхновой разгоняют электроны почти до скорости света. Затем эти частицы сталкиваются с фотонами окружающего излучения и передают им часть своей энергии, превращая их в гамма-кванты.

Во втором сценарии ударные волны ускоряют протоны. Сталкиваясь с веществом плотного молекулярного облака, они порождают так называемые нейтральные пионы. Это нестабильные частицы, которые практически мгновенно распадаются на гамма-кванты.

Измеренный спектр гамма-излучения позволил отличить эти механизмы друг от друга. Учёные обнаружили характерную особенность спектра, которая хорошо соответствует именно сценарию распада нейтральных пионов. Это означает, что в окрестностях IC 443 действительно происходит ускорение протонов и их взаимодействие с окружающим веществом.

Полученные данные также показали, что ударные волны остатка сверхновой способны разгонять протоны как минимум до энергий порядка нескольких сотен тераэлектронвольт. При этом признаков резкого энергетического предела обнаружено не было.

Авторы работы подчёркивают, что результаты усиливают аргументы в пользу гипотезы, согласно которой остатки сверхновых являются одним из источников галактических космических лучей. Хотя происхождение самых энергичных космических частиц по-прежнему остаётся открытым вопросом, новые наблюдения показывают, что по крайней мере часть галактических космических лучей действительно рождается в ударных волнах звёздных взрывов.

Сверхмассивные чёрные дыры располагаются в центре большинства крупных галактик. Их иногда называют космическими монстрами, потому что в активном состоянии они поглощают окружающий газ и пыль, при этом излучая огромное количество энергии. Однако новое исследование предполагает, что в некоторых случаях они могут быть не только разрушителями, но и местами рождения огромного количества планет.

Современные представления связывают образование планет с газопылевыми дисками вокруг молодых звёзд. Именно в таких дисках частицы пыли постепенно слипаются, образуя всё более крупные тела, которые со временем могут превратиться в полноценные планеты.

Похожие структуры существуют и вокруг сверхмассивных чёрных дыр в активных галактиках. Такие объекты окружены огромными дисками газа и пыли. Причём внешние области этих дисков обладают температурами и физическими условиями, напоминающими условия в протопланетных дисках молодых звёзд.

Чтобы проверить возможность формирования планет в подобных средах, группа исследователей смоделировала условия на окраинах дисков вокруг сверхмассивных чёрных дыр. Учёные учли данные о температуре, составе вещества и магнитных полях во внешних областях дисков и рассчитали основные параметры процесса образования планет.

Моделирование показало, что частицы пыли в таких условиях действительно могут объединяться в более крупные структуры, запускающие процесс формирования планет. Согласно расчётам, диски вокруг сверхмассивных чёрных дыр могут породить десятки миллионов протопланет, массами от земной, до нескольких масс Юпитера.

Авторы работы также пришли к выводу, что рост таких планет может происходить значительно быстрее, чем в обычных планетных системах. Высокая плотность вещества и сильное гравитационное поле в окрестностях активных галактических ядер позволяют молодым объектам быстро накапливать массу. В результате некоторые из них способны вырасти до размеров, намного превышающих размеры Юпитера. Согласно их расчётам, часть подобных объектов может продолжать накапливать вещество настолько эффективно, что в конечном итоге достигнет звёздных масс и превратится в полноценные звёзды.

Исследование также допускает существование необычных массивных объектов, состоящих преимущественно из пыли. Подобные тела не имеют известных аналогов в планетных системах обычных звёзд. Пока все выводы основаны исключительно на теоретическом моделировании. Для проверки предложенной гипотезы потребуются наблюдения, которые смогут подтвердить существование подобных объектов в окрестностях сверхмассивных чёрных дыр.