Космический телескоп Джеймса Уэбба провёл детальное спектроскопическое исследование необычного холодного объекта GJ504b, расположенного менее чем в 60 световых годах от Земли. Анализ его спектра показал, что атмосфера этого мира, вероятно, содержит облака из солей, а также водяной пар, метан, аммиак, угарный газ и сероводород. По словам авторов исследования, этот объект оказался непохожим ни на что из того, что им приходилось анализировать ранее.

GJ504b был открыт ещё в 2013 году. Он обращается вокруг звезды, похожей на Солнце, на расстоянии более чем в 40 раз превышающем расстояние от Земли до Солнца - дальше орбиты Плутона. До сих пор астрономы не пришли к единому мнению, что представляет собой этот объект. Он может быть как очень массивной планетой, так и коричневым карликом - объектом, занимающим промежуточное положение между планетами и звёздами. Поэтому в работе его называют «объектом планетной массы».

Ранее изучить GJ504b было крайне сложно из-за его низкой температуры и слабого свечения. Именно поэтому он оказался подходящей целью для наблюдений телескопом Джеймса Уэбба, работающим в инфракрасном диапазоне. Полученные данные позволили уточнить характеристики объекта. Согласно оценкам, его радиус примерно на 10% меньше радиуса Юпитера, однако масса достигает примерно 25 масс Юпитера. (Это масса полноценного бурого карлика) Температура атмосферы составляет около 290 °C, что значительно ниже температуры большинства более молодых подобных объектов. Таким образом, возраст GJ504b может составлять от 2,5 до 4,5 миллиардов лет.

При попытке воспроизвести наблюдаемый спектр с помощью атмосферных моделей исследователи столкнулись с проблемой. Без дополнительного источника непрозрачности расчёты приводили к физически малореалистичному распределению температуры в атмосфере. Учёные проверили модели с тремя различными типами облаков. Наилучшее совпадение с наблюдениями дали соляные облака.

Авторы предполагают, что такие облака могут состоять из хлорида калия или сульфида цинка. Учёт таких облаков ослабил вклад молекул, расположенных в более глубоких слоях атмосферы, благодаря чему модель стала физически согласованной. Кроме того, спектральный анализ выявил признаки присутствия воды, угарного газа, метана, аммиака и сероводорода. Также исследователи обнаружили, что атмосфера GJ504b, вероятно, обогащена углеродом, кислородом и, возможно, серой по сравнению с его звездой.

Авторы отмечают, что такое обогащение тяжёлыми элементами может указывать на то, что GJ504b сформировался как планета в протопланетном диске, а не возник по сценарию образования коричневых карликов, несмотря на столь большую массу. Поэтому пока природа этого объекта остаётся не до конца понятной.

Интересно, что после открытия GJ504b в 2013 году исследователи предположили, что она может иметь необычный розовато-пурпурный оттенок. Тогда сотрудник Центра космических полётов имени Годдарда Майкл Макэлвейн сказал: «Если бы мы могли отправиться на эту гигантскую планету, мы бы увидели мир, всё ещё светящийся остаточным теплом своего рождения. Его цвет напоминает тёмно-вишнёвый или тускло-пурпурный». Именно благодаря этому GJ504b получила неофициальное прозвище «Розовая планета».

Астрономы исследовали, как распределяются галактики внутри космических войдов - самых разреженных областей крупномасштабной структуры Вселенной. Оказалось, что даже в этих регионах галактики иногда объединяются в небольшие группы. Однако такие системы встречаются значительно реже, чем в более плотных областях космоса, и по своим динамическим свойствам заметно отличаются от обычных галактических групп.

Размеры войдов могут достигать десятков миллионов световых лет. Согласно современным космологическим моделям, под действием гравитации вещество постепенно покидает эти области, перетекая в окружающие их филаменты крупномасштабной структуры Вселенной. Тем не менее даже там встречаются отдельные галактики.

Чтобы выяснить, образуют ли эти галактики связанные системы, исследователи использовали алгоритм friends-of-friends. Он объединяет галактики в одну группу, если они расположены достаточно близко друг к другу и имеют схожие скорости. Анализ проводился для выборки галактик с красным смещением менее 0,08.

В результате учёные обнаружили 1367 групп, включающих в общей сложности 3040 галактик. При этом ещё 14 672 галактики оказались одиночными и не имели близких соседей. Для сравнения исследователи проанализировали контрольную выборку галактик, расположенных вне космических войдов и вне наиболее плотных скоплений. Выяснилось, что внутри войдов 59% галактик оказались одиночными, тогда как в контрольной выборке около 60% галактик входят в состав групп. Это подтверждает, что внутри войдов галактики значительно реже образуют группы.

Авторы также изучили свойства обнаруженных групп. Они оценили их размеры, скорости движения входящих в них галактик, а также время, за которое галактика могла бы пересечь всю группу. Оказалось, что даже самые крупные группы внутри войдов содержат не более шести галактик, что значительно меньше, чем группы и скопления в более плотных областях Вселенной. Кроме того, такие группы оказались сравнительно разреженными и ещё не достигли состояния гравитационного равновесия. То есть, группы галактик все еще находятся в процессе формирования.

Ещё один интересный результат заключается в том, что число галактик в группе не зависит от степени разреженности окружающего войда. И глубокие, и менее глубокие войды могут содержать группы примерно одинакового размера.

Авторы работы делают вывод, что космические пустоты нельзя считать полностью однородными и ”мёртвыми” областями. Даже там гравитация продолжает постепенно объединять галактики, хотя этот процесс идёт значительно медленнее и приводит к образованию лишь небольших и ещё не сформировавшихся до конца групп.