какая самая далекая звезда
«Хаббл» увидел голубого сверхгиганта на расстоянии 10 млрд световых лет. Это самая дальняя звезда в истории наблюдений
Набор изображений показывает гравитационно-линзовое скопление галактик, через которое обнаружена новая звезда. Голубой сверхгигант под кодовым названием Icarus отмечен белой стрелочкой на правой нижней фотографии. Фотографии: NASA/ESA/P. Kelly
Астрономы давно применяют гравитационное микролинзирование для «увеличения светосилы» телескопа в десятки-тысячи раз — и наблюдения сверхдальних участков космоса, отдалённых от нас в пространстве-времени на миллиарды световых лет. Неоднократно таким способом обнаруживали сверхдальние галактики, а иногда даже отдельные звёзды. Но найденная сейчас звезда под кодовым названием Icarus находится в 100 раз дальше, чем любая из ранее наблюдаемых звёзд, за исключением взрывов сверхновых.
Международная группа исследователей опубликовала доказательства, что объект, обнаруженный через гравитационно-линзовое скопление галактик, — это голубой сверхгигант почти в 10 млрд световых лет от нас. То есть «Хаббл» зарегистрировал свет, излучённый звездой всего через 4,4 млрд лет после Большого взрыва.
Гравитационное микролинзирование — эффект, предсказанный общей теорией относительности Эйнштейна. Он происходит, когда массивное тело (планета, звезда, галактика, скопление галактик, скопление тёмной материи) изменяет своим гравитационным полем направление распространения электромагнитного излучения, как обычная линза изменяет направление светового луча. Получается своеобразный аналог линзы, через который можно рассматривать исключительно удалённые объекты.
В данном случае гравитационной линзой выступило скопление галактик. Оно случайно блуждает между Землей и удалёнными фоновыми объектами, обычно обеспечивая дополнительное увеличение примерно в 50 раз. Если же в скоплении линзирующей галактики по счастливой случайности оказался меньший, безупречно выровненный объект, то фон можно увеличить в 5 000 раз.
Как часто бывает, открытие совершили случайно. «Хаббл» обнаружил Icarus, производя наблюдения за сверхновой Refsdal. Согласно расчётам, скоро свет от сверхновой должен был быть линзирован галактическим кластером MACS J1149, который располагается на расстоянии примерно в 5 млрд световых лет. Но пока сверхновая ещё не появилась в поле зрения, во время наблюдений астрономы с удивлением обнаружили в том же секторе новый источник света. Светимость звезды плавно увеличивалась.
Фотографии: NASA/ESA/P. Kelly
Исследователи с помощью «Хаббла» замерили спектр звезды — и обратили внимание, что температура звезды оставалась неизменной, несмотря на увеличение яркости. Это значит, что космический телескоп заметил не ещё одну сверхновую вроде Refsdal, а некую стабильную звезду. Причём свет от неё проходит не только через линзу галактического кластера MACS J1149, но ещё и дополнительно искривляется неким малым, но массивным объектом внутри кластера. В итоге микролинзирование осуществляется с коэффициентом более 2000.
«Мы знаем, что микролинзирование было вызвано либо звездой, либо нейтронной звездой, либо чёрной дырой звездной массы», — говорит в пресс-релизе Стивен Родни (Steven Rodney) из Университета Южной Каролины, соавтор научной работы. Поэтому открытие Icarus позволит астрономам получить новые представления о составе самого галактического кластера, пояснил он. Учитывая, что скопления галактик являются одними из самых массивных и растянутых структур в нашей Вселенной, изучение их состава неизбежно поможет увеличить наше общее понимание Вселенной.
Учёные считают, что открытая звезда Icarus (MACS J1149 Lensed Star 1) поможет лучше узнать об одном из самых загадочных материалов во Вселенной — тёмной материи. Хотя бы отсеять некоторые из самых экзотических теорий. «Если тёмная материя хотя бы частично состоит из сравнительно маломассивных чёрных дыр, как это было недавно предложено, то мы бы увидели это в искривлении света от Icarus, — говорит Патрик Келли (Patrick Kelly), астрофизик из Университета Миннесоты и ведущий автор научной работы. — Наши наблюдения не подтверждают возможность, что большая часть тёмной материи состоит из таких чёрных дыр массой примерно в 30 раз больше массы Солнца».
Научная статья опубликована 2 апреля 2018 года в журнале Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550-018-0430-3).
Дальние огни: обнаружены самые далекие звезды Млечного Пути
Точно так же, как каждая планета в Солнечной системе вращается вокруг Солнца, так же каждая звезда в Млечном Пути вращается вокруг большой черной дыры в центре нашей галактики. Но как далеко простирается Млечный Путь? Астрономы подобрались ближе к ответу на этот вопрос с открытием двух удаленных газовых гигантов.
«Это самые далекие звезды, которые мы когда-либо видели в Млечном Пути», — рассказал Джон Бочански из колледжа Хаверфорд, астроном, обнаруживший эти звезды. Эти же две звезды помогут зондировать неисследованную область космоса и помочь в оценке общей массы нашей галактики, которая плохо известна.
Обе звезды — красные гиганты, стареющие солнца, которые светят так ярко, что их довольно легко обнаружить. Одна звезда находится в 890 000 световых лет от Земли, в созвездии Рыб — в 33 раза дальше от центра Млечного Пути, чем мы. Единственный член Млечного Пути, который находится на сопоставимом расстоянии, — это небольшая галактика по имени Лео I, орбита которой проходит на расстоянии 850 000 световых лет от центра. Если бы звезда в созвездии Рыб двигалась по круговому пути так же быстро, как мы, ей бы понадобилось около 8 миллиардов лет, чтобы завершить одну орбиту вокруг галактики. Это больше, чем половина возраста Вселенной.
Другая новообретенная звезда находится в 780 000 световых лет от Земли в созвездии Близнецов и более чем в миллионе световых лет от другой звезды. Для сравнения, предыдущий рекорд звезда-одиночка поставила только в полумиллионе световых лет от Земли, если говорить о расстоянии.
Астроном Розмари Вайс из Университета Джон Хопкинса, которая не принимала участие в открытии, похвалила работу:
«Они доказали, что в глубинке есть звезды. И это завораживает. Проект только начался, поэтому, скорее всего, будет гораздо больше звезд. И это будет очень важно для целого ряда научных тем».
Чтобы искать удаленных резидентов Млечного Пути, команда Бочански начала с почти семи миллионов звезд, используя данные инфракрасного спектра для выбора тех, чьи цвета совпадают со спектральным типом M, которым обозначают холодные и красные звезды. Применяя другие критерии, астрономы сузили список до 404 звезд типа M. В прошлом ноябре Бочански получил спектры нескольких из них. Большинство оказались просто красными карликами — тусклыми слабыми солнцами рядом с галактическим диском — но пять оказались M-гигантами. Два из них были настолько тусклыми, что сразу стало понятно, что они крайне далеки от Земли. Об этом открытии 20 июля сообщил Astrophysical Journal Letters.
Однако открытие поднимает вопрос: «Что, во имя всех святых, гигант типа M делает там?», спрашивает Джон Норрис из Австралийского национального университета, независимый от исследования астроном. К концу своей жизни звезда типа этой расширяется и остывает; наше солнце станет желтым гигантом со спектром типа G, а потом оранжевым гигантом типа K, и только потом — холодным красным гигантом типа M. Но звезды в гало Млечного Пути — древнее население галактического диска — отличаются от Солнца, поскольку в них больше тяжелых элементов. Когда такие звезды становятся гигантами, они не остывают дальше типа K. Два гиганта типа M ненормально богаты металлами для нашего гало, будто миллионеры, живущие на бедной окраине города.
Возможно, они пришли из другой галактики. И действительно, примерно два десятка галактик вращаются самостоятельно. Два самых ярких спутника Млечного Пути — Большое и Малое магеллановы облака — содержат множество звезд, которые изобилуют тяжелыми элементами, и свободно добираются до красного типа M. В противовес, большинство других спутников настолько ничтожны, что им не хватает энергии для производства обилия тяжелых элементов, поэтому M-гигантов у них мало. По этой причине Бочански предположил, что два удаленных гиганта типа M могли взять свое начало из статистически крупной спутниковой галактики. Но такая галактика должна сильно светиться и быть заметной. Возможно, она распалась. Возможно, самые далекие M-гиганты являются самыми яркими звездами в галактиках, настолько рассредоточенных, что мы пока не знаем об их существовании.
В любом случае лишние звезды на таких гигантских расстояниях помогут вычислить массу Млечного Пути, поскольку чем более массивна галактика, тем быстрее звезды кружатся вокруг нее, и тем лучше для измерения общей массы подходят самые дальние звезды. Таким образом, даже при том, что новые звезды могут быть и не родными для Млечного Пути, они могут показать ее вес лучше, чем все многочисленные звезды нашей галактики, освещающие ее блестящий диск.
Самые дальние космические объекты, наблюдаемые без телескопа
Посмотрев на ночное небо нетрудно понять, почему древние греки считали, что все звезды на ночном небе зафиксированы на небесной сфере. И вращаются вокруг Земли. Наблюдателю, находящемуся на Земле кажется, что все звезды находятся на строго фиксированных расстояниях друг от друга не небосводе. И при этом никогда не изменяют свое положение относительно друг друга.
Сегодня мы знаем, что Земля — это не центр космоса. Это всего лишь крошечный мир в огромной расширяющейся Вселенной…
Интересно, а какие космические объекты можно увидеть без помощи специальных инструментов? И на каком расстоянии они находятся от Земли?
Самая удаленная звезда, видимая невооруженным глазом
При современных условиях наблюдения за небом самая отдаленная звезда, которую можно увидеть без каких-либо больших трудностей, — это Денеб. Она находится в созвездии Лебедя. Расстояние до нее около 1550 световых лет. Это по одной методике. По другой — 3000 световых лет. Но, несмотря на трудности с точным определением расстояния до этой звезды, это все равно однозначно самая удаленная звезда, которую мы можем видеть. Денеб также входит в двадцатку самых ярких видимых звезд.
Некоторые астрономы утверждают, что еще дальше, чем μ Cephei, находится переменная звезда V762 Cas. Ее можно увидеть в созвездии Кассиопеи. Она имеет величину 5,8, что в теории позволяет разглядеть ее без помощи специальных приборов. Но опять же только при идеальных условиях наблюдения. Считается, что расстояние до этой звезды составляет 16 000 световых лет. Однако расчеты носят весьма приблизительный характер. И основаны на устаревших данных. В каталоге Hipparcos 2007 говорится, что годовой параллакс этой звезды составляет 1,18 миллисекунды (с неопределенностью 0,45 миллисекунды). Это эквивалентно расстоянию 2760 световых лет (но из-за большой неопределенности оно может составлять от 2000 до 4465 световых лет). Миссия ESA Gaea, вероятно, в конечном итоге даст точное значение расстояния до V762 Cas.
Самый далекий космический объект, видимый невооруженным глазом
Галактики — это огромные города, полные звезд. И самая отдаленная из них, но все еще видимая невооруженным глазом, наблюдается здесь, в северном полушарии. Это галактика Андромеды. Она является самой большой галактикой в нашей локальной группе галактик, в которую входит Млечный путь и более 30 галактик поменьше. Галактика Андромеды находится на расстоянии 2,5 миллиона световых лет от нас. И имеет звездную величину +3,4. Поэтому ее вполне можно увидеть без оптического устройства, если над Вашей головой чистое ночное небо. Эта галактика не видна во всем Южном полушарии. Но зато здесь Вы можете увидеть Магеллановы Облака. Эти галактики — спутники нашего Млечного Пути. Большое Магелланово Облако имеет около 160 000 световых лет в поперечнике. А его звездная величина +0,9. Поэтому его легко можно разглядеть даже в небе с небольшим световым загрязнением.
Самая дальняя сверхновая
С помощью оптических устройств и телескопов, базирующихся в космосе, таких как орбитальная обсерватория Хаббл, мы можем обнаруживать объекты, которые находятся в глубоком космосе. И они никогда не будут видны невооруженным глазом. В апреле 2013 года широкоугольная камера Хаббла обнаружила одну из самых отдаленных сверхновых звезд, когда-либо зафиксированных. Эта сверхновая родилась на расстоянии 10 миллиардов световых лет от нас.
Видеть дальше
Благодаря телескопу Хаббл мы можем видеть не только далекие сверхновые, но и далекие галактики. В течение последних 10 лет Хаббл частенько заглядывал в космос в районе созвездия Печь в Южном полушарии. Данные, полученные от Хаббла, позволили астрономам обнаружить самый отдаленный из когда-либо наблюдавшихся объект — UDFj-39546284. Это галактика — представитель самого первого поколения подобных объектов в космосе. Расстояние до нее — более 13,2 миллиардов световых лет. В те времена когда свет, достигший наших глаз, покинул эту галактику, Вселенная была очень молода.
В космосе есть много далеких звезд, которых мы никогда не увидим. Потому что Вселенная продолжает расширяться. И все удаленные объекты продолжают улетать от нас со все увеличивающимися скоростями. Но даже среди тех объектов, которые продолжают быть доступными нам для наблюдения, можно сделать еще очень много интересных и важных открытий.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Случайно обнаружена самая далекая звезда во Вселенной
Международная группа астрономов под руководством Патрика Л. Келли (Patrick L. Kelly) обнаружила голубой сверхгигант Икар, который удален от Земли на девять миллиардов световых лет. Это самая далекая обычная звезда, найденная на настоящий момент. Статья исследователей опубликована в журнале Nature Astronomy. Об этом сообщается в пресс-релизе на Phys.org.
Икар, или MACS J1149 Lensed Star 1 (LS1), был замечен на снимках космического телескопа Hubble, сделанных в 2016-2017 годах. При обычных условиях настолько далекие звезды не видны даже для орбитальных обсерваторий, однако изображение голубого сверхгиганта оказалось увеличенным в две тысячи раз благодаря эффекту гравитационного линзирования.
Астрономы обнаружили Икар случайно, когда с помощью телескопа наблюдали сверхновую, произошедшую в той же галактике. Изображение взорвавшейся звезды, названной SN Refsdal в честь норвежского астронома Сьюра Рефсдала (Sjur Refsdal), было искажено массивным скоплением галактик MACS J1149 + 2223, расположенным в пяти миллиардах световых лет от Земли. Это явление происходит, когда луч света от далекого объекта попадает в гравитационное поле галактики или галактического кластера и искривляет свою траекторию. В результате объект визуально немного меняет свое расположение на небе и увеличивается в размерах.
Таким образом скопление MACS J1149 + 2223 сработало как гравитационная линза, улучшив условия наблюдения Икара. Хотя обычно такой эффект увеличивает фоновые объекты до 50 раз, астрономические тела малого размера могут быть увеличены до нескольких тысяч раз. Этому способствуют такие редкие условия, как пересечение некой звездой линии между Икаром и Hubble. Это позволило астрономам определить даже спектральные характеристики LS1, которая является звездой типа B (горячая и голубая) и, возможно, в сотни тысяч раз ярче Солнца.
Астрономы из России нашли самую далекую звезду-«маяк» в Млечном Пути
МОСКВА, 22 авг – РИА Новости. Российские и зарубежные астрономы впервые измерили расстояние до пульсара 2S 1553-542 на «обратной стороне» Галактики, который оказался одной из самых далеких от нас нейтронных звезд Млечного Пути, говорится в статьях, опубликованных в журнале Monthly Notices of the Royal Academy of Sciences.
Как рассказывают Александр Лутовинов из Института космических исследований РАН и его коллеги из России и зарубежных стран, этот пульсар давно привлекал внимание астрономов тем, что его компаньон, несмотря на его предполагаемые крупные размеры и бурный характер, до сих пор оставался невидимым для нас. Это одновременно намекало и на большое расстояние до 2S 1553−542 и не позволяло ученым определить дистанцию между Землей и этой нейтронной звездой.
Загадка этого пульсара была разрешена только сейчас, благодаря вспышке в его активности, которая произошла в конце 2015 года и за которой наблюдали все крупные рентгеновские и гамма-телескопы НАСА по просьбе российских астрономов, и наблюдениям за другими переменными звездами. Эти светила, так называемые цефеиды, представляют собой своеобразные «космические маяки», которые позволяют астрономам точно вычислять расстояния в космосе благодаря постоянному характеру их пульсаций.
В последние несколько лет Европейская южная обсерватория пытается найти цефеиды в центре Галактики и непосредственно за ним в рамках программы VVV, наблюдая за диском и рукавами Млечного Пути при помощи инфракрасных телескопов. Лутовинов и его коллеги нашли иное применение для этих снимков, попытавшись отыскать предположительного компаньона 2S 1553−542, изучая инфракрасные и оптические снимки, полученные во время прошлогодней вспышки.
Используя точные координаты пульсара, полученные в ходе рентгеновских наблюдений, и уточненные характеристики его компаньона российским астрономам и их зарубежным компаньонам удалось найти не одну, а сразу пять звезд в окрестностях той точки, где предположительно находится пульсар. Это поставило перед ними проблему – как понять, какая из них является спутником 2S 1553−542?