Край Будущего

Международная группа астрономов провела подробные радионаблюдения скопления галактик Abell 3558 и обнаружила в его центре необычное явление — мини-гало, то есть небольшое рассеянное радиоизлучение. Результаты своих исследований они опубликовали 10 июля на сайте arXiv.

Скопления галактик — это самые большие структуры во Вселенной, связанные гравитацией и включающие тысячи галактик. Они формируются, когда массы разных объектов объединяются, и потому являются отличным местом для изучения того, как развиваются галактики и сама Вселенная.

Abell 3558 — массивное скопление галактик, расположенное на расстоянии, соответствующем красному смещению около 0,047. Его масса примерно равна 1,48 квадриллионам масс Солнца, а рентгеновское излучение, которое оно испускает, очень мощное.

Ранее учёные уже знали, что в центре Abell 3558 есть рассеянное радиоизлучение, но его свойства были изучены не полностью. Чтобы разобраться, откуда оно берётся, команда астрономов под руководством Кигана Трехавена из Университета Родса (Южная Африка) использовала радиотелескопы MeerKAT и uGMRT, а также данные других обсерваторий.

Наблюдения показали, что радиоизлучение в центре скопления гораздо более протяжённое, чем считалось раньше — его длина достигает около 1,8 миллиона световых лет. Мощность излучения на частоте 1,4 ГГц составляет примерно 68 мегаватт на герц. Учёные также обнаружили, что излучение распространяется за пределы так называемого холодного фронта — области с резким изменением температуры газа внутри скопления.

Анализ спектра излучения показал, что в некоторых местах спектр «плоский», что говорит о локальном повторном ускорении частиц из-за турбулентности газа. В других областях спектр «круче», и эти зоны совпадают с областями горячего газа с высокой энтропией, но низким давлением.

В итоге астрономы пришли к выводу, что в центре Abell 3558 находится радио-мини-гало — небольшое, но заметное рассеянное радиоизлучение, ограниченное холодными фронтами и вызванное турбулентностью в газе. Кроме того, они заметили гребневидную структуру, которая совпадает с газовым следом и, возможно, связана с крупномасштабной турбулентностью.

Мини-гало обычно встречаются в спокойных, не слишком активных скоплениях с холодными ядрами, где не было крупных столкновений. Их происхождение пока изучается, но считается, что они возникают из-за повторного ускорения частиц, вызванного турбулентностью газа или активностью центральной галактики.

Таким образом, новое исследование помогает лучше понять процессы, происходящие в скоплениях галактик и природу радиоизлучения в них.

Международная команда астрономов обнаружила огромное облако газа и пыли в малоизученной части нашей галактики Млечный Путь. Это облако, называемое гигантским молекулярным облаком (GMC), имеет длину около 200 световых лет.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Astrophysical Journal, учёные с помощью мощного телескопа Green Bank в США изучили это облако, известное как M4.7-0.8, или просто «облако средней точки». Они обнаружили, что это очень активный регион, где, вероятно, формируются новые звёзды.

«Главное открытие — само это огромное облако, — рассказывает Натали Баттерфилд из Национальной радиоастрономической обсерватории. — Никто раньше не знал о его существовании, пока мы не направили туда телескоп и не увидели плотный газ. Измерив размер, массу и плотность, мы подтвердили, что это действительно гигантское молекулярное облако».

По словам Баттерфилд, это облако похоже на скрытые реки газа и пыли, которые переносят материал в центр галактики. Это место, где газ из диска галактики переходит в более экстремальные условия центра Млечного Пути. Изучая его, учёные могут понять, как газ накапливается в центре галактики.

Телескоп Green Bank наблюдал за молекулами аммиака и цианобутадина — они помогают определить, где находится плотный газ. В ходе исследований были сделаны несколько важных открытий:

• Найден новый «мазер» — природный источник сильного микроволнового излучения, связанный с аммиаком. Такие мазеры часто указывают на активное звездообразование.

• В облаке есть компактные скопления газа и пыли, которые, скорее всего, скоро превратятся в новые звёзды. Одно из таких скоплений, названное Узел Е, возможно, представляет собой небольшой плотный газовый комок, который разрушается излучением соседних звёзд.

• Обнаружена структура, похожая на оболочку, которая могла образоваться из-за энергии умирающих звёзд — это называется звездной обратной связью.

• Газ в облаке сильно закручен и турбулентен, как это часто бывает в центре галактики. Такая турбулентность может возникать из-за притока газа вдоль пылевых «рек» или столкновений с другими облаками.

Ларри Морган из обсерватории Грин-Бэнк объяснил, что звездообразование в таких пылевых полосах — загадка. Мощные силы в этих областях могут мешать появлению новых звёзд. Но на передних краях этих полос, например, там, где расположено срединное облако, газ может скапливаться и рождать звёзды.

В целом, результаты показывают, что срединное облако — важное звено в потоке газа от внешних частей галактики к её центру. Изучая его, учёные смогут лучше понять, как галактики строят свои центральные части и как в них рождаются новые звёзды в сложных условиях.

Группа астрономов из Центра астрофизики Гарварда и Смитсоновского института обнаружила необычный объект под названием 2020 VN40, который находится очень далеко за орбитой Нептуна. Этот объект относится к группе транснептуновых объектов — тел, обращающихся вокруг Солнца за пределами орбиты Нептуна.

Особенность 2020 VN40 в том, что он делает один оборот вокруг Солнца ровно за то время, за которое Нептун совершает десять оборотов. Это первый раз, когда учёные нашли такой резонанс — когда движения двух объектов связаны особым числовым отношением.

Открытие помогает понять, как движутся и развиваются объекты в отдалённых областях Солнечной системы. Оно подтверждает, что многие из них временно «попадают» под влияние Нептуна, движутся вместе с ним и меняют свои орбиты.

Для поиска 2020 VN40 использовалась программа LiDO, работающая с несколькими телескопами, включая Канадско-Французско-Гавайский, Джемини и Magellan Baade. Учёные искали тела, которые движутся по большим и сильно наклонённым орбитам далеко от плоскости земной орбиты.

2020 VN40 движется по очень наклоненной орбите и находится примерно в 140 раз дальше от Солнца, чем Земля. Интересно, что он приближается к Солнцу в то же время, когда Нептун находится поблизости, чего обычно не бывает у подобных транснептуновых объектов. Из-за наклона орбиты на карте кажется, что они близки, но на самом деле они находятся на разной высоте относительно плоскости Солнечной системы.

Это движение похоже на новый музыкальный ритм в знакомой мелодии и может изменить понимание того, как движутся отдалённые объекты в Солнечной системе.

До сих пор в рамках программы LiDO обнаружено более 140 подобных объектов, и учёные надеются найти ещё больше с помощью мощных новых телескопов, например, обсерватории Веры Рубин.

Как говорит исследователь Кэтрин Волк, это только начало — учёные открывают новые детали о прошлом и развитии нашей Солнечной системы.

Учёные из Потсдамского и Берлинского университетов использовали современный метод — криоэлектронную микроскопию высокого разрешения — чтобы подробно изучить работу важного фермента CODH/ACS. Этот фермент помогает древним микроорганизмам превращать углекислый газ в полезные вещества, например, в молекулу ацетил-КоА, которая нужна для жизни.

До того, как Земля стала насыщена кислородом, на ней жили микроорганизмы, которые не нуждались в кислороде. Они использовали процесс, называемый анаэробной фиксацией углерода, чтобы получать энергию. Фермент CODH/ACS существует у таких организмов уже более 3,5 миллиардов лет и играет ключевую роль в их обмене веществ. Сегодня этот фермент важен и в некоторых современных экосистемах, например, в болотах или в кишечнике животных.

Внутри фермента есть специальные металлические части — кластеры из никеля и железа. Они помогают превращать углекислый газ в ацетил-КоА через несколько этапов, ускоряя химические реакции. Благодаря этому ферменту можно эффективно использовать углекислый газ, что очень интересно для создания биотоплива.

С помощью криоэлектронной микроскопии учёные смогли увидеть, как фермент меняет свою форму и как движутся разные части внутри него во время работы. Они получили изображения шести разных состояний фермента с очень высокой точностью — настолько, что можно было рассмотреть, как молекулы взаимодействуют с металлическими центрами фермента.

Это помогло понять, как фермент точно управляет реакциями, чтобы не терять важные промежуточные вещества и не допускать побочных реакций. Такие знания важны для того, чтобы в будущем использовать этот древний фермент для биотехнологий, например, для преобразования углекислого газа в полезные продукты и топлива.