2012 година беше доста интересна за астрономията. Общо взето от 90-те години на XX в. астрономията (или по-точно астрофизиката) е в подем - откакто стана ясно, че черни дупки и извънслънчеви планетни системи действително съществуват. Можем с часове да говорим за това в центъра на коя галактика е открита поредната свръхмасивна черна дупка или на колко нови кандидати за извънслънчеви планети е подтвърдено съществуването. Натрупаната статистика е такава, че вече може да се правят класации на по-интересните открития. Само допреди две десетилетия нямаше такава възможност - поне що се отнася за черните дупки и извънслънчевите планети (или както още се казва екзопланетите). И така, нека видим кои са по-по-най-необикновените открития в астрономията през 2012 г.
Черни дупки
Най-интересната от откритите през 2012 г. свръхмасивни черни дупки е тази в имащата форма на лещено зърно галактика NGC 1277 от съзвездието Персей (която се намира на 220 млн. св. год. от нас). Тази черна дупка е едновременно най-странната и най-тежката от всички известни черни дупки. Теглото й е 14-20 милиарда Слънчеви маси или иначе казано тя тежи 4000 пъти повече от нашата централногалактична свръхмасивна черна дупка Стрелец A*. Странното е, че родната галактика NGC 1277 на тази рекордно голяма черна дупка, всъщност има 10 пъти по-малка маса от нашия Млечен път. Диспропорцията между масата на NGC 1277 и черната дупка в центъра й е толкова голяма, че 11-14% от масата на цялата галактика и 56% от масата на нейното ядро, се падат на черната дупка. Причините довели до образуването на един толкова чудовищен обект не са ясни. Ако тази черна дупка е нараствала, поглъщайки веществото на своята галактика, то как NGC 1277 е успяла да "откърми" подобно чудовище, бидейки сама по себе си галактика от категория "перо"?
Не по-малко загадъчна е и най-старата от известните черни дупки, която е открита през 2012 г. по идващото от нея рентгеново излъчване. Установено е, че са били необходими 13.2 милиарда години , за да може това лъчение да достигне Земята, тръгвайки от района на квазара GB 1428. Да припомним, че в днешно време има теория, обясняваща природата на квазарите. Според нея квазарите са централногалактични свръхмасивни черни дупки, които поглъщат активно вещество от своите галактики. Счита се, че това е било възможно на ранните етапи от еволюцията на галактиките и по тази причина квазарите са най-отдалечените астрономически обекти. Рентгеновото лъчение се генерира от вещество, падащо върху младата свръхмасивна черна дупка. Движейки се по спирала то се нагрява до такава степен, че започва да излъчва в рентгеновия диапазон. Загадачното в случая с квазара GB 1428 е това, че съгласно Стандартния космологически модел, Вселената е на около 13.7 милиарда години. Тогава най-старата известна свръхмасивна черна дупка би трябвало да се е появила само около 500 млн. години след Големия взрив. В такъв случай, за да се образува квазара GB 1428, е необходимо само за 500 млн. години да са се родили и еволюирали звездите от галактиката, в чийто център е GB 1428. Не е ясно как толкова малко време е било достатъчно за образуването на въпросния квазар. Предишният рекорден по отдалечност квазар, е на разстояние 12.6 милиарда св. години от нас - т.е. след Големия Взрив е имало повече от милиард години време, за да се образува той. В случая с GB 1428 всичко е толкова странно, че физикът Пиер Маген (Pierre Magain) от Департамента по астрофизика, геофизика и океанология на Лиежския Университет в Белгия, в опитите си да обясни съществуването на GB 1428 и на галактиките, отдалечени на повече от 13 милиарда св. год. от нас (за тях ще споменем след малко), е предложил теория, съгласно която Вселената е на минимум 15.4 милиарда години, които ни изглеждат като 13.7 милиарда поради специфичен гравитационен ефект, обусловен от масата на веществото във Вселената.
Галактики
Тук почетно място заема най-старата известна галактика, открита в 2012 г. след уточнение на данните, получени с помощта на орбиталния телескоп Хъбъл. Тази галактика се нарича UDFj-39546284 и телескопът Хъбъл е успял да я види такава, каквато е била само 380 милиона години след Големия взрив (по-рано са считали, че е на 200 млн. години по-млада). Предишният рекордьор по старост сред галактиките е MACS0647-JD. Червеното й отместване показва, че 400 млн. години след Големия Взрив, нея вече я е имало. Към днешна дата са известни само 6 галактики, които са на повече от 13.1 милиарда св. год. от нас (и съответно са толкова стари). Специално за най-старата от тях UDFj-39546284, е интересно, че тя би трябвало вече да е съществувала още преди да свърши т.нар. епоха на рейонизация на веществото във Вселената, през която светлината на първите звезди и квазари йонизира газа в галактиките и извън тях.
Друго интересно откритие от света на галактиките, направено през 2012 г., е свързано не с най-отдалечените (и по тази причина най-стари) галактики, а с първата позната ни галактика - Нашата галактика, която наричаме Млечен път. Оказва се, че Млечният път тежи повече, отколкото се е смятало по-рано - 1600 милиарда слънчеви маси. Новите оценки на масата на Нашата галактика, направени по наблюдението на движението на съседната галактика-джудже Лъв-I, показват, че Млечният път е по-тежък от галактиката Андромеда, чиято маса е около 1000 милиарда слънчеви (1000 милиарда някои наричат трилион). Между другото Млечният път и Андромеда в бъдеще, както е известно, ще се слеят в една нова гигантска галактика Млечномеда.
Вижте видео, показващо как ще изглежда предстоящият сблъсък:
В средата на 2012 г. беше уточнена скоростта и траекторията, с която Андромеда се приближава към Нашата галактика, което позволи да се предскаже по-точно времето на бъдещия сблъсък. Галактиката Андромеда лети към нас със скорост 120 km/s (432 000 km/h) и сблъсъкът ще се състои след около 4 милиарда години. Слънцето тогава все още няма да се е превърнало в червен гигант, което означава, че и Земята следва да очакваме, че ще си бъде на мястото по време на раждането на галактиката Млечномеда. Ако има как да се пренесем, да речем 3.7 милиарда години напред в бъдещето, то ще може да видим надвисналата над Млечния път галактика Андромеда, в нейния пълен многомилиарднозведен блясък. Зрелището ще е невъобразимо. 3-4 милиарда след образуването на Млечномеда, ще се случи още една колизия. По това време към нея ще се присъедини друга една галактика от местната група галактики - галактиката Триъгълник. Поради това, че Млечномеда ще се образува след сблъсък, в нея ще има условия за активно звездообразуване. А това ще е нещо доста рядко в мрачното бъдеще на все по-бързо разширяващата се (заради действието на тъмната енергия) Вселена. Тъй че "нашата" предстояща Млечномеда, ще има шанса да се нареди сред най-забележителните галактики от последните дни на Вселената.
През 2012 г. беше открит и цял нов клас галактики (нещо, което не се случва всяка година). Това е класът на т.нар. "зелени галактики". Галактиката J224024.1-092748 (или просто J2240) от съзвездието Водолей е първата такава галактика. Тя е на 3.7 милиарда св. год. от нас и е била забелязана на едно от изображенията, получени с помощта на Канадско-френско-хавайския телескоп. Откритието е направено от работещия в Обсерваторията Джемини (Gemini Observatory) астроном Миша Ширмер (Mischa Schirmer). Видът на обекта е накарал д-р Ширмер да окаменее - той е изглеждал като галактика, но бил яркозелен. След откриването на J2240, са намерени още 16 зелени галактики. Отчитайки слабостта на днешните средства за наблюдение, следва, че тези галактики би трябвало да са повече - по един "зелен галактически фасул" на всеки 2.2x1027 кубически св. години. Причината за необичайния зелен цвят на тези галактики, засега остава загадка. Обикновено в зелено светят неголеми области от галактиките - тези, в които междузвездната среда е наситена с йонизиран кислород. Не е ясно как може такъв йонизиран кислород да се разпростре из цялата галактика.
Сред важните открития в областта на галактиките, направено през 2012 г., е и намирането на най-крупната от известните галактики - A2261-BCG (Abell 2261 Brightest Cluster Galaxy). Светлината от нея е пътувала към нас около 3 милиарда години - т.е. 700 млн. години по-малко отколкото светлината на зеленото чудо J2240. A2261-BCG е страшно голяма - 1 млн. св. години в диаметър, при "само" 100 хиляди за нашия Млечен път. В добавка, най-масивната известна галактика, е твърде странна и по една друга причина - в нея до момента не е открита съответната свръхмасивна централна черна дупка. Присъствието на такава черна дупка се счита, че е необходимо при големите галактики. И е така защото без гравитацията на свръхмасивните черни дупки е трудно да се удържат заедно голямо количество звезди.
Звезди
Тук отново ще започнем класацията с най-старите. През 2012 г. учени от Технологическия университет на Суинбърн (Австралия), под общото ръководство на Джеф Кук (Jeff Cooke), откриха най-древното избухване на свръхнова - това на SN1000+0216. Този обект се е взривил преди 12.1 милиарда години, т.е. само 1.6 милиарда години след Големия Взрив. Счита се, че енергията за взрива (между 10 и 100 пъти по-голяма от обичайната) е получена вследствие на анихилацията на частици и античастици в ядрото на SN1000+0216 - а не както е при обикновените свръхнови. За тях избухването е обусловено от термоядрени реакции при които се отделят много неутрино частици, изнасящи значителна енергия от централните зони на звездата, с което осигуряват възможността за бърз колапс и последващ взрив. При SN1000+0216 анихилиращите частици и античастици (главно електорни и позитрони) са били родени при сблъсъците на атомните ядра на изграждащото звездата вещество, с гама-лъчите, които се раждат в нейните недра. За да се осъществи този механизъм е необходимо взривилата се звезда да е почти без "метали" (астрономите наричат "метали" всичко, което не е водород и хелий), като при това нейната маса следва да е била от 150 до 250 пъти по-голяма от тази на Слънцето. Ясно е, че древната звезда, дала началото на свръхновата SN1000+0216, удовлетворява тези условия, което само по себе си я прави уникален астрономически обект. По-рано като кандидати за обекти от този тип са разглеждани свръхновите SN 2006gy и SN 2007bi.
През 2012 г. беше открита и най-тясната двойна звезда система - 19b-3-06008, която се състои от две червени джуджета (най-дълговечните звезди във Вселената), въртящи се едно около друго за 2 часа и 41 минути (2h41min). Разстоянието между тях е такова, че короните на звездите би трябвало буквално да се припокриват. По-рано са правени теоретически разчети, съгласно които орбитите на толкова близко разположени звезди не биха могли да бъдат стабилни. Откриването на 19b-3-06008 е наложило търсенето на нов модел, способен да обясни наблюдаваното. Такъв е бил намерен и според него падането на двете звезди една върху друга, ако въобще се случи, ще бъде след време, което значително превишава жизнения цикъл на нашето Слънце (повече от 10 милиарда години).
Най-масивната звезда, около която е известно, че се върти или планета, или кафяво джудже, е намерена пак през 2012 г. Това е звездата Капа от съзвездието Андромеда, наричана още HD 222439. Намира се на 170 св. год. от нас. Откритата от екипа на работещия в Чарлстънския колеж проф. Джоузеф Карсън (Joseph Carson) планета (или кафявото джудже) HD 222439 b, се намира на значително разстояние от звездата - около 55 а.е., което е почти два пъти по-голямо от разстоянието между Нептун и Слънцето (да напомним, че 1 а.е. е средното разстояние между Земята и Слънцето - около 150 млн. километра или 8 св. минути). Масата на HD 222439 b е равна на 12.8 юпитериански маси, което само по себе си също е необичайно поради факта, че обект с такава маса следва да е на границата между планетите и кафявите джуджета, които да припомним представляват несъстояли се звезди, светещи слабо на ранните етапи от еволюцията си, благодарение на протичането в недрата им на ядрени реакции с участието на деутерий (тежкия изотоп на водорода). Да припомним, че кафявите джуджета могат да имат маса между 12-13 до към 80 Юпитериански. Астрономите са решили да нарекат HD 222439 b "свръхюпитер", подчертавайки по този начин междинното положение на този обект. Може да се каже, че 2012 г., благодарение на това откритие, е знаменателна и по отношение на извънслънчевите планетни системи (за които ще стане дума малко по-долу). И е така по две причини. Първата е откриването на планета от нов клас - този на "свръхюпитерите". Втората е дори още по-важна. Благодарение на звездата Капа от съзвездието Андромеда (HD 222439) и нейният спътник HD 222439 b стана ясно, че планетни системи могат да съществуват и около горещите сини гиганти, към чийто клас принадлежи и въпросната звезда. По-рано се е считало, че около такива горещи сини звезди не може да има планетни системи, тъй като тяхното мощно ултравиолетово излъчване "издухва" преждевременно протопланетния диск на звездата, което пък не позволява образуването на достатъчно големи планети. Съществуването на HD 222439 b показа обратното - даже горещите сини звезди могат да имат масивни планети. Друг е въпросът, че в хода на бурната и относително "кратка" няколкомилионгодишна еволюция на тези звезди, планетите въртящи се около тях, ще имат тежка съдба.
Друго откритие от 2012 г., което сериозно разшири границите на нашите представи за възможното, е намирането на планета в системата на четворната звезда KIC 4862625 от съзвездието Лебед - тя е на 5000 св. год. от нас. Планетата PH1 е открита от доброволци, участващи в проекта Planethunters.org. Това е станало благодарение на забелязаните от астрономите-любители, колебания в блясъка на KIC 4862625. Наличието на планета е потвърдено след направената проверка на данните от Киън Джек (Kian Jek) от Сан Франциско и Робърт Галиано (Robert Gagliano) от Котънууд (Аризона), които са професионални астрономи съответно от Йейлския и Оксфордския университети. Проверката е извършена с помощта на телескопите от Обсерваторията Кек. Самата планета е газов гигант с радиус, равен на 6,18 ± 0,17 земни радиуса, като горната граница на нейната маса е приблизително 169 земни маси или 0,531 юпитериански (по-вероятно, теглото й е някъде между 20 и 40 земни маси). С други думи планетата PH1 е малко по-голяма от Нептун. Тя се завърта за 138.5 дни едновременно около две близко разположени звезди от системата - една звезда от спектралния клас F7 (с радиус 1,734 ± 0,044 Слънчеви радиуса и маса 1,528 ± 0,087 Слънчеви маси), и едно червено джудже от клас М (с радиус 0,378 ± 0,023 и маса 0,408 ± 0,024 от тези на Слънцето). Другите две звезди от тази четворна звездна система обикалят около първите две на разстояние приблизително 1000 а.е. - това е по-малко от максималното разстояние между Слънцето и планетата-джудже Седна.
Вижте две от снимките, благодарение на които е било направено откритието, заедно с една художествена представа за това как следва да изглежда планетата PH1: http://s8.postimage.org/58vcozf91/1_1.jpg
Орбитата на планетата около двете основни звезди на системата изглежда така: http://s9.postimage.org/5hhuugpmn/1_2.jpg
Тук планетата PH1 е обозначена с b, а звездите са Aa и Ab. В проекция е дадено как се вижда движението на PH1 от Земята. Имаме изключително удачния вариант при който планетата минава на фона на диска на по-голямата от звездите (Aa). Това е позволило да се направи оценка за радиуса на планетата - по бързината, с която помръква звездата Aa когато диска на планетата застава между нас и нея. За да се забележи това едва доловимо отслабване на блясъка на звездата, е нужно да разполагаме с апаратура, която може да види преминаването на комар пред фара на кола от няколкостотин километра. Иначе на самата планета PH1 би трябвало да е доста горещо - някъде между 524 и 613 К (251-340 °C). В случая интересно е не това, а фактът, че в система от 4 звезди може да има планети. По-рано се е считало, че в системи от 3 и повече звезди едва ли съществуват планети с голяма маса.
Извънслънчеви планети
Тъй като два от четирите споменати най-интересни открития, свързани със звезди през 2012 г., така или иначе касаят и планетите, въртящи се около тези звезди, то следва да разгледаме и най-важните наблюдения, които са направени в тази област през годината. Тук няма как да бъдем изчерпателни, защото имаме цяло море от данни. Все пак, вероятно ще е правилно на първо място да сложим най-близката до нас извънслънчева планета. Това по всяка вероятност ще е екзопланетата Алфа Центавър B b (ако съществуването й се потвърди недвусмислено). Данните показват, че тя се върти около оранжевата (класс K1) звезда Алфа Центавър B, която е една от звездите в разположената най-близо до нас звездна система - "само" на 4.36 св. г. от Земята. Другите две са Алфа Центавър A (която е жълто джудже като Слънцето - клас G2), заедно с разглежданата обикновено отделно звезда Проксима (най-близка) от Центавър
Вижте как изглежда едно въображаемо пътешествие до Алфа Центавър:
Почти сигурното откритие на планетата Алфа Центавър B b е направено с помощта на приемника HARPS на 3.6-метровия оптически телескоп от Европейската южна обсерватория, който е разположен в Ла Силя (Чили). Причината да се говори предпазливо за това евентуално откритие, е фактът, че в случая става дума за измервания, които са близки до границата на достъпната към днешна дата точност. Групата на Ксавие Дюмуск (Xavier Dumusque) от Женевската Обсерватория (Швейцария), който е и сътрудник на Астрофизическия център на Университета в Порту (Португалия), е мерила периодични червени и сини доплерови отмествания на Алфа Центавър B (сини в посока към нас и червени - в обратна посока), съответстващи на скорост от 51 cm/s (приблизително1,8 km/h), което е скоростта на енергично пълзящо бебе. Това е най-голямата точност, достигана някога при подобни измервания. Интерпретацията на тези данни говори в полза на съществуването на планета, която се върти около звездата Алфа Центавър B на разстояние само 0,04 а.е. (около 6 млн. км) от нея - т.е. на 5-7 пъти по-малко разстояние от това между Меркурий и Слънцето. Интересно е, че тази планета следва да е от класа на планетите свръхземи (каменисти планети, 5-10 пъти по-големи от Земята), което се намира в пълно съгласие с теоретичния разчет, направен през 2010 г. от работещите в Нанкинския (Китай) и Флоридския (САЩ) университети, китайски физици Джи-Вей Дзи (Ji-Wei Xie), Джи-Лин Чжоу (Ji-Lin Zhou) и Джиан Дже (Jian Ge). Въз основа на разчета на еволюцията на 20 000 предполагаеми планетезимали те предсказват, че в близка орбита около Алфа Центавър B може да се намират планети или от типа свръхземя, или такива като Земята.
Друго важно откритие на извънслънчеви планети през 2012 г., е откриването на първите от т.нар. "мини-земи". Планетите Kepler-42 b, с и d, въртящи се около звездата Kepler-42, която е на 126 св. г. от нас, станаха най-малките от всичките известни екзопланети. Kepler-42 d въобще има всичко на всичко 0,57 Земни маси - т.е. е близо 2 пъти по-лек от Земята. След това откритие става ясно, че около другите звезди могат да се въртят и по-малки от Земята планети. С други думи нехарактерните за нашата Слънчева система свръхземи може и да не са чак толкова разпространени, колкото ни изглежда съгласно по-ранните данни. На мен лично обаче, свръхземите са ми най-интересни. Така е защото една камениста планета с 10 пъти по-голям радиус от този на Земята, ще има 100 пъти по-голяма площ от площта на нашата планета. И съответно един континент от сорта на Азия ще е като голям остров на такава една свръхземя. Това разпалва въображението, както и да го гледаме. Още повече, че както изглежда свръхземите могат да имат магнитно поле, формирано от протичането на токове в течен слой от свръхплътен магнезиев оксид, намиращ се над желязното им ядро, което само по себе си, поради огромното налягане, ще е изцяло твърдо, а не външно течно (и вътрещно твърдо) както е при Земята. По този начин и около свръхземите може да има магнитосфера, която да защищава планетата от звездния вятър, точно така както в случая със нашата Земя и Слънчевия Вятър. Всички знаят, че за живота това е много добре.
Когато реч иде за свръхземите, безспорно трябва да споменем и добилата широка популярност планета 55 Рак e, която се върти около звездата HD 75732 (или иначе казано 55 от съзвездието Рак), имаща спектрален клас, подобен на този на Слънцето - G8. Това е една от най-близките до нас свръхземи - "само" на 40.9 св. г. от Земята. Масата й е 8.6 пъти по голяма от тази на нашата планета. Важно е, че и тази планета, гледана от Земята периодично минава на фона на своята звезда (както планетата PH1). Което позволява да се измери нейният радиус. Оказало се е, че той е само около 2 пъти по-голям от Земния, откъдето може да се изчисли плътността на тази свръхземя - тя е съизмерима с тази на Земята. Обаче тъй като звездата 55 от съзвездието Рак е богата на въглерод и бедна на силиций, то за планетата 55 Рак e се предполага, че трябва да е първата от т.нар. въглеродни планети - при това от големите. Както заявява Никку Мадхусудхан, това би трябвало да е "първата планета с химия, радикално отличаваща се от тази на Земята". Нейната повърхност вероятно е покрита с графит и диаманти, а мантията й е изцяло диамантена. Тъй като планетата обикаля само на 0,01560 ± 0,00011 а.е. от своята звезда, то приливните сили би трябвало да са синхронизирали въртенето й с периода на обикаляне около звездата. Поради това планетата ще е обърната само с едната половина към своето светило. Тогава на страната с вечен ден, температурата ще е около 2000 К (1727 °C). От противоположната страна (в зоната на вечната нощ) съответно ще е твърде студено, а на границата между деня и нощта, ще имаме умерени температури и силни ветрове. Сигурно ще е интересно да се види как светлината на 55 от съзвездието Рак, се отразява от разпръснатите в зоната на здрача купчини от диаманти. Вероятно подобни диамантени планети има доста в Нашата галактика. Най-малкото в системата на 55 от съзвездието Рак, освен 55 Рак e, са открити още 4 планети.
Вижте как изглежда тази извънслънчева планетна система: http://s8.postimage.org/r5ceweho5/5_11.jpg
55 Рака f е газов гигант, намиращ се в обитаемата зона на своята звезда. Т.е. ако около него се въртят спътници с размери от порядъка на този на Земята, то на тях би могло да има и живот. Жалко е, че човечеството не разполага с технология, позволяваща му да достигне звездите.
Все пак и в Слънчевата система бяха направени интересни открития през 2012 г. Сред тях са откриването на лед в околополярните кратери на Меркурий, неочакваните следи от течни потоци на астероида Веста (забелязани от сондата Dawn), както и намирането на нов пети спътник на Плутон.
Подготвено по материали на Ars Technica, Space.com, Universe Today, NewScientist, Scientific American, NASA, Европейската южна обсерватория, Технологическия университет в Суинбърн, Оксфордския университет, Кралското астрономическо общество и др.
