Международная группа астрофизиков исследовала молекулярный газ северного ядра сверхмощной инфракрасной галактики Mrk 273 — оказалось, что в ней два диска и труднообъяснимое соотношение молекул. Ученые направили результаты своей работы для публикации в журнале Astronomy & Astrophysics, препринт доступен на arXiv.org. Полученные данные помогут определить физические характеристики и химической состав как диска галактики, так и истекающего с него вещества.
Новый класс галактик - сверхъяркие инфракрасные галактик (Ultraluminous Infrared Galaxy – ULIRG) был открыт около 30 лет назад. Они очень ярки в инфракрасной части спектра, где их светимость достигает десяти триллионов солнечных, и зачастую не видны в оптическом диапазоне. Многие ULIRG имеют явные следы слияния и вызванного этим взрыва звездообразования, однако детальное изучение их свойств еще не завершено.
Группа астрономов под руководством Ребекки Аладро из Радиоастрономического института Макса Планка использовала совместные данные двух телескопов – радиоинтерферометра NOEMA, расположенного во французских Альпах, и космической обсерватории Гершель. Первый инструмент работает в субмиллиметровом/радио диапазоне, а второй – в далеком инфракрасном. Объединение наблюдений позволило изучить распределение различных молекул и их скорости в центральной части галактики Mrk 273 (аббревиатура Mrk означает, что галактики являются Маркаряновскими – имеют сильное излучение в ультрафиолетовой части спектра и были впервые обнаружены советским астрофизиком Вениамином Маркаряном). Выяснилось, что диск галактики не представляет из себя единого целого – его более холодная и протяжённая часть вращается в направлении с юго-востока на северо-запад, в то время как горячая компонента диска, которая, судя по всему, образована выбросами газа из ядра галактики, где идет звездообразование, вращается перпендикулярно ему – с северо-востока на юго-запад.
Что касается истекания вещества с диска, то был обнаружен компактный выброс молекулярного газа, который летит из центра диска со скоростью около тысячи километров в секунду на расстояние около полутора тысяч световых лет. Рассчитанное по наблюдениям место рождения этого выброса не совпадает с центром диска, из чего ученые сделали вывод, что в галактике присутствует активное галактическое ядро — сверхмассивная черная дыра, которая поглощает вещество, но часть его, не долетев до дыры, разогревается до гигантских температур и улетает прочь.
Изучение спектра галактик в инфракрасном, субмиллиметровом и радиодиапазонах позволяет не только узнать ее кинематику, но и измерить химический состав, а так же определить пропорции – отношение двух разных молекул друг к другу. Усилиями команды Ребекки Аладро в галактике Mrk 273 были впервые найдены некоторые молекулы на основе углерода: HCN, HNC, HCO+, HOC+. Соотношение молекул HCO+/HOC+ было особенно интересным – оно меньше 10 и является одним из самых низких из всех известных нам как галактических, так и внегалактических источников. Объяснение этого наблюдения сейчас невозможно и требует продолжения работы ученых и новых данных с телескопов. Возможным ключом к пониманию проблемы может быть тот факт, что молекула HOC+ образуется не там же, где остальные обнаруженные молекулы – максимум ее излучения значительно смещен в сторону от центральной области галактики.
Марат Мусин
Его происхождение остается загадкой
Астрономы подтвердили открытие новой нептуноподобной экзопланеты, которая оказалась рекордно плотной среди подобных тел. TOI-1853b может представлять собой практически лишенное атмосферы ядро из воды и горных пород, а также попадает в «пустыню нептунов». Статья опубликована в журнале Nature. Экзопланеты, сравнимые по размерам с Нептуном, могут обладать разным составом и внутренней плотностью в зависимости от эволюционного пути, расстояния до звезды и активности процесса потери атмосферы. Они могут представлять собой тела с твердым ядром и толстой водородно-гелиевой атмосферой, а могут быть планетами, содержащими большое количество воды, демонстрировать обилие горных пород и даже иметь тонкую атмосферу. Группа астрономов во главе с Луки Напониелло (Luca Naponiello) из Римского университета Тор Вергата сообщила об открытии нового представителя нептуноподобных экзопланет TOI-1853b, который сильно выделяется по своим свойствам от других подобных тел. Первоначально его обнаружил космический телескоп TESS, затем открытие было подтверждено по данным наземных телескопов MuSCAT2, ULMT, SOAR и LCOGT, обсерваторий «Джемини-Север» и Кека, а также спектрографа HARPS-N. Родительская звезда относится к спектральному классу K2.5 V, она находится в 544 световых годах от Солнца и обладает массой 0,837 массы Солнца и радиусом 0,808 радиуса Солнца. Вокруг нее по орбите с периодом 1,24 дня и длиной большой полуоси 0,0213 астрономической единицы обращается экзопланета с радиусом 3,46 радиуса Земли и массой 73,2 массы Земли. Это дает значение средней объемной плотности в 9,74 граммов на кубический сантиметр, что примерно в шесть раз больше, чем у Нептуна. Внутренний состав TOI-1853b лучше всего описывается моделью ядра, состоящего из воды и горных пород, лишенного газовой оболочки или обладающего незначительной газовой оболочкой из водорода и гелия. Расчетное характерное давление в недрах экзопланеты может в 50 раз превышать давление на границе ядра и мантии Земли, таким образом, ядро может быть металлическим и окруженным мантией, богатой водой в виде льда или в виде сверхкритического флюида. TOI-1853b также попадает в центр «пустыни нептунов» — зоны дефицита нептуноподобных короткопериодных экзопланет, происхождение которой остается предметом споров. Объяснить образование такой экзопланеты сложно из-за значительного содержания в ней тяжелых элементов. В частности, ростTOI-1853b только за счет аккреции планетезималей из льда и горных пород кажется малореальным. Возможно, в системе в прошлом произошло высокоскоростное столкновение между двумя массивными протопланетами, или же TOI-1853b изначально была массивным гигантом с атмосферой, а затем потеряла большую часть массы из-за приливного разрушения вблизи периастра во время орбитальной миграции с высоким эксцентриситетом на раннем этапе жизни системы. Ранее мы рассказывали о том, как мини-нептун не смог объяснить необычное радиоизлучение от спокойного красного карлика.