Разорванную звезду перестали считать источником высокоэнергетичных нейтрино
Анализ радиоизлучения звезды, разрываемой черной дырой в 750 миллионах световых лет от Земли, показал, что энерговыделение в этом событии было небольшим, а скорость движения вещества звезды – нерелятивистской. Это означает, что рождение высокоэнергетичных нейтрино, которое астрофизики связывали ранее с этим событием, крайне маловероятно. Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal.
Известно, что если звезда подходит слишком близко к сверхмассивной черной дыре, то приливные силы могут ее разорвать. При этом вещество звезды разгоняется до скоростей от нескольких процентов до нескольких десятков процентов от скорости света, а также генерируется электромагнитное излучение и рождаются другие элементарные частицы. По данным предыдущих наблюдений, полное энерговыделение в таких событиях составляет приблизительно 1048–1052 эрг.
9 апреля 2019 года астрофизики зарегистрировали одно из таких событий, AT2019dsg, — оно произошло на расстоянии около 750 миллионов световых лет от Земли. Другая группа исследователей предположила, что именно в этом событии могло родиться высокоэнергетичное нейтрино с энергией около 0,2 петаэлектронвольта, которое ученые зарегистрировали 1 октября того же года на нейтринной обсерватории IceCube. Физики основывались на том, что нейтрино пришло из той же точки на небе, где произошло событие AT2019dsg, а другие потенциальные источники настолько высокоэнергетичных нейтрино в этой области космоса зарегистрированы не были.
Чтобы проверить это предположение, группа американских астрофизиков под руководством Иветты Чендеш (Yvette Cendes) из Гарвардского университета провела детальный анализ радиоизлучения события AT2019dsg с помощью систем радиотелескопов VLA (Very Large Array) и ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). Ученые изучили излучение в диапазоне от 1 до 97,5 гигагерц, испущенное с 55 по 560 день после начала разрыва звезды черной дырой. Максимальной интенсивности излучение достигло приблизительно на 200 день. Она увеличилась в 3–4 раза с 55 дня, а затем уменьшилась примерно в четыре раза к 560 дню.
Плотность вещества погибшей звезды при удалении от сверхмассивной черной дыры падала пропорционально R
на расстояниях R от 10
до 4 × 10
сантиметров, а затем, на расстояниях от 4 × 10
до 7 × 10
сантиметров — пропорционально R
. Полное энерговыделение оказалось достаточно небольшим для событий такого рода и составило приблизительно 4,4 × 10
эрг. Скорость разлета вещества звезды составила около 0,07 скорости света, то есть движение было нерелятивистским. Это означает, что в этом событии не могло родиться нейтрино с энергией 0,2 петаэлектронвольта. По оценкам исследователей, чтобы это было возможно, энерговыделение должно быть приблизительно на три порядка больше.
При анализе радиоизлучения ученые предполагали, что распределение энергии излучения изотропное. Чтобы в событии AT2019dsg могло родиться зарегистрированное высокоэнергетичное нейтрино, необходимо, чтобы вся энергия излучилась в телесный угол существенно меньше одного градуса, что физически совершенно нереалистично. Результаты исследования означают, что источник этого нейтрино остается неизвестным.
Ранее мы писали об обнаружении лабораторией IceCube внегалактических источников нейтрино, а также нейтрино рекордно высокой энергии.
Андрей Фельдман
Это может говорить о потенциальной обитаемости экзопланеты
Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил доказательства того, что экзопланета K2-18b может быть гикеаном, обладающим водным океаном, а не суперземлей или мини-нептуном. Кроме того, в ее атмосфере нашлись следы биомаркера диметилсульфида, что делает экзопланету интересной целью для изучения с точки зрения потенциальной обитаемости. Статья принята к публикации в журнале The Astrophysical Journal Letters, кратко о работе сообщается на сайте обсерватории. Гикеаны описываются как субнептуны с умеренными температурами, обладающие глобальным водным океаном и обширной атмосферой, богатой водородом. Эти тела могут обладать радиусами 1-2,6 радиуса Земли и массой 1-10 масс Земли и пока что представлены лишь несколькими кандидатами — подтвержденных экзопланет такого типа еще неизвестно. Большой интерес для ученых гикеаны представляют из-за значительно более широкой обитаемой зоны по сравнению с планетами земной группы и удобства потенциальных поисков биомаркеров в атмосферах Группа астрономов во главе с Никку Мадхусудханом (Nikku Madhusudhan) из Кембриджского университета опубликовала результаты спектрометрических наблюдений за атмосферой экзопланеты K2-18b, проведенных при помощи инструментов NIRISS и NIRSpec телескопа «Джеймс Уэбб». Наблюдения велись в диапазоне длин волн 0,9–5,2 микрометра в 2023 году во время двух событий прохождения планеты по диску своей звезды. K2-18b обращается вокруг красного карлика, расположенного в 111 световых годах от Солнца в созвездии Льва, и открыта в 2017 году. Экзопланета попадает в обитаемую зону, обладает массой 8,63 массы Земли, радиусом 2,61 радиуса Земли и равновесной температурой 250–300 кельвинов. В 2019 году в ее атмосфере обнаружили водяной пар. Экзопланета считалась кандидатом в гикеан, скалистую суперземлю или мини-нептун. Исследователи обнаружили в атмосфере K2-18b, богатой водородом, метан и углекислый газ и не нашли аммиака, что согласуется с моделью глобального океана, скрытого под тонкой и холодной атмосферой. Кроме того, они не обнаружили водяной пар, угарный газ и синильную кислоту, хотя установленные верхние пределы их содержания тоже соответствуют предсказаниям модели. В атмосфере субнептуна также обнаружились потенциальные следы диметилсульфида, который рассматривается как биомаркер в виде продукта жизнедеятельности бактерий и фитопланктона. Это тоже говорит в пользу идеи о том, что K2-18b представляет собой гикеан, а не скалистую или богатую летучими веществами планету с обширной водородной атмосферой или скалистую планету с тонкой водородной атмосферой. Однако, что касается потенциальной обитаемости экзопланеты, то она под вопросом, так как факт обнаружения диметилсульфида, его точное содержание и происхождение (биогенное или абиогенное) должны помочь установить будущие наблюдения за K2-18b. Ранее мы рассказывали о том, как «Джеймс Уэбб» нашел толстые слои облаков в атмосфере близкого субнептуна.