Успех отклонения астероида ядерным взрывом зависит от детали, связанной с воздействием радиации

Астрономы обнаружили беспрецедентную структуру вокруг мертвой звезды в нашей Вселенной: два отдельных кольца, образованных остатками древних планетных тел. Эта система вращается вокруг белого карлика J1328−1450 и потенциально может помочь ученым понять судьбу планет и других небесных тел после того, как звезда, подобная Солнцу, завершит свой жизненный цикл.

Белый карлик представляет собой чрезвычайно плотное ядро, оставшееся после того, как звезда вроде Солнца исчерпала свое топливо, расширилась и потеряла внешние слои. В ходе этого процесса близлежащие планеты могут быть уничтожены, а другие тела могут выжить, но впоследствии фрагментироваться, образуя диски из пыли и газа вокруг звезды.

Однако в случае с J1328−1450 астрономы обнаружили нечто иное. Вместо одного непрерывного диска остатки распределены по двум отдельным кольцам, разделенным четким пространством. По словам авторов, такая конфигурация ранее никогда не наблюдалась вокруг белого карлика.

Тела могли пережить смерть звезды

«Это первое наблюдение сложной системы с двойным диском остатков и, потенциально, двумя выжившими планетезималями», — заявил Никола Gentile Fusillo, астроном из Университета Триеста в Италии и главный автор исследования.

Основная гипотеза исследователей заключается в том, что два планетных тела все еще вращаются вокруг белого карлика и способствуют поддержанию разделения двух колец. Эти объекты не были обнаружены напрямую; их существование было предположено на основе формы и поведения наблюдаемого газа вокруг звезды.

Наиболее близкое тело может быть размером с астероид, тогда как самое дальнее может быть сопоставимо с Церерой, Плутоном или даже Луной, в зависимости от его состава и точного расстояния до звезды. Согласно исследованию, наличие двух тел на разных орбитах также помогает объяснить, почему газ остается сконцентрированным в двух отдельных областях, не заполняя пространство между ними.

Астрономы также выявили различия в составе двух колец. Более близкое к звезде кольцо богато магнием, в то время как более далекое содержит значительно меньше этого элемента. Для исследователей это может указывать на то, что остатки пришли из двух разных планетных тел. Другая возможность состоит в том, что они происходят из разных частей одного объекта, например, внутренних и внешних слоев древней планеты или каменистого тела.

Помимо магния, были идентифицированы такие элементы, как кальций, кислород и железо. Общий состав схож с материалами, найденными во внутренней части нашей Солнечной системы.

Как это связано с будущим Солнечной системы?

Эта система может служить своего рода портретом очень далекой фазы будущего нашей собственной Солнечной системы. Через миллиарды лет Солнце также должно превратиться в белый карлик. Прежде чем это произойдет, оно расширится и глубоко изменит окружающую систему, потенциально уничтожив ближайшие планеты.

Часть тел, которые переживут эту трансформацию, может продолжать вращаться вокруг остатков Солнца. Со временем столкновения и другие взаимодействия могут фрагментировать их и рассеять остатки вокруг звезды. Именно такой сценарий, по мнению астрономов, наблюдается в J1328−1450.

Филипе Лагос-Вильчес, соавтор исследования, отметил: «Эта система предлагает замечательное представление о том, каким может быть будущее планетных систем, включая такие системы, как наша». Открытие также демонстрирует, что конец планетной системы может быть сложнее, чем предполагалось ранее.

По мнению исследователей, кольцевая структура, обнаруженная вокруг мертвой звезды, напоминает образования, наблюдаемые в дисках вокруг молодых звезд, где планеты все еще формируются. Это сходство предполагает, что процессы, способные организовывать материю в кольца, могут действовать как на этапе рождения, так и на заключительных стадиях планетных систем.

Четыре десятилетия спустя после ядерной катастрофы в Чернобыле микроскопические частицы, выброшенные разрушенным реактором, продолжают сохранять значительную часть первоначальной структуры ядерного топлива. Это открытие удивило исследователей из Лейбницского университета Ганновера в Германии, которые обнаружили более высокую химическую стабильность, чем ожидалось, в шести радиоактивных фрагментах.

Полученные результаты могут помочь понять, как отходы катастрофы трансформируются с течением времени, а также оценить экологические риски, связанные с радиоактивным загрязнением. Тем не менее, открытие не означает, что регион безопасен; материал остается опасным, и ученые подчеркивают необходимость проведения более всесторонних исследований, согласно информации портала Science Alert.

Анализируемые частицы имеют размер от 8 до 50 микрометров и были собраны в двух местах в Зоне отчуждения Чернобыля в Украине. Исследователи разделили фрагменты на три категории в зависимости от изменений, вызванных аварией 1986 года и экстремальными условиями внутри реактора.

Первая группа включает частицы, которые остаются химически и физически схожими с оригинальным ядерным топливом, состоящим из диоксида урана. Вторая категория состоит из фрагментов, частично или полностью покрытых защитным слоем циркония, либо сплавившихся с ним из-за высоких температур во время катастрофы. Третий класс появился в результате возгорания графита, который использовался в качестве замедлителя реактора. Этот пожар длился десять дней и способствовал окислению топлива, образовав различные соединения урана.

Эти различия в химическом составе могут влиять на скорость деградации каждой разновидности частиц в окружающей среде. Для изучения состояния фрагментов спустя четыре десятилетия ученые применили рентгеновскую дифракцию — метод, позволяющий изучать кристаллическую структуру материала по его взаимодействию с излучением.

Процедура требовала вращения каждой частицы внутри концентрированного пучка рентгеновского излучения в области 100 микрометров, что примерно соответствует толщине волоса. Исследователи провели измерения в 2000 различных углах для регистрации отражений и восстановления внутренней структуры фрагментов.

Анализ показал, что кристаллическая структура, отвечающая за сохранение ядерного топлива, осталась практически неповрежденной в исследованных образцах. Это свидетельствует о том, что эти частицы химически более стабильны, чем предполагали ученые, и могут выступать в качестве постоянных резервуаров радиоактивного материала.

Такая характеристика может иметь положительный экологический аспект: поскольку часть радиоактивных продуктов остается заключенной в структуре фрагментов, ее высвобождение в почву и другие компоненты среды может происходить медленнее, чем считалось ранее. Однако наблюдаемая стабильность не устраняет опасности. Радиоактивный материал по-прежнему присутствует и может оставаться в окружающей среде десятилетиями. Если частицы будут подняты в воздух ветром, эрозией или животными, они могут быть вдохнуты, что представляет серьезную угрозу для здоровья.

Кроме того, результаты основаны всего на шести фрагментах, полученных из двух мест. Поскольку каждая частица имеет свои особенности, выборка слишком мала для формулирования общих выводов о поведении всех радиоактивных отходов, рассеянных в регионе. По мнению исследователей, даже будущие исследования, выявившие средние закономерности деградации, не позволят предсказать поведение всех фрагментов, так как некоторые частицы могут быть более устойчивыми и высвобождать радионуклиды позже.

Интенсивный космический взрыв, известный как BOAT (The Brightest of All Time), произошел 9 октября 2022 года и достиг Земли волной радиации, способной изменить ионосферу, один из слоев атмосферы. Этот феномен привлек внимание астрономов и продолжает вызывать дискуссии относительно его реального воздействия на планету.

Этот явление было идентифицировано как GRB 221009A и относится к категории гамма-всплесков (GRBs) — одних из самых мощных выбросов энергии во Вселенной. Они возникают, когда очень массивные звезды коллапсируют, образуя черную дыру и выбрасывая струи частиц со скоростью, близкой к скорости света.

По оценкам, это событие могло стать самым ярким, наблюдавшимся на Земле примерно за последние десять тысяч лет. Согласно данным NASA, взрыв был настолько мощным, что временно перегрузил детекторы гамма-лучей на различных космических аппаратах.

Одним из примеров стал космический телескоп Fermi от NASA. Два инструмента обсерватории — Монитор гамма-всплесков (GBM) и Телескоп большой области (LAT) — столкнулись с ограничениями при регистрации излучения в самые интенсивные моменты события.

Миссия INTEGRAL, представляющая Международную лабораторию астрофизики гамма-лучей Европейского космического агентства (ESA), также пострадала от BOAT. Исследование, проведенное Институтом астрофизики Андалусии в Испании и опубликованное в журнале Astronomy & Astrophysics в 2024 году, показало, что полученное излучение было достаточным для насыщения Щита антисовпадения (ACS) и части детекторов Изображателя низкоэнергетических гамма-лучей (ISGRI), что ухудшило сбор данных во время взрыва.

Чтобы обойти эту проблему, исследователи использовали данные другого детектора INTEGRAL — Микрокалориметра (MCAL), который не был затронут насыщением, для оценки интенсивности излучения. Кроме того, они обратились к данным европейского зонда BepiColombo, направляющегося к Меркурию, который зарегистрировал взрыв с помощью Спектрометра гамма- и нейтронного излучения Меркурия (MGNS). Этот прибор обнаружил излучение в диапазоне энергий от 280 до 460 килоэлектронвольт, зафиксировав последовательность импульсов продолжительностью около 6,6 минут.

Ученые объединили измерения с двух космических аппаратов, чтобы оценить интенсивность взрыва в те моменты, когда другие детекторы INTEGRAL были перегружены. Это сравнение позволило восстановить часть сигнала, который не удалось измерить напрямую.

Несмотря на исключительную интенсивность радиации, не было выявлено признаков постоянного физического повреждения космических аппаратов; проблема заключалась во временной перегрузке детекторов, что сказалось на некоторых измерениях.

Первый сигнал был зафиксирован в 13:16:59 по всемирному времени инструментом Fermi GBM. Другие космические установки, включая обсерваторию Neil Gehrels Swift, также обнаружили это излучение. Комбинация наблюдений позволила изучить феномен в разных длинах волн и отслеживать излучение после первоначального всплеска.

Данные показали, что взрыв произошел в далекой галактике, примерно в 2,4 миллиарда световых лет от Земли, хотя это расстояние может варьироваться в зависимости от используемого космологического метода измерения. Даже преодолев такое огромное расстояние, радиация достигла Земли с достаточной интенсивностью, чтобы вызвать обнаружимые эффекты в атмосфере.

Спектроскопическое измерение, опубликованное в 2025 году, оценило световую дистанцию примерно в 745 мегапарсек, что эквивалентно приблизительно 2,43 миллиардам световых лет. Ионосфера — это область атмосферы, расположенная между высотами 50 и 1000 километров. В ней солнечное излучение и другие источники энергии выбивают электроны из атомов и молекул, формируя заряженные частицы. Эти изменения влияют на распространение радиоволн и могут быть обнаружены научными приборами.

В ноябре 2025 года исследование, опубликованное в журнале Geophysical Research Letters, представило доказательства того, что взрыв увеличил плотность электронов в нижней ионосфере, на высоте от 50 до 90 километров. Исследователи заметили изменения в скорости распространения радиоволн чрезвычайно низкой частоты, вызванных молниями. Это возмущение сохранялось около 40 минут.

Команда также выявила расхождения между методами мониторинга: некоторые измерения показывали сигналы, связанные с прохождением радиации, тогда как другие, например, наблюдения резонансов Шумана, не демонстрировали явных изменений. Результаты свидетельствовали о том, что взрыв вызвал специфическую реакцию ионосферы, отличную от той, что обычно наблюдается во время солнечных бурь.

Однако исследование, размещенное в репозитории препринтов научных статей arXiv в мае этого года, пересмотрело другие изменения, ранее приписываемые BOAT. Авторы проанализировали данные с разных высот и пришли к выводу, что некоторые аномалии в измерениях спутников, содержании электронов и экваториальной электрической циркуляции могут быть объяснены естественными условиями и инструментальными ограничениями. Работа не обнаружила согласованного увеличения общего содержания электронов, которое можно было бы напрямую связать со взрывом. Авторы также выявили вариации, которые происходили регулярно при определенных условиях освещения или начались до самого события. Поскольку текст еще ожидает рецензирования, его выводы должны рассматриваться в контексте независимой научной оценки.

По словам Марсело Зуриты, президента Ассоциации Параибанской астрономии (APA), члена Бразильского астрономического общества (SAB), технического директора Бразильской сети наблюдения метеоров (BRAMON) и колонки в Olhar Digital, важно подчеркнуть, что это исследование не ставит под сомнение сам факт BOAT или данные, зафиксированные датчиками гамма-лучей Институтом астрофизики Андалусии.

Эксперт пояснил: «Он оспаривает эффекты этого GRB, а следовательно, и других гамма-всплесков на земной ионосфере в статье 2025 года». Он добавил: «Способность этих взрывов влиять на атмосферу уже обсуждается в научном сообществе много лет. Таким образом, это исследование может окончательно разрешить эту полемику. Если будет доказано, что самый мощный гамма-всплеск не вызвал значительных эффектов в нашей ионосфере, мы можем заключить, что ни один другой не сможет этого сделать».

Это событие остается важным для астрономии, поскольку помогает исследовать взаимодействие внегалактических взрывов с земной средой. Исследования также показывают необходимость использования различных инструментов и независимых анализов для отделения эффектов космических явлений от естественных атмосферных колебаний.