Сатурн — одна из самых необычных планет Солнечной системы. Этот газовый гигант окружен яркими и массивными кольцами, простирающимися на сотни тысяч километров и на 95% состоящими из водяного льда. Правда, их возраст остается предметом споров: по данным миссии «Кассини», он составляет всего несколько сотен миллионов лет, а не миллиарды, как считалось на протяжении большей части ХХ века.  Среди многочисленных лун шестой планеты от Солнца — от малых нерегулярных объектов до крупных регулярных спутников — особый интерес представляют Титан, Гиперион, Рея и Япет. В отличие от малых лун, захваченных гравитацией Сатурна, эти тела движутся по относительно упорядоченным, близким к круговым орбитам и активно взаимодействуют друг с другом. Исследователи полагают, что их орбитальная динамика хранит следы прошлых перестроек системы: приливная миграция Титана могла запустить цепочку резонансных взаимодействий и гравитационных возмущений.  Теперь ученые из Парижской обсерватории (Франция), Юго-западного научно-исследовательского института и Калифорнийского технологического института (оба — в США) рассчитали численные интеграции орбит с помощью компьютерного моделирования. Подход позволил проследить эволюцию системы лун Сатурна на протяжении сотен миллионов лет с учетом гравитационного взаимодействия тел и приливных эффектов.  [shesht-info-block number=1] Внимание авторов научной работы, представленной на сервере препринтов Корнеллского университета, привлекла пара Титан — Гиперион. Дело в том, что эти луны находятся в устойчивом орбитальном резонансе, защищающем их от сближений. Расчеты, однако, показали, что с момента формирования нашей звездной системы такой резонанс не мог существовать: быстрая приливная миграция Титана от Сатурна подсказала, что Гиперион попал в резонанс относительно недавно — примерно 400-500 миллионов лет назад.   Понять, в чем дело, помогла новая компьютерная модель, в которой существовал еще один, ныне исчезнувший спутник — так называемый прото-Гиперион, расположенный между Титаном и Япетом. В большинстве сценариев орбитальная нестабильность приводила к столкновению прото-луны с Титаном. При этом часть вещества выбрасывалась в окружающее пространство, что с течением времени могло сформировать современный Гиперион — пористое небесное тело неправильной формы.  [shesht-info-block number=2] Эта катастрофа, по мнению ученых, могла вывести Сатурн из спин-орбитального резонанса, который ранее сформировал наклон его оси, и дестабилизировать орбиты других спутников. После столкновения Титан стал двигаться по более вытянутой орбите и сильнее «раскачивать» другие луны. Со временем это могло привести к их разрушению и формированию новых спутников и колец.  Результаты исследования объясняют сразу несколько нерешенных вопросов — происхождение Гипериона, необычную динамику лун и формирование колец —  недавней гравитационной перестройкой системы газового гиганта. Хотя новая модель требует уточнений, она хорошо согласуется с данными «Кассини» и текущими представлениями о приливной эволюции крупных лун Сатурна. 

Наплыв данных, полученных за последние годы с помощью новейших телескопов, позволил ученым всерьез задуматься о пересмотре истории ранней Вселенной. Дело в том, что галактики, появившиеся всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, оказались массивными и зрелыми, будто у них было куда больше времени на формирование. Эти данные не вполне укладываются в Стандартную космологическую модель, о чем Naked Science рассказывал ранее. Одна из наиболее обсуждаемых гипотез гласит, что ключевую роль в «ускоренном взрослении» галактик сыграли сверхмассивные черные дыры: чем активнее они аккрецируют вещество, тем сильнее нагревают и возмущают окружающий газ, из которого рождаются звезды. Но чем в таком случае питались эти космические «монстры»? В попытках ответить на вопрос международная исследовательская группа под руководством Анила Сета (Anil C. Seth) из Университета штата Юты (США) сосредоточилась не на квазарах — активных ядрах галактик, где сверхмассивная черная дыра поглощает материю в огромных количествах, — а на ближайших галактиках, в центрах которых расположены «тихие» черные дыры (LLAGN). Последние поглощают вещество, но излучают значительно меньше энергии, чем сейфертовские галактики и квазары.  [shesht-info-block number=1] Всего исследователи наблюдали семь ближайших галактик с маломощными активными ядрами: NGC 1052, NGC 3227, NGC 3516, NGC 3998, NGC 4579, NGC 4278 и NGC 4594 (галактика Сомбреро). Наблюдения проводили в 2022-2023 годах с помощью спектрометров NIRSpec и MIRI, установленных на борту «Уэбба», в диапазоне от 1,66 до 28,9 микрометра. Так ученые идентифицировали 131 спектральную линию и проследили, как «тихие» космические «монстры» воздействуют на окружающий межзвездный газ. Выяснилось, что наблюдаемые объекты продолжают генерировать фотоны энергией порядка 100 электронвольт и способны ионизировать окружающий газ. Более того, признаки активности черных дыр присутствовали даже в самых тусклых ядрах галактик. Анализ спектров выявил еще одну интересную деталь: при падении темпа аккреции ниже определенного порога спектральное распределение излучения резко менялось. В частности, у «голодающих» черных дыр доминировало более жесткое и разреженное излучение, соответствующее радиационно-неэффективному режиму аккреции (RIAF). Проще говоря, по мере успокоения ядра менялась сама физика падения вещества на черную дыру. [shesht-info-block number=2] Ослабление светимости, однако, не означает ослабления влияния центрального объекта на межзвездный газ. Молекулярный водород в центральных областях наблюдаемых галактик был разогрет сильнее, чем в типичных звездообразующих системах: температуры газа там оказались выше ожидаемых значений. Это указывает на весомый вклад в процесс джетов и турбулентных потоков, которые возмущают межзвездную среду. По сути, авторы научной работы, опубликованной на сервере препринтов Корнеллского университета, увидели, что «тихие» активные ядра галактик не поглощают газ мгновенно и не выдувают его полностью. Они меняют его состояние: нагревают, ионизируют и создают неоднородности, тем самым меняя условия, при которых может происходить рождение новых светил. Такая картина хорошо согласуется с идеей положительной обратной связи, согласно которой активность черной дыры на определенном этапе может не подавлять, а стимулировать звездообразование. Если подобные процессы действовали в ранней Вселенной, где газа в протогалактиках было намного больше, влияние сверхмассивных черных дыр могло быть куда масштабнее. То есть в молодых галактиках происходили ускоренный рост звездной массы и быстрое «созревание» системы. Результаты нового исследования не ставят точку в споре о том, были ли черные дыры архитекторами галактик в ранней Вселенной. Но добавляют аргумент в пользу того, что даже в самом экономном режиме «тихие» ядра галактик остаются не пассивными центральными объектами, а активными участниками галактической эволюции.