Астрообзор августа и сентября: 2I/Borisov, горячие экзопланеты и Пригов

Между звезд и у звезд

В августе-сентябре самыми горячими темами в arXiv.org были экзопланеты и быстрые радиовсплески (а, может, дело просто в том, что я ими занимаюсь, потому обращаю больше внимания). Но начнем мы с самого нашумевшего открытия — первой межзвездной кометы.

Геннадий Борисов открыл очередную комету, а затем анализ показал, что она не может быть объектом Солнечной системы. Эксцентриситет кометы примерно равен π! То есть прилетела она к нам извне нашей системы. В настоящее время комета приближается к Солнцу и Земле, соответственно, растет ее блеск. Максимум придется примерно на Новый год. Так что комету активно изучают с помощью крупнейших телескопов. В отличие от Оумуамуа в этом объекте много льда, который испаряется, таким образом, спектральный анализ позволяет узнать состав межзвездной скиталицы.

От нашей планетной системы и ее гостей перейдем к другим. В сентябре было объявлено об открытии пары интересных планет. Это два горячих юпитера с выдающимися параметрами (хотя, конечно, рекорды количественные, а не качественные).

Первый рекорд принадлежит планете NGTS-10b. Орбитальный период этого горячего юпитера менее 19 часов. Такие планеты важны для изучения приливного взаимодействия. Напомню, что параметры звезд, связанные с возникающими в них приливами, известны плохо. А это интересно. Совсем скоро LSST начнет открывать падения массивных планет на звезды главной последовательности. Совместные данные по таким событиям и по сокращению орбит планет типа NGTS-10b позволят получить точные определения приливных параметров звезд, что крайне важно для детального понимания их внутреннего строения и эволюции.

Вторая планета интересна своей низкой плотностью. Не так уж часто у экзопланет достаточно точно измерены сразу и масса, и радиус. Тем интереснее, если комбинация параметров является необычной. У WASP-174b при массе 0,3 юпитерианской радиус почти полтора радиуса Юпитера. Разумеется, дело в прогреве атмосферы планеты звездой. Орбитальный период составляет всего лишь четыре дня с хвостиком. Планета интересна еще тем, что транзит не полный: лишь часть диска попадает на звездный диск. Поэтому было очень непросто получить достаточно точные измерения радиуса. Поскольку атмосфера сильно раздута и имеет место частичный транзит, планета очень хорошо подходит для спектральных исследований, т. е. для детального изучения атмосферы.

Теперь про атмосферы. У некоторых планет ее нет или почти нет. С помощью телескопа Spitzer исследователи наблюдали горячую экзопланету LHS 3844b. Идея состояла в следующем. Если у этой планеты есть толстая атмосфера, то распределение температуры по ее поверхности из-за атмосферной циркуляции не будет симметричным относительно направления на звезду. Кроме того, «полуночная» точка не может быть очень холодной. Наблюдения показали, что ничего такого нет. То есть все согласуется с тем, что влияние атмосферы невелико. Таким образом, она не может быть толстой.

А у некоторых атмосфера есть. Получены хорошие спектры транзитной экзопланеты, обращающейся в зоне обитаемости (0.15 а. е.) вокруг близкого красного карлика (масса 0,3—0,4 солнечной). Правда, планета довольно массивная — восемь масс Земли, то есть сверхземля (на таких планетах вряд ли возникает жизнь). Тем не менее интересно, что в спектре обнаружено присутствие водяного пара. К обитаемости это не имеет никакого отношения (тем более, что в атмосфере много водорода и гелия, т. е. условия вовсе не земные), но важно для физики экзопланет и техники их изучения, поскольку это первая сверхземля в зоне обитаемости, для которой удалось получить спектр с деталями. Наблюдения проводились на Космическом телескопе.

Химический состав планет отличается от звездного. Поэтому если планета поглощается звездой, то можно заметить аномалии химического состава последней. И это не единственное последствие «звездного завтрака». К примеру, авторы одной статьи рассматривают, как планеты поглощаются звездами и к чему это приводит. А это может приводить к выбросам вещества, вспышкам, изменению химического состава звезды и ее раскрутке. Кое-что из этого списка уже наблюдается. Отмечу, что темп поглощения планет звездами рассчитан в нашей сентябрьской статье.

Наконец, еще одно важное экзопланетное открытие. В науке играют роль не рекорды, а результаты, углубляющее наше понимание. Часто это происходит из-за появления новых загадок… У красных карликов планеты встречаются нередко. Однако это в основном маломассивные планеты вблизи звезды. Это хорошо укладывается в основные модели образования планет. Ну или уж открывают пару красный карлик — красный карлик или красный карлик — бурый карлик. Тогда расстояние между объектами может быть значительным. А тут вдруг открыли планету типа Сатурна на расстоянии более трети астрономической единицы (вообще, орбита имеет значительный эксцентриситет, поэтому проще сказать, что орбитальный период более 200 дней). Планету открыли по наблюдениям изменения лучевой скорости звезды. Необычные параметры орбиты можно объяснить наличием еще одной планеты сравнимой (но, видимо, меньшей) массы, находящейся в несколько раз дальше. По всей видимости планеты сформировались не «снизу вверх» (не в результате постепенного набора массы), а из-за неустойчивости во внешних частях протопланетного диска. Для красных карликов это необычно, отсюда и интерес к открытию.

Быстрые радиовсплекски: магнитары или пульсары?

Перейдем к другой загадке — быстрым радиовсплескам. Они не дают покоя астрофизикам уже более 10 лет. И несмотря на поток новых результатов, ясности сильно больше не становится.

В августе нас порадовали новыми источниками повторяющихся быстрых радиовсплесков. Сначала коллаборация CHIME опубликовала препринт статьи с восемью новыми случаями. А затем свои данные еще по одному повторному источнику представил ASKAP. Источники повторных всплесков крайне важны, т. к. в этом случае проще локализовать объект (а значит — выяснить, на каком расстоянии, в какой галактике он находится и т. д.), а также повышается вероятность того, что вспышку наконец-то удастся увидеть в других диапазонах, поскольку более осмысленным становится мониторинг объекта с помощью нескольких инструментов.

К сожалению, локализация источников на небе с помощью самой установки CHIME недостаточно хороша для того, чтобы идентифицировать материнские галактики. Однако, по всей видимости, точности локализации хватит, чтобы другие радиотелескопы, работающие в северном полушарии (CHIME находится в Канаде), могли путем совместных наблюдений дать в ближайшие месяцы точные координаты. Несмотря на отсутствие точной локализации новые результаты дают много важной информации. Правда, она скорее все запутывает. Новые данные не хотят легко укладываться в рамки популярной гипотезы, что повторные источники — это более молодые магнитары, сидящие в областях звездообразования в достаточно плотной среде (связанной с остатком недавнего взрыва сверхновой).

Повторные события, зарегистрированные на ASKAP, почти в 1000 раз слабее первого обнаруженного всплеска от того же источника. Это, по мнению авторов, говорит, что если достаточно долго мониторить все источники ярких одиночных всплесков с помощью гораздо более чувствительной аппаратуры, то будут зарегистрированы повторы. Посмотрим.

В первой важной сентябрьской работе по радиовсплескам важно не то, что авторы открыли, а то, чего они не увидели. На системе радиотелескопов ASKAP авторы проводили 300-часовой обзор области неба в направлении скопления галактик в Деве. За время наблюдений был обнаружен один радиовсплеск. Но! У него большая мера дисперсии. То есть, скорее всего, это фоновый всплеск, произошедший далеко за скоплением. О чем это говорит? На мой взгляд, это косвенный аргумент против пульсарной модели быстрых радиовсплесков, так как она предсказывает, что источники должны быть относительно близкими, а значит, мы были бы вправе ожидать что-то увидеть от скопления в Деве.

Второй существенный результат сентября получен на той же установке. С помощью системы телескопов ASKAP авторы обнаружили радиовсплеск, который удалось хорошо локализовать. Удалось выявить галактику, в которой он вспыхнул. Она имеет не очень большую массу, находится на красном смещении z=0,48, и в ней идет вполне приличное звездообразование. Но кроме того, по дороге всплеск «прошил» гало массивной галактики на z=0,36. В результате удалось ограничить параметры газа в гало. Таким образом, радиовсплески продолжают служить полезным инструментом в астрономических исследованиях, несмотря на то что их природа остается непонятной.

На сегодняшний день лидируют две модели: пульсарная и магнитарная. В августе появилась важная теоретическая работа Андрея Белобородова, в которой, на мой взгляд, решены все основные проблемы магнитарного сценария, в том числе в приложении к повторяющимся источникам. Так что магнитарная модель, пожалуй, лидирует.

Магнитары или пульсары, но источники быстрых радиовсплесков — внегалактические. Интересно, что и экзопланеты удается наблюдать в далеких-далеких галактиках! Гравитационное линзирование позволяет получать удивительные результаты в деле изучения экзопланет и в вопросах, связанных с аккрецией на сверхмассивные черные дыры. А если эти две тематики объединить? Получится еще интереснее!

Исследования линзированных квазаров позволяют выявить изменения в параметрах спектральных линий от аккреционных дисков, что связано не с какими-то процессами внутри этих течений, а с гравитационным линзированием на небольших объектах в галактике-линзе. Моделирование позволяет определить массы линзирующих объектов. И в некоторых случаях они оказываются в планетном диапазоне. Наблюдения двух квазаров на Chandra позволили выявить изменения в линии железа, а затем оценить массы линзирующих объектов. Они лежат в диапазоне от массы Луны до массы Юпитера. Это должны быть одиночные объекты (не экзопланеты в прямом смысле, а «свободно летающие объекты планетной массы»). Таким образом, у нас есть возможность изучать статистику подобных тел в даже в других галактиках.

История и статистика астрономов

Закончив с научной частью, перейдем к техническим достижениям. Во второй раз китайское космическое агентство испытывает элементы навигационной системы, основанной на рентгеновских пульсарах (речь идет не об аккрецирующих нейтронных звездах в двойных системах, а о рентгеновском излучении обычных одиночных пульсаров). Напомню, что идея появилась довольно давно трудами специалистов NASA. Потом ее активно развивали немецкие специалисты для ESA. Ведутся работы и в России (в ИКИ РАН). Первым полноценным испытанием был китайский спутник XPNAV1. Элементы системы также тестировались на МКС в американском проекте NICER (эксперимент SEXTANT). И вот еще один полет. Спутник был запущен в 2017 году. Наблюдался только (!) пульсар в Крабе. Тем не менее, используя исключительно рентгеновские данные (с нескольких небольших инструментов на борту), удавалось достаточно хорошо определять положение и скорость аппарата на орбите.

Некоторые технологии просто поражают. Я полностью согласен, что современные «чудеса света» — это передовые научные установки (МКС, БАК, LIGO/VIRGO и т. п.). Про это и в новой книжке написано много всего. Равно как и про то, что наука многими воспринимается как магия. И цитата из Кларка не забыта. А вот здесь авторы рассказывают об истории создания технологий, которые в итоге (после примерно полувекового развития) позволили в 2015 году зарегистрировать гравитационные волны.

Наконец, в качестве «чтения выходного дня» можно ознакомиться со статистикой астрономов по странам. Суть статьи хорошо поясняется ее названием: «Экономические показатели, население и размер астрономического сообщества». Чем больше ВВП — тем больше в стране астрономов. Сразу вспоминается четверостишие Дмитрия Александровича Пригова:

Урожай повысился

Больше будет хлеба

Больше будет времени

Рассуждать про небо

Правда, в стихотворении есть и вторая часть, но о ней мы умолчим.

Автор: Сергей Попов

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.