Находка потерянных барионов, темного вещества и пицца от физика-гурмана

Как проверяют общую теорию относительности с помощью гравитационного линзирования, как рассказывают о специальной теории относительности с помощью шлема виртуальной реальности, как нашли потерянные барионы и темное вещество в уже не столь далекой галактике и как в обзоре оказались пицца и китайская кухня? На все эти «как» в свежем астрообзоре ответит доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник ГАИШ МГУ Сергей Попов.

Хотя для многих главным событием июня останется чемпионат мира по футболу, в астрофизике тоже было сделано кое-что интересное. Раз чемпионат у нас мировой, то и обзор начнем глобально — с вселенских результатов. В таком большом масштабе все во Вселенной управляется гравитацией, поэтому, с одной стороны, для космологии важно знать, как гравитация работает, с другой, космологические данные можно использовать для того, чтобы проверить предсказания теорий тяготения.

Наблюдения сильного гравитационного линзирования для достаточно хорошо изученных источников могут служить проверкой для общей теории относительности (ОТО). Проанализировав такие данные, астрономы могут измерить параметр гамма (он выражает величину кривизны пространства, которую производит единичная масса, — прим. Indicator.Ru) на больших масштабах, например, в масштабах галактик. Этим и воспользовались авторы загруженной 21 июня статьи.

Дело в том, что важно измерять этот параметр не только в Солнечной системе или, скажем, в двойных пульсарах. Согласно некоторым альтернативным моделям, гамма варьируется в зависимости от масштаба, так что измерение параметра для внегалактических источников весьма актуально. Метод применяется не впервые, но в этот раз заметно повысилась его точность. Данные и анализ показали, что параметр (в пределах ошибок) соответствует значению в ОТО. В ходе работы астрономы проверили масштабы порядка килопарсека, то есть тысячи световых лет. Соответственно, при этом ученые смогли отбросить некоторые альтернативные модели. Если вас эта тема серьезно заинтересовала, то в июне в Архиве появился большой обзор, целиком посвященный проверкам предсказаний теорий гравитации в космологии.

Кстати, раз уж речь зашла о сложных современных теориях вообще и теориях гравитации в частности, то обратим внимание на любопытную заметку, появившуюся в Архиве 25 июня. В ней авторы сосредоточились на интересном вопросе: некоторые физические теории делают предсказания, которые невозможно проверить. Они рассуждают, что с этой ситуацией нужно делать. В частности, рассуждение выходит на некоторые проблемы в квантовой гравитации, где в качестве предсказаний теории могут выступать величины, не поддающиеся точному прямому расчету, а потому непонятно, как их сравнивать с наблюдениями.

Еще одна важная статья связана с почти темным, но совершенно нормальным веществом. В течение длительного времени в астрофизике существовала так называемая проблема потерянных барионов. Подавляющее большинство ученых считало ее до некоторой степени технической. Теория предсказывала, что заметная доля барионного вещества должна находиться в волокнистой структуре в виде горячего газа. Такой газ очень трудно наблюдать как по собственному его излучению (газ недостаточно горячий), так и на просвет, по деталям в спектре. Авторы загруженной 21 июня статьи обнаружили стабильные абсорбционные детали, связанные с сильно ионизованным кислородом, в очень качественном рентгеновском спектре достаточно далекого квазара. Они связывают эти детали с горячим газом в филаментарной (волокнистой) структуре. Именно там и должно было прятаться недостающее барионное вещество. Из этого авторы делают вывод, что потерянные барионы найдены.

В июне случилась еще одна важная находка: космологи нашли потерянное в одной галактике темное вещество. Некоторое время назад большой ажиотаж вызвала статья, в которой говорилось о том, что галактика NGC1052-DF2 по всей видимости не содержит темного вещества. В опубликованной в Nature статье авторы пересматривают некоторые данные. В первую очередь речь идет о расстоянии до галактики. В первой работе его приняли равным примерно 20 Мпк. Разумеется, это не просто «принятое расстояние», это оценка, сделанная на основании некоторого анализа.

Теперь же Игнасио Трухильо и его соавторы пересматривают в первую очередь именно это. Расстояние в данном случае не измеряется напрямую с помощью какого-то точного метода, астрономы используют разные взаимодополняющие подходы. Новая оценка — 13 Мпк — меняет все (надо отметить, что об этой возможности говорили и авторы первой статьи). Теперь в этой галактике есть место темному веществу. К тому же шаровые скопления перестают выглядеть аномальными. Звучит это все, на первый взгляд, достаточно странно, ведь галактика близкая и при этом маленькая, со звездной массой менее 100 миллионов солнечных. Потому и разобраться непросто.

С внегалактических просторов вернемся ближе к дому. Детальное изучение системы PDS 70 позволило обнаружить внутри щели диска, окружающего эту молодую звезду (ее возраст — пять-шесть миллионов лет), точечный источник излучения. По всей видимости, это массивная планета, обращающаяся на расстоянии около 22 а.е. от звезды, орбитальный период около 118 лет. Планета видна благодаря собственному излучению. Теоретически не исключено пока, что это легкий бурый карлик. Наблюдения проводились в основном на VLT (также использованы данные Gemini).

Впрочем, до этой планеты мы еще долго не долетим, зато космические аппараты уже бороздят окраины Солнечной системы. В статье от 21 июня описаны планы продленной миссии New Horizons. Важнейший пункт программы — близкий пролет мимо одного из объектов пояса Койпера. Руководители программы надеются, что аппарат пролетит на расстоянии всего лишь в несколько тысяч километров от этого 30-километрового объекта. Это событие должно произойти в самом начале 2019 года. А затем в течение чуть ли не двух лет данные будут потихоньку сбрасывать на Землю. Работу с архивом (анализ данных, подготовка публикаций и тому подобное) планируют закончить в сентябре 2021 года.

Завершая обзор, я бы хотел обратить ваше внимание на следующие две работы. Авторы статьи «Капитан Эйнштейн: опыт относительности в виртуальной реальности» создали учебный фильм для шлема виртуальной реальности, демонстрирующий эффекты специальной теории относительности (СТО). Я бы посмотрел!

За основу взяли замечательную книжку Георгия Гамова про мистера Томпкинса. В фильме показывают, как все будет вокруг, если быстро двигаться. В работе много ссылок на различные проекты, где также визуальными средствами пытаются иллюстрировать эффекты СТО. В другой публикации представлены результаты, я бы сказал, однодневного семинара по визуализации концепций из физики частиц с помощью средств изобразительных искусств. Кроме того, в статье есть несколько интересных ссылок на научно-визуальные проекты. Особенно советую посмотреть это видео, где показано, как распадается уран.

Наконец, в качестве вкусного дополнения обязательно прочтите статьи прекрасного физика и популяризатора Андрея Варламова, известного своими публикациями и лекциями (однажды мне даже посчастливилось послушать его лично) о приготовлении правильной еды, в первую очередь итальянской. В статье, выложенной 23 июня, Андрей с соавторами представил рассказ про пиццу с точки зрения физика-гурмана. Еще одна статья Варламова посвящена китайской кухне (и соавторами его стали, разумеется, китайцы). Приятного аппетита!

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.