Астрономия

Астрообзор мая и июня: быстрый радиовсплеск, Великолепная восьмерка и велосипедист

Самые интересные научные статьи по астрономии за май и июнь

Антенны радиоинтерферометра ASKAP обсерватории Мерчисон

AAP/EPA

Опасность вспышек красных карликов для жизни на экзопланетах, движение на сверхсветовой скорости, работа с астрономическими данными для «чайников» — обо всем этом доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник ГАИШ МГУ Сергей Попов рассказывает в традиционном астрообзоре.

Всплеск и вспышки

В исследованиях быстрых радиовсплесков (FRB – fast radio burst) снова важные достижения. Самое главное — система телескопов ASKAP впервые позволила локализовать одиночный FRB. Ранее удалось с достаточной точностью определить положение всего одного источника, и то лишь потому, что он повторный. Высокий темп вспышек этого объекта позволил пронаблюдать его одновременно несколькими радиотелескопами, находящимися на больших расстояниях друг от друга. В результате была определена на только галактика, в которой расположен источник, но и точное место внутри нее. Для других событий не удается определить материнскую галактику, что затрудняет проверку предсказаний моделей (из-за этого происхождение быстрых радиовсплесков так и остается неизвестным).

Всплеск FRB 180924, о котором идет речь в работе Кита Баннистера и его коллег, произошел в галактике на красном смещении 0,32 (свет шел к нам почти 4 млрд лет). Галактика массивная, но с низким темпом звездообразования, в отличие от материнской галактики источника повторных вспышек. Источник расположен в четырех кпк от центра. Опять-таки в отличие от предыдущего случая, полученные данные указывают на отсутствие плотных оболочек вокруг источника — не похоже на очень молодую нейтронную звезду в плотном остатке сверхновой. Новый результат повышает вероятность того, что популяция источников быстрых радиовсплесков не является однородной.

Еще несколько важных работ были связаны с быстрыми радиовсплесками. Во-первых, отметим, что не только ASKAP, но и другие установки радуют нас новыми событиями. Ваэль Фара с коллегами, работающие с данными другой австралийской системы радиотелескопов — UTMOST, — представили отчеты о пяти новых событиях. Некоторые из них достойны упоминания. Так, например, FRB181016 имеет рекордную меру дисперсии — почти две тысячи, — и это говорит о том, что он или очень далекий, или находится в области с очень высокой плотностью вещества. Кроме того, у этой вспышки самая большая изотропная радиосветимость — 1044 эрг/c (разумеется, эта величина рассчитывается при ряде модельных предположений, но все равно, 30 млрд светимостей Солнца впечатляют). Во-вторых, появился новый большой и очень хороший обзор Джеймса Кордеса и Шами Чаттерье. Видимо, на сегодняшний день это самая полная сводка данных и идей по быстрым радиовсплескам. Однако видно, что обзоры очень быстро устаревают. Спойлер — в обзоре июльских статей я расскажу о еще более свежих и важных результатах.

Быстрые радиовсплески происходят далеко и для нас не опасны. Что потенциально представляет угрозу, так это гипотетические супервспышки на Солнце. По некоторым косвенным данным, они могут происходить примерно раз в тысячу лет. Исторические данные по нашему светилу восстанавливать трудно, поэтому астрономы активно изучают активность звезд, похожих на Солнце. Но если Солнце относительно спокойная звезда, то красные карлики – нет. Почему нас должны волновать такие объекты? Именно вокруг красных карликов будет проще всего изучать состав атмосфер землеподобных планет в зонах обитаемости. Так что вопрос о существовании жизни на них вовсе не праздный. Из-за этого появляется много работ о том, не будут ли частые и мощные вспышки на карликовых звездах фатальными для биосферы. Авторы одной из них в деталях показали, что только при экстремальных параметрах вспышки (и при более тонкой, чем у Земли, атмосфере) для организмов для на поверхности экзопланеты гарантирована смертельная доза. Можно считать это хорошей новостью и ждать результатов с 30—40-метровых наземных телескопов следующего поколения и нового космического телескопа NASA James Webb (JWST). Согласно оптимистичному прогнозу, менее чем через десять лет у нас будут первые результаты.

Звезды продолжают подкидывать нам загадки. В статье Сола Раппопорта и его коллег представлены результаты наблюдения очень интересного объекта, обнаруженного космическим телескопом Kepler в рамках миссии К2 (то есть наблюдения проводились после отказа гироскопа, что привело к неконтролируемому — но предсказуемому — изменению направления телескопа). Снова обнаружена звезда с очень необычными транзитами (или не ими). Как бы то ни было, за 87 дней наблюдений авторы зафиксировали 28 похожих на транзиты уменьшений блеска длительностью порядка двух часов. Периодичности в появлении событий нет. 26 из них имеют примерно одинаковую (в пределах ошибок) глубину падения блеска. Транзиты (если это они) не симметричные, их трудно объяснить планетами или чем-то подобным. Звезда вполне нормальная (разве что у нее, по всей видимости, есть менее массивный спутник на расстоянии несколько сотен а.е.). Авторы обсуждают много возможных вариантов объяснения данных наблюдений (включая короткоживущие пятна на звезде), но ничто не подходит полностью. Так что – новая загадка.

От Великолепной семерки к Великолепной восьмерке

От обычных звезд перейдем к нейтронным. На подземной установке Tibet AS-Gamma впервые зарегистрированы фотоны с энергией выше 100 ТэВ. Источник — пульсар в Крабовидной туманности (или, скорее всего, сама туманность). Всего увидели 24 фотона (при ожидаемом фоне в пять-шесть фотонов, то есть от самого источника зафиксировано где-то 18—19). «Увидели», конечно, не напрямую, а благодаря черенковской регистрации мюонов в водных детекторах. Значимость результата 5,6 сигма — вполне нормально.

Долгое время пульсар в Крабовидной туманности считался «самой типичной» нейтронной звездой. Однако в 1990-е было сделано несколько важных открытий, которые привели к пониманию того, что молодые нейтронные звезды могут проявлять себя очень по-разному. Теперь кроме обычных радиопульсаров мы говорим об аномальных рентгеновских пульсарах и источниках повторяющихся гамма-всплесков, о центральных компактных объектах в остатках сверхновых и вращающихся радиотранзиентах, и, конечно, о Великолепной семерке.

Под ней понимаются семь близких молодых остывающих нейтронных звезд. Долгое время — почти 20 лет — их оставалось всего семь, а теперь в компании прибавление, да какое! Некоторое время назад по наблюдениям на Chandra было заподозрено, что пульсар PSR J0726-2612 имеет тепловое рентгеновское излучение и может быть похож на объекты Семерки. Новые наблюдения на XMM-Newton подтверждают это. Исследователи не только смогли достаточно хорошо изучить тепловой рентген, испускаемый поверхностью этой нейтронной звезды, но также выяснили, что источник раз в десять ближе, чем предполагали по радиоданным. Таким образом, это действительно источник, очень похожий на «ковбоев». Но с радио!

LotSearch

У Великолепной семерки, несмотря на тщательные поиски, не удалось обнаружить радиоизлучение. Однако авторы поисков, проведенных десять лет назад, сразу указали, что это может быть связано с тем, что радиолуч не попадает на нас. И надо просто открывать больше объектов — чтобы повезло. Так и получилось.

О черной дыре замолвите слово

Как от саксофона до ножа, так и от нейтронных звезд до черных дыр – один шаг. Сделаем его.

С помощью наблюдений на системе телескопов ALMA в Южной Америке известному астрофизику Елене Мурчиковой и ее соавторам удалось обнаружить диск относительно холодного газа (температура около 10 000 K) вокруг Sgr A* на расстоянии порядка 20 тыс. шварцшильдовских радиусов от черной дыры. Удалось определить массу газа, его плотность и ориентацию диска. Этот результат помогает лучше понять динамику течения вещества на черную дыру. Раз уж Телескоп горизонта событий (EHT) пока не помогает, то хоть так. Кстати, команда EHT наконец-то выложила в arXiv свои апрельские статьи.

Результаты наблюдений сверхмассивной черной дыры в центре галактики М87 важны, в частности, тем, что это самое близкое активное ядро галактики. Поэтому важно как можно детальнее исследовать все формы ее активности в деталях. Что люди и продолжают делать. Движением на сверхсветовой скорости в джете давно никого не удивить — это известный эффект специальной теории относительности. Тем не менее, любопытно, что его увидели и в М87. Теперь наверняка можно говорить, что это самое изученное активное галактическое ядро.

Наконец появилась важная публикация для тех, кто не просто читает научпоп на диване. Вышло отличное (и большое!) учебное пособие по работе с астрономическими данными с очень понятным введением для тех, кто только начинает работать в этой области. По верхам описана работа с несколькими архивами и программами обработки. Хотя это даже близко не исчерпывающий «мануал по сабжу», но зато это прекрасный стартовый пункт. Существенно, что даже тот, кто никогда с данными не работал и ни разу не астроном, все равно сможет, пользуясь этим руководством, интересно поиграть с кучей публично доступных данных — в том числе и космической обсерватории Hubble.

Иллюстрация к рассказу Георгия Гамова «Приключения мистера Томпкинса»

В заключение — традиционное «чтение выходного дня». В статье авторы подробно разбирают, как наблюдатель видел бы движение объектов с релятивистской скоростью на известном примере с велосипедистом из популярной книги Георгия Гамова. Важно, что они рассматривают более сложный, чем у Гамова, случай, и без огрубляющих упрощений, затушевывающих некоторые важные (и интересные!) эффекты. Это не легкое чтение, но зато можно разобраться в деталях.

В качестве более доступного чтива можно порекомендовать обзор Льва Гиндилиса и Леонида Гурвица. В статье приведена большая сводка по исследованиям в рамках проблемы SETI в СССР.

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.