Астрономия

Ноябрьский астрообзор: быстрые радиовсплески, гравволны и Оумуамуа

Самые интересные научные статьи по астрономии за ноябрь

Max Pixel/Wellcome Images/Wikimedia Commons/Indicator.Ru

Быстрые радиовсплески, новые слияния черных дыр, будущий коллега детекторов гравитационных волн LIGO и VIRGO — обо всем этом доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник ГАИШ МГУ Сергей Попов рассказывает в традиционном астрообзоре.

Темой месяца в астрофизической части Архива можно считать гравитационные волны и быстрые радиовсплески, хотя супероткрытий в этих областях и не произошло.

Быстрые радиовсплески

Месяц начался с появления нескольких статей по быстрым радиовсплескам, которые стали темой номера Nature Astronomy. Напомню, что в 2007 году был идентифицирован новый тип астрономических явлений: несколько тысяч раз в день на несколько миллисекунд где-нибудь в небе вспыхивают яркие радиоисточники внегалактического происхождения (на русском языке свежий обзор, посвященный этим событиям, можно найти в журнале «Успехи физических наук»). Происхождение вспышек астрономы до сих пор не выяснили. Скорее всего, они связаны с молодыми нейтронными звездами. Но может быть и нет.

Статья Дункана Лоримера, основного автора исторической работы 2007 года, в которой был представлен первый быстрый радиовсплеск, представляет собой небольшое введение в тему, поэтому с нее лучше и начать. Далее можно почитать статью Шри Кулкарни, в которой проводятся параллели между историями изучения гамма-всплесков и радиовсплесков. Затем — работу, посвященную попыткам увидеть источники быстрых радиовсплесков в других спектральных диапазонах.

Моделям всплесков посвящена довольно посредственная заметка Юэ-Ли Пэня. Использование быстрых радиовсплесков в качестве космологических зондов, то есть в качестве инструмента для измерения космологических параметров и «просвечивания» межгалактической среды, обсуждается в работе Жана-Пьера Макьюара. Эван Кин в своей заметке говорит о будущем исследований быстрых радиовсплесков. Наконец, в последней статье по теме, о которой я сегодня расскажу, авторы обсуждают возможность того, что популяция быстрых радиовсплесков не однородна, то есть ее составляют источники разных типов. Наверное, если выбирать две статьи для чтения из семи, то я бы к лоримеровской добавил как раз эту.

Разумеется, в течение месяца вышло еще около десятка публикаций по быстрым радиовсплескам, но прорывных результатов в них не было. Ждем.

Гравитационные волны и кто их ловит

Закончился месяц публикацией каталога гравитационно-волновых всплесков, зарегистрированных в ходе первого и второго сеансов научных наблюдений на LIGO и VIRGO. За это время астрономы зарегистрировали десять слияний двойных черных дыр и одно слияние нейтронных звезд. О семи событиях публике уже рассказывали. Теперь добавлено еще четыре надежных всплеска. Кроме того, есть более десятка неплохих кандидатов. Ждем февраля 2019 года, когда должны начаться новые наблюдения LIGO и VIRGO на более высокой чувствительности. За девять месяцев работы инструменты должны как минимум удвоить число известных событий.

В 2019 году должны начаться тестовые сеансы наблюдений на еще одной установке — японской KAGRA (Kamioka Gravitational Wave Detector — «детектор гравитационных волн в Камиоке»). Это подземный криогенный детектор, то есть его конструкция заметно отличается от LIGO и VIRGO. Планируется, что в начале 2020-х годов все три проекта будут работать вместе. В районе 2023 года это, возможно, будет давать чуть ли не по событию в неделю!

При этом возрастет точность локализации источников на небе. Авторы статьи от 20 ноября описывают детектор KARGA и планы по завершению его конструкции.

Наблюдения гравитационных волн в первую очередь представляют интерес для фундаментальной физики. В начале ноября вышла отдельная статья, посвященная детальной проверке некоторых предсказаний ОТО по наблюдениям события GW170817. Поскольку в этом случае слияние произошло с участием по крайней мере одной нейтронной звезды (скорее всего, двух), то астрономы смогли зарегистрировать и гравитационно-волновой всплеск, и вспышку в гамма-диапазоне. Благодаря этому ученые получили данные, недоступные в случаях регистрации лишь гравитационных волн.

Поскольку всплеск GW170817 был самым близким, то он дает самые слабые ограничения на дисперсию гравитационных волн, а значит, и на массу гравитона. Зато в других случаях ограничения более сильные, чем по иным известным событиям. Так, например, можно поставить сильное ограничение на «утекание» гравволн в дополнительные измерения. Эффект не виден, это находится в согласии с ОТО, хотя и не закрывает, в принципе, многие популярные модели дополнительных измерений. Также ученые поставили очень жесткий предел на наличие векторных мод гравитационных волн благодаря тому, что они по электромагнитным наблюдениям точно локализовали направление на источник. Вообще, никакой экзотики пока не обнаружено. Будем надеяться на новые сеансы наблюдений.

Разговор о слияниях черных дыр завершим упоминанием двух статей с красивыми картинками. Авторы статьи от 15 ноября представляют простой численный метод для того, чтобы быстро визуализировать слияния прецессирующих черных дыр. Такая штуковина очень актуальна в связи с грядущими наблюдениями на LIGO/VIRGO, а потом и на KAGRA (график наблюдений можно посмотреть по ссылке). Авторы следующей работы используют данные упрощенных вычислений, проверенных и прокалиброванных по гораздо более детальным, чтобы визуализовать стадии, предшествующие слиянию. Точности достаточно для иллюстрации основных эффектов. Очень интересно! Сами визуализации можно посмотреть на этом сайте.

Во второй статье, которую хотелось не пропустить, описано новое моделирование аккреционных потоков вокруг сверхмассивных черных дыр с отличной визуализацией этого процесса.

Межзвездные гости и звездные хозяева

Возвращаясь из внегалактических далей в наши окрестности, вспомним о «первом межзвездном». В статье от 20 ноября представлены наблюдения Оумуамуа на космическом инфракрасном телескопе Spitzer на длине волны 4,5 микрона. Что увидели? Ничего не увидели! О чем это говорит? Во-первых, о том, что объект несколько меньше, чем полагали ранее. А что дальше? С Оумуамуа связана загадка его необычного поведения (некоторые особо разгоряченные астрофизики даже успели написать статью о том, что Оумуамуа полый внутри и может иметь искусственное происхождение). Объект ускоряется не так, как он делал бы это только под действием гравитационных сил. Что еще может влиять на движение объекта? В первую очередь, испарение газов. Собственно, это и хотели увидеть при помощи Spitzer’a, но не увидели. Зато теперь его размер и массу оценивают как гораздо меньшие.

Таким образом, совсем незначительного испарения (ниже предела обнаружения) было бы достаточно, чтобы придать объекту необходимое дополнительное ускорение. Так что, по всей видимости, никаких чудес с Оумуамуа не связано. Просто немного «газит». Тем не менее, как пишут авторы в финале статьи, правду мы не узнаем уже никогда. Он улетел и не обещал вернуться.

В ноябрьском Архиве публиковались статьи и о других, не менее известных объектах с именами. Благодаря точным измерениям вариации радиальной скорости астрономы подтвердили, что вокруг звезды Барнарда вращается экзопланета. Напомню, что звезда Барнарда выделяется самым большим собственным движением (она быстрее других звезд смещается на земном небе), что связано с ее довольно высокой скоростью относительно Солнца. А еще это самая близкая одиночная звезда (1,8 пк), ближе только три звезды Альфы Центавра.

Некоторое время назад астрономы заподозрили, что у звезды Барнарда находится планетный спутник с орбитальным периодом около 230 дней. Точности для достоверного обнаружения не хватало. Теперь же хватило, и все данные по планете уточнены. Ее период — 233 дня, что соответствует орбите с полуосью 0,4 а.е. Орбита планеты обладает заметным эксцентриситетом, а ее масса превосходит три земных. То есть, скорее всего, это сверхземля.

Закончим обзор ноября еще двумя «звездными» статьями. Авторы статьи от 1 ноября идентифицировали звезду массой 0,14 солнечной с ультранизким содержанием тяжелых элементов. Это компаньон тесной двойной системы, то есть сформировалась она, скорее всего, из-за фрагментации диска. Это хорошая новость, поскольку дает аргументы в пользу того, что звезды населения III, то есть самые первые звезды во Вселенной, рождавшиеся примерно через сто миллионов лет после начала расширения, могли быть маломассивными и, соответственно, дожить до наших дней. (Время жизни звезд, чья масса не превышает 0,8 массы Солнца, больше современного возраста Вселенной). Конечно, сама обнаруженная звезда не относится к населению III, тем не менее растут надежды открыть где-нибудь в гало нашей Галактики «звездную старушку», состоящую только из водорода и гелия.

Наконец, одни из самых впечатляющих астрономических картинок месяца можно найти в статье от 26 ноября. С помощью спектрополяриметрических наблюдений авторы рассмотрели конвективные ячейки в оболочке Бетельгейзе. Интересно, что наблюдения проводились не на восьмиметровых телескопах в Чили и не на десятиметровых на Гавайях, а всего лишь на двухметровом телескопе TBL в Европе. У нас, на новом телескопе ГАИШ (диаметр — 2,5 метра) в Кавказской горной обсерватории, трудами Бориса Сафонова создан очень перспективный поляриметр. Посмотрим, какие картинки будет выдавать он.

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.