Спутники экзопланет, протоскопления и квазары: астрообзор за октябрь

Удалось ли найти первый спутник экзопланеты, каким оказался далекий квазар, изменилось ли что-то в поисках темной материи и как финансировать науку? Ответы на эти вопросы читайте в свежем астрообзоре от доктора физико-математических наук, ведущего научного сотрудника ГАИШ МГУ имени М.В. Ломоносова Сергея Попова.

Сорок часов Hubble для экзолуны

В июле прошлого года появилась статья Алекса Тичи, Дэвида Киппинга и Алана Шмитта, в которой рассказывалось о первом достоверном кандидате в спутники экзопланеты — экзолуне. Спустя год с небольшим та же исследовательская группа опубликовала еще одну работу, пожалуй, самую заметную статью в октябрьском Архиве. В ней авторы на основе новых наблюдений приводят более весомые аргументы в пользу первой регистрации экзолуны.

На основании первых данных наблюдений астрономы зафиксировали следующие события в системе (если гипотеза экзолуны верна, конечно). Авторы получили около сорока (!) часов наблюдения на телескопе Hubble, чтобы застать предсказанные явления и ничего не пропустить. Новые данные согласуются с гипотезой.

Полученные результаты говорят о том, что у планеты Kepler-1625b поистине гигантская луна, размером с Нептун! Не очень ясно, как сформировался такой спутник: образовался он вокруг экзопланеты или имел место захват. Орбита экзолуны пока определена ненадежно, но есть указания на то, что она не лежит в орбитальной плоскости планеты. Тогда вторая версия более вероятна.

Есть ли жизнь на экзопланете

Теме захвата посвящена и другая октябрьская работа Адриана Хамерса и Симона Зварта. Авторы исследуют механизм появления массивного спутника на очень широкой орбите экзопланеты Kepler-1625b. Они показывают, что такое вполне может произойти за счет приливного захвата в молодой планетной системе. Спутник первоначально захватывается на более тесную орбиту, а затем удаляется за счет приливного взаимодействия с планетой, как Луна удаляется от Земли.

К слову, Kepler-1625b находится в зоне обитаемости, то есть, если там есть другие спутники или у экзолуны есть своя луна, то можно фантазировать и о жизни на этой экзопланете. Астрономы этим и занялись. Кстати, о том, могут ли у лун существовать луны, есть отдельная статья.

Отметим, однако, что сами авторы открытия осторожны и говорят о том, что систему еще нужно изучать.

Обнаружение экзолун позволит лучше понять процесс образования планет, который начинается с облака в межзвездной среде. В статье, загруженной 25 октября, авторы рассказывают о наблюдениях, в ходе которых они впервые смогли увидеть, как формируется облако молекулярного газа. Конечно, это медленный процесс, и речь идет лишь о том, что обнаружено облако в стадии формирования, когда атомарный водород превращается в молекулярный. Соответственно, можно видеть, что в разных частях облака отношение концентраций атомов и молекул водорода сильно отличается.

Также авторы определяют характерный масштаб времени образования облаков. Он получается равным примерно 6 миллионам лет. Эта величина важна для того, чтобы понять динамику звездообразования в Галактике. Ранее астрономы обсуждали характерные величины в 1 и 10 миллионов лет, теперь неопределенность гораздо меньше.

Скопления и протоскопления

Наблюдения показывают, что в первый миллиард лет жизни Вселенной скопления галактик еще не успели появиться, поэтому, говоря об этом периоде, астрономы употребляют термин «протоскопления». Так они называют большие концентрации галактик, которые потом за несколько миллиардов лет превращаются в скопления. Авторы работы от 13 октября идентифицировали большое протоскопление галактик на z=5,7. Вселенной тогда было около миллиарда лет. В настоящее время это образование стало очень крупным скоплением.

Хотя в первый миллиард лет жизни Вселенной скоплений галактик еще не было, были квазары! Увидеть их непросто, поскольку, во-первых, они находятся довольно далеко, а во-вторых, их излучение испытало сильное красное смещение. Однако иногда природа приходит на помощь астрономам: эффект гравитационного линзирования может помочь рассмотреть далекий источник.

Самый далекий, но не самый

В октябре в Архиве появилась работа, в которой рассказывается о том, что обнаружен самый далекий линзированный квазар — на z=6,51 (самый далекий квазар находится на z=7,54). К тому же он самый яркий на z>5.

Вообще, авторы этой статьи опубликовали целую пачку работ по идентификации далеких квазаров. В добавленной 29 октября статье рассказывается об открытии квазара на z>7. Это один из самых далеких из надежно идентифицированных квазаров. В следующей за ней статье представлены результаты по поиску квазаров в эпоху реионизации на 6,4 < z < 6,9, в еще одной — по большой выборке квазаров на z~5,5 (сразу после окончания эпохи реионизации).

Вокруг сверхмассивной черной дыры

Квазары — мощные источники излучения, поскольку там большими темпами идет аккреция газа на сверхмассивную черную дыру. В нашу эпоху квазаров уже практически нет, и черные дыры в центрах галактик ведут себя очень тихо. Рассмотреть, как какое-то вещество падает в такие объекты, очень непросто, даже если дыра находится прямо под боком.

В статье от 30 октября описывается, как астрономы обнаружили орбитальное движение вблизи последней устойчивой орбиты вокруг массивной черной дыры SgrA*. Наблюдения проводились на инструменте GRAVITY. Астрономы использовали все четыре телескопа VLT в режиме интерферометра. Когда происходят вспышки SgrA*, то из-за возросшей яркости источника наблюдения можно провести быстро — за несколько минут. Это и позволило получить интересный результат.

Ученые наблюдали три яркие вспышки, каждая из которых длилась около часа, и обнаружили смещение центроида изображения. Это означает, что яркая излучающая область движется вокруг черной дыры. Скорость движения соответствует 0,3 скорости света. Это соответствует вращению в области последней устойчивой орбиты (чуть больше, если направление вращения вещества совпадает с направлением вращения дыры, и чуть меньше в противоположном случае). Таким образом, впервые астрономы смогли рассмотреть, как вещество вращается вокруг нашей сверхмассивной черной дыры.

В поисках темного вещества

Если в изучении черных дыр мы видим заметный прогресс, то с темным веществом «воз и ныне там». Несмотря на многолетние поиски, астрономы не смогли зарегистрировать частицы в лабораторных экспериментах, хотя астрофизические аргументы в пользу этой гипотезы продолжают накапливаться. В октябре появился хороший, практически популярный мини-обзор по темному веществу. В нем описаны основные частицы-кандидаты и методы их поисков, а также представлены верхние пределы, полученные на многочисленных установках. Главное, в статье обсуждается, что нам делать и думать в ситуации, когда все никак не получается ухватить эти частицы. Ответ таков: заниматься астрофизикой!

Пока приборы по поиску частиц темного вещества «радуют» нас только верхними пределами, стоящие в соседних залах подземных лабораторий нейтринные детекторы вовсю регистрируют частицы. В настоящее время один из самых эффективных приборов в этой области — Borexino в итальянской лаборатории Gran Sasso. Самые свежие результаты с этого детектора представлены в коротком популярном обзоре Андреа Покара. Важно, что хорошо видны частицы от всей цепочки pp-реакций синтеза гелия. Следующая задача — обнаружение нейтрино от реакций CNO цикла. Это было крайне важно для всей астрофизики, так как такие измерения позволили бы очень точно узнать состав Солнца, то есть его металличность. Пока чуть-чуть не хватает чувствительности. Ее надо увеличить вдвое. В основном мешает фон из-за присутствия радиоактивного висмута, но авторы надеются, что эту сложность удастся преодолеть.

Не только об астрономии

В завершении обзора упомянем статью от 26 октября. Она посвящена методам финансирования науки. Авторы предлагают при финансировании теоретических исследований основываться на не заявленных проектах, а на прошлых результатах. В принципе, такая система де-факто существовала и у нас в стране (а отчасти существует и до сих пор). Видимо, не только у нас, но неофициально, то есть заявки пишутся, но прошлые заслуги группы «весят» больше, чем представленные планы новых исследований. Я с этим согласен (по крайней мере, ничто не мешает существовать такой системе параллельно с грантовой).

Часто бывает так, что заявку написал про одно, а в процессе выполнения гранта — это три-пять лет — пришли новые, более интересные идеи. И возникает проблема. Не выполнить условия гранта — значит испортить репутацию, плюс появляется большой риск дальше гранты не получать. Если выполнять условия одобренной заявки, придется меньше времени тратить на более важные задачи, которые возникли по ходу. Таким образом, система становится очень негибкой. Авторы статьи показывают, что система без заявок с проектами будущих исследований может быть весьма эффективной. Что, собственно, уже и опытом было подтверждено.

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.