Kak rasshiryalas' Vselennaya v 2009 godu
31.01.2010 11:07 | S. B. Popov, Maksim Borisov

2009 god byl ob'yavlen YuNESKO Mezhdunarodnym godom astronomii. Povodom posluzhilo to, chto 400 let nazad Galileo Galilei sdelal pervye astronomicheskie otkrytiya s pomosh'yu teleskopa. Proshedshii god ozhidaniya vpolne opravdal – bylo polucheno nemalo interesnyh rezul'tatov. Eto sluchilos' vo mnogom blagodarya rabote novyh nablyudatel'nyh instrumentov i sputnikov.

Missiya LCROSS, razgonnyi blok Centaur. Izobrazhenie NASA

Samym gromkim sobytiem uhodyashego goda astronomii stalo, pozhalui, otkrytie zapasov vody na Lune. Issledovaniyami nashego sputnika zanimalis' srazu neskol'ko avtomaticheskih stancii, zapushennyh specialistami SShA, Yaponii, Kitaya i Indii. Chetyre apparata v 2009 g. planovo razbilis' o lunnuyu poverhnost', zavershaya pri etom svoyu nauchnuyu missiyu. Rech' idet o zapushennyh v 2007 g. kitaiskoi «Chan'e-1» (Chang'e-1) i yaponskoi «Kague» (Kaguya/Selene), amerikanskom LCROSS, nachavshim svoe puteshestvie k Lune v 2009 g., i Moon Impact Probe (MIP), vypushennom iz startovavshego s Zemli v 2008 g. indiiskogo «Chandrayana-1» (Chandrayaan 1).

Mesta padeniya sostavnyh chastei missii LCROSS v raione kratera Kabeus. Izobrazhenie NASA/GSFC/UCLA

Podrobnee stoit rasskazat' ob LCROSS (Lunar Crater Observation and Sensing Satellite). Vmeste s LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) on sostavil pervuyu za 10 let amerikanskuyu ekspediciyu k Lune, kotoraya startovala 19 iyunya 2009 g. Razgonnyi blok «Centavr» (Centaur), sbroshennyi 9 oktyabrya v raione kratera Kabeus (Cabeus), podnyal oblako pyli, skvoz' kotoroe proletel LCROSS, proanalizirovavshii sostav etogo veshestva. Chut' pozzhe LCROSS upal v tot zhe krater, uspev pered etim peredat' dannye na Zemlyu. Vysota oblaka okazalas' sushestvenno nizhe rasschitannoi, chto ne pozvolilo polyubovat'sya zrelishem s Zemli. Odnako vybroshennogo veshestva vpolne hvatilo dlya analiza, i 14 noyabrya 2009 g. NASA uzhe opublikovalo predvaritel'nye rezul'taty, soglasno kotorym oblako vybroshennyh chastic soderzhalo do sotni litrov vody.

V zatenennyh lunnyh kraterah mogut ukryvat'sya znachitel'nye zapasy vodnogo l'da, zanesennogo tuda kometami milliardy let nazad. Ih obnaruzhenie principial'no vazhno dlya stroitel'stva budushih lunnyh baz. Ved' vodu mozhno ispol'zovat' ne tol'ko dlya pit'ya i bytovyh nuzhd. Razlozhiv ee na sostavlyayushie – vodorod i kislorod, – my poluchim prigodnuyu dlya dyhaniya atmosferu i raketnoe toplivo. Pomimo uspeha, soputstvovavshego missii LCROSS, v sentyabre byli takzhe obnarodovany dannye (v chastnosti, ot indiiskogo zonda «Chandrayan-1»), kotorye pokazali, chto molekuly vody v nebol'shom kolichestve prisutstvuyut v lunnom grunte povsemestno.

Perechislyaya vazhneishie issledovaniya, svyazannye s Solnechnoi sistemoi, neobhodimo upomyanut' takzhe i ob izuchenii metana na Marse i vodyanogo l'da v ego pripolyarnyh raionah, a takzhe o novyh otkrytiyah marsohodov-geologov «Spirit» (Spirit) i «Opport'yuniti» (Opportunity). Vpervye sledy metana v atmosfere Marsa byli naideny v 2003 g., a za proshedshii god poyavilos' neskol'ko statei (v chastnosti, v zhurnale Science), gde rassmatrivaetsya ego raspredelenie po planete i skorost' ego razrusheniya (ona okazalas' ves'ma znachitel'noi). Vse eto govorit o tom, chto po krainei mere chast' metana imeet yavno abiogennoe proishozhdenie.

Psevdocvetnoe izobrazhenie kraterov Merkuriya, poluchennoe pri poslednem prolete MESSENGER. Foto NASA s saita http://messenger.jhuapl.edu/

V sisteme Saturna prodolzhaet svoi issledovaniya amerikanskii apparat «Kassini» (Cassini). V 2008 g. udalos' dostoverno pokazat' nalichie ozer iz zhidkih uglevodorodov na krupneishem sputnike Saturna Titane, a issledovaniya ushedshego goda pozvolili vyyavit' bol'shuyu peremenchivost' vsei etoi kartiny. Ozera periodicheski peresyhayut i «peremeshayutsya» iz polushariya v polusharie v zavisimosti ot sezona. Krome togo, byli naideny novye dokazatel'stva prisutstviya na Titane kriovulkanov – to est' vulkanov, izvergayushih vmesto magmy zhidkuyu vodu. Vse eto mozhet govorit' o nalichii skrytyh pod poverhnost'yu okeanov.

V 2004 g. vpervye za 30 let k Merkuriyu byl poslan zond – amerikanskii «Messendzher» (MESSENGER – MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging). V 20082009 gg. MESSENGER trizhdy osushestvlyal prolety vblizi Merkuriya. V 2009 g. pri poslednem prolete na vysote 228 km nad poverhnost'yu planety byli sdelany snimki ranee nikogda ne izuchavshihsya oblastei. Sputnik vyidet na vysokoellipticheskuyu polyarnuyu orbitu vokrug samoi blizkoi k Solncu planety vesnoi 2011 g.

Mezhdu tem samyi bystryi v istorii chelovechestva zond «Novye Gorizonty» (New Horizons), zapushennyi NASA rovno chetyre goda nazad, 19 yanvarya 2006 goda, preodolel za proshedshii god polovinu svoego puti k Plutonu.

V mae astronavtam shattla Atlantis («Atlantis», missiya STS-125) udalos' vosstanovit' rabotosposobnost' samogo izvestnogo i zasluzhennogo kosmicheskogo teleskopa «Habbl» (Hubble). Svezheotremontirovannyi «Habbl» letom prerval na vremya testirovanie i kalibrovku svoih instrumentov dlya togo, chtoby sdelat' redkie snimki Yupitera, podvergshegosya kometno-asteroidnoi bombardirovke v raione svoego yuzhnogo polyusa, gde voznikli harakternye prorehi v oblachnosti velichinoi s Tihii okean. Vpervye eto sobytie otmetil 19 iyulya avstraliiskii astronom-lyubitel' Entoni Uesli (Anthony Wesley) s pomosh'yu svoego domashnego 14,5-dyuimovogo (36,8 sm) teleskopa-reflektora. Edinstvennyi sluchai podobnyh yavlenii byl zaregistrirovan 15 let nazad, kogda v atmosferu Yupitera upali oblomki komety Shumeikerov-Levi 9.

Planck. Izobrazhenie ESA

Nadezhdy na izuchenie nedostupnyh ranee ob'ektov Solnechnoi sistemy (a takzhe udalennyh slabyh galaktik) svyazany s zapushennym 14 dekabrya 2009 goda na okolozemnuyu orbitu infrakrasnym kosmicheskim teleskopom NASA WISE (Wide-Field Infrared Survey Explorer), prednaznachennym dlya polucheniya obzora vsego neba v infrakrasnom diapazone.

V 2009 g. bylo neskol'ko vazhnyh zapuskov apparatov, rabotayushih v interesah astronomov, izuchayushih dal'nii kosmos. Prezhde vsego eto evropeiskie «Plank» (Planck) i «Gershel'» (Herschel), vyvedennye ESA s pomosh'yu odnogo raketonositelya 14 maya 2009 g.

«Plank» prednaznachen dlya issledovaniya reliktovogo fona. On, v chastnosti, dolzhen postroit' detal'nuyu kartu polyarizacii kosmicheskogo mikrovolnovogo izlucheniya. Kak ozhidayut, eto pomozhet prolit' svet na samye pervye mgnoveniya zhizni Vselennoi.

Herschel. Izobrazhenie ESA

«Gershel'» obladaet samym bol'shim zerkalom iz vseh kosmicheskih teleskopov (3,5 m). Ego detektory budut registrirovat' infrakrasnoe i millimetrovoe izluchenie, i klyuchevye zadachi etoi missii – izuchenie processov obrazovaniya zvezd i galaktik. Krome togo, s etim sputnikom takzhe svyazany nadezhdy na poluchenie novyh dannyh ob ob'ektah Solnechnoi sistemy.

Kepler. Izobrazhenie NASA

Veroyatno, samyi glavnyi astronomicheskii zapusk NASA v 2009 g. – eto observatoriya «Kepler» (Kepler). Ego polutorametrovoe zerkalo prednaznacheno dlya poiska ekzoplanet. Za 34 goda raboty apparat dolzhen obnaruzhit' neskol'ko planet, po masse i rasstoyaniyu ot zvezdy podobnyh Zemle. Pervye rezul'taty byli predstavleny uzhe v yanvare 2010 g. Ob'yavleno ob otkrytii neskol'kih novyh planet, no vse eto poka lish' bolee-menee privychnye «goryachie yupitery».

Model' planety CoRoT-7b. Asimmetriya svyazana s tem, chto planeta povernuta k zvezde odnim bokom (iz stat'i arXiv: 0912.4655)

Aktivno postupali novye dannye s evropeiskogo iskatelya ekzoplanet CoRoT (COnvection ROtation and planetary Transits), zapushennogo s Baikonura 27 dekabrya 2006 g. Svezhii obzor na etu temu mozhno naiti v preprinte arXiv: 0912.4655.

Dannye postupayut (i nemedlenno vykladyvayutsya v otkrytyi dostup) i ot amerikanskoi gamma-observatorii «Fermi» (Fermi), zapushennoi v 2008 g. Ot «Fermi» zhdut v pervuyu ochered' novyh dannyh po temnoi materii. No poka nikakih odnoznachnyh vyvodov net, a s tekushim sostoyaniem mozhno oznakomit'sya v rabote arXiv: 0912.3828.

Predvaritel'nye dannye «Fermi» po temnoi materii. «Nol'» sootvetstvuet otsutstviyu dopolnitel'nogo signala ot chastic temnogo veshestva. Viden izbytok na energiyah 25 GeV. No avtory nastaivayut na predvaritel'nom haraktere rezul'tatov. Budem zhdat' (iz stat'i arXiv: 0912_3828)

Konechno, glavnoe – eto ne sami zapuski, a nauchnye rezul'taty. Za rezul'tatami udobnee vsego sledit' po astrofizicheskomu razdelu saita arXiv.org, tam poyavlyaetsya poryadka tysyachi statei v mesyac. O nekotoryh iz nih rasskazyvalos' v Obzorah preprintov astro-ph. Nizhe my kratko rasskazhem o naibolee interesnyh, na nash vzglyad, stat'yah, poyavivshihsya v «Arhive». Eta chast' obzora kasaetsya prezhde vsego «dal'nego kosmosa».

Nachnem s izucheniya ekzoplanet. Astronomy otkryvayut vse bolee i bolee legkie planety, postepenno priblizhayas' k massam poryadka zemnoi. Rekord 2009 g. prinadlezhit planete v sisteme GJ 581 (arXiv: 0906.2780). Nizhnyaya granica ee massy sostavlyaet 1,9 zemnoi. No eto lish' granica, real'no planeta mozhet byt' neskol'ko tyazhelee. Takie ob'ekty nazyvayut «superzemlyami».

Sootnoshenie mass i radiusov dlya raznyh sostavov planet (silikaty, zhelezo, led). Pokazany polozheniya Urana (U), Neptuna (N) i planety GJ 436. Krasnym pokazano izmerenie radiusa dlya CoRoT-7b. Liniya obryvaetsya na vernem predele na massu dlya etoi planety (iz stat'i arXiv: 0908.0241)

Izmerit' nekotorye parametry ekzoplanety nelegko. Est' lish' odna situaciya, kogda zadacha uproshaetsya, – esli my mozhem nablyudat' prohozhdeniya planety po disku zvezdy. V 2009 g. byli otkryty dve interesnye tranzitnye superzemli. Pervymi uspeha dobilis' uchenye iz gruppy CoRoT (arXiv: 0908.0241). Planeta CoRoT-7b – eto voobshe pervaya otkrytaya tranzitnaya superzemlya. Ee massa sostavlyaet okolo 1020 zemnyh. Nemalo. No zato eto pervaya superzemlya s izmerennym radiusom. On raven 1,7 zemnogo. Opredelenie radiusa pri izvestnoi masse daet nam plotnost'. Mozhno sdelat' vyvod, chto planeta sostavlena v osnovnom iz gornyh porod. Pravda, ona nahoditsya slishkom blizko k svoei zvezde, poetomu vryad li mozhno govorit' o nalichii tam privychnoi dlya nas zhizni.

Massy i radiusy raznyh planet. Krasnym kruzhkom oboznachena tranzitnaya superzemlya GJ 1214b. Chernye romby pokazyvayut planety Solnechnoi sistemy. Krivye sootvetstvuyut raznym sostavam planet. GJ 1214b lezhit vyshe «vodyanyh» planet (punktirnaya i shtrihovaya krivye). Eto znachit, chto tam zavedomo est' gazovaya obolochka (iz stat'i arXiv: 0912.3229)

Drugaya interesnaya tranzitnaya ekzoplaneta, otkrytaya v 2009 g. (arXiv: 0912.3229), – eto GJ 1214b. Ee massa – 6,55 zemnoi. Sushestvenno to, chto ona vrashaetsya vokrug malomassivnoi i blizkoi zvezdy. Vse eto pozvolyaet dovol'no detal'no ee issledovat'.

Nakonec, poslednii ekzoplanetnyi rezul'tat, na kotoryi my hotim obratit' vashe vnimanie, svyazan s planetoi WASP-17b (arXiv: 0908.1553). Seichas, kogda eshe nel'zya vesti rech' o polnocennyh poiskah «dvoinikov» Zemli ili zhe yavnyh sledov zhizni na ekzoplanetah, vazhneishei zadachei schitaetsya izuchenie processov formirovaniya i evolyucii planetnyh sistem. Dlya etogo nuzhno ne prosto «stavit' rekordy» i umen'shat' maksimal'nuyu massu «goryachih superzemel'», a, naprimer, otyskivat' kakie-libo neobychnye ob'ekty, ne ukladyvayushiesya v standartnye scenarii rozhdeniya planet.

I vot planeta WASP-17b kak raz obladaet dvumya interesnymi osobennostyami. Prezhde vsego, ona imeet ochen' maluyu plotnost' – okolo 10% plotnosti Yupitera. Eto ob'yasnyayut tem, chto eta planeta sil'no razogrevaetsya prilivnymi silami. Vtoraya osobennost' WASP-17b svyazana so svoistvami ee orbity. Soglasno obsheprinyatym teoriyam, planety obrazuyutsya iz vrashayushegosya protoplanetnogo oblaka. Razumeetsya, napravlenie vrasheniya «gotovyh» planet vokrug zvezdy dolzhno v takom sluchae sovpadat' s napravleniem vrasheniya samoi zvezdy. No v sluchae WASP-17b est' ser'eznye osnovaniya polagat', chto ona krutitsya v protivopolozhnuyu storonu!

Planety na ploskosti radius – massa. Linii sootvetstvuyut raznym plotnostyam (v dolyah plotnosti Yupitera). Sinii, zelenyi i fioletovyi znachki sootvetstvuyut dannym po WASP-17b. Sinii yavlyaetsya naibolee veroyatnym. Vidno, chto planeta imeet rekordno nizkuyu plotnost' (iz stat'i arXiv: 0908.1553)

Kak zhe takoe moglo poluchit'sya? Po vsei vidimosti, nel'zya oboitis' bez predpolozheniya, chto WASP-17b kogda-to intensivno vzaimodeistvovala s kakim-to massivnym telom. Polagayut, chto «goryachie yupitery» obrazovyvalis' na rasstoyaniyah poryadka 3 astronomicheskih edinic (okolo polumilliarda kilometrov) ot svoih zvezd, a potom migrirovali na blizkie orbity. Tak vot, v sluchae WASP-17b kombinaciya intensivnogo vzaimodeistviya s planetoi-gigantom i posleduyushei migracii, deistviya mehanizma Kozai (Kozai) i prilivnoi cirkulyarizacii orbity mogla privesti k tomu, chto my nablyudaem.

Ot ekzoplanet pereidem teper' k zvezdam. Tut takzhe odin iz samyh interesnyh rezul'tatov svyazan s rabotoi sputnika CoRoT, kotoryi iznachal'no i byl prednaznachen dlya izucheniya etih ob'ektov s pomosh'yu metodov astroseismologii. Astroseismologiya pozvolyaet poluchat' unikal'nye dannye o vnutrennem stroenii zvezd. Oscillyacii solnechnogo tipa, o kotoryh idet rech' v stat'e arXiv: 0906.3788, svyazany s turbulentnost'yu vo vnutrennih chastyah zvezd. Ranee takie pul'sacii obnaruzhivalis' tol'ko u malomassivnyh zvezd. Teper' zhe s pomosh'yu sputnika CoRoT oni vpervye otkryty u massivnoi (10 solnechnyh mass) zvezdy.

Govorya o zvezdah, ne nado zabyvat' o Solnce. V 2009 g. poyavilsya vazhnyi rezul'tat, kotoryi mozhet postavit' tochku v sporah o tom, kak zhe solnechnaya korona progrevaetsya do vysokoi temperatury. Avtory arXiv: 0903.3546 poluchili ser'eznye nablyudatel'nye argumenty v pol'zu togo, chto energiya v solnechnoi atmosfere perenositsya al'venovskimi volnami. Ih moshnosti, po ocenke avtorov, dostatochno dlya togo, chtoby nagrevat' solnechnuyu koronu. Sobstvenno, tak ran'she i dumali, t.e. novye rezul'taty nablyudenii nahodyatsya v horoshem soglasii s teoreticheskimi raschetami.

Fotografiya hromosfery, sdelannaya s pomosh'yu Shvedskogo solnechnogo teleskopa (SST) i svidetel'stvuyushaya o prisutstvii al'venovskih voln. Vydelena issleduemaya oblast'. Na izobrazhenii odna uglovaya sekunda sootvetstvuet 725 km. Foto: David Jess, Queen's University Belfast (iz stat'i arXiv: 0903.3546)

Magnitnaya trubka mezhdu fotosfernoi i hromosfernoi oblastyami. Vozmusheniya v trubke privodyat k poyavleniyu al'venovskoi volny, idushei vverh. Voznikayut torsionnye kolebaniya v napravlenii, perpendikulyarnom k napravleniyu rasprostraneniya volny. Eti kolebaniya i nablyudalis' avtorami (iz stat'i arXiv: 0903.3546)

A vot ser'eznye narusheniya privychnyh ciklov solnechnoi aktivnosti izryadno ozadachivayut astronomov uzhe ne pervyi god. Izucheniem Solnca zanyaty teper' mnogie nauchnye gruppy, ispol'zuyushie noveishie astronomicheskie instrumenty. Naprimer, aktivno rabotaet zapushennaya NASA v oktyabre 2006 goda na okolosolnechnye orbity para solnechnyh teleskopov STEREO (Solar TErrestrial RElations Observatory) i yaponskii nauchnyi sputnik «Hinode» (Hinode, Solar-B), startovavshii 23 sentyabrya 2006 goda. K sozhaleniyu, zapushennyi 30 yanvarya 2009 goda na okolozemnuyu orbitu rossiiskii kosmicheskii apparat «Koronas-Foton» (prednaznachennyi dlya issledovanii Solnca), prorabotal lish' neskol'ko mesyacev vmesto zayavlennyh treh let.

Izmenenie svetimosti SN2008ha (nizhnyaya krivaya) sravnivaetsya s povedeniem drugih sverhnovyh. Vidno, naskol'ko SN2008ha slabee drugih (iz stat'i arXiv: 0901.2074)

Neozhidannosti zhdali issledovatelei sverhnovyh zvezd. V techenie goda poyavilos' neskol'ko rabot, v kotoryh govorilos' ob obnaruzhenii i issledovanii dovol'no strannyh sverhnovyh, kotorye teoretiki tol'ko pytayutsya ulozhit' v standartnye scenarii. V pervuyu ochered' hochetsya vydelit' ne ekstremal'no moshnye ili yarkie sverhnovye (o nih pisali, naprimer, v stat'yah arXiv: 0911.2002, arXiv: 0908.1990), a naoborot, – ochen' slabuyu sverhnovuyu SN 2008ha, kotoroi bylo posvyasheno dve raboty: arXiv: 0902.2794 i 0901.2074. Eto samaya tusklaya iz izvestnyh sverhnovyh. Ee absolyutnaya zvezdnaya velichina v maksimume sostavila vsego lish' -14,2. Eto daet svetimost' menee 10⁴¹ erg/s. Opredelennaya po spektral'nym liniyam skorost' razleta veshestva – vsego lish' okolo 2000 km/s v moment maksimuma bleska. Tam ochen' malo nikelya-56, i voobshe vybrosheno malo veshestva. Avtory rassmatrivayut raznye modeli. Esli vzorvalsya odinochnyi ob'ekt, to eto mozhet byt' elektronnyi zahvat v Ne-Mg karlike ili deflagraciya (yadernoe gorenie bez obrazovaniya sil'noi udarnoi volny) C-O karlika.

Snova evolyuciya svetimosti SN2008ha sravnivaetsya s drugimi sverhnovymi (iz stat'i arXiv: 0902_2794)

Fotografiya SN2008ha i galaktiki UGC 12682, v kotoroi ona vspyhnula (iz stat'i arXiv: 0902_2794)

Eshe odin rezul'tat po sverhnovym svyazan s izucheniem ochen' bystro evolyucioniruyushei vspyshki SN2002bj: blesk bystro narastal i bystro spadal – gorazdo bystree, chem u vseh drugih izvestnyh sverhnovyh. Avtory arXiv: 0911.2699 polagayut, chto eto mozhet byt' vzryv gelievogo belogo karlika.

Evolyuciya svetimosti sverhnovoi SN2002bj. Krivye raznogo cveta sootvetstvuyut raznym chastyam opticheskogo diapazona. Serye – krivye bleska drugih sverhnovyh. Vidno, chto svetimost' padaet ochen' bystro (iz stat'i arXiv: 0911.2699)

Sverhnovaya 2005E. Pokazana galaktika NGC 1032, v kotoroi proizoshla vspyshka. Vidno, chto sverhnovaya nahoditsya «na zadvorkah». Polozhenie sverhnovoi ukazano strelkoi. Paneli f-g pokazyvayut uvelichennoe izobrazhenie oblasti so sverhnovoi (mesto vydeleno kruzhkom) do i posle vzryva. Ne vidno ni oblasti zvezdoobrazovaniya, ni praroditelya (iz stat'i arXiv: 0906.2003)

Nakonec, byla obnaruzhena slabaya sverhnovaya tipa Ib (SN 2005E) s vybrosom nebol'shogo kolichestva veshestva i nekotorymi anomaliyami soderzhaniya elementov (arXiv: 0906.2003). Pri etom vzryv proizoshel vo vneshnih chastyah dovol'no blizkoi galaktiki NGC 1032. T.e., po vsei vidimosti, zvezda ne mogla byt' massivnoi. Vse eto daet avtoram osnovaniya utverzhdat', chto obnaruzhen novyi tip sverhnovyh.

Diagramma massa – radius dlya neitronnyh zvezd. Zelenym i korichnevym oboznacheny isklyuchennye oblasti. Fioletovye krivye sootvetstvuyut raznym uravneniyam sostoyaniya veshestva v nedrah neitronnyh zvezd. Pokazany bol'shie oblasti neopredelennosti i ih centry, sootvetstvuyushie vozmozhnym kombinaciyam massy i radiusa istochnika v Kassiopee A (iz stat'i arXiv: 0911.0672)

Nekotorye neitronnye zvezdy vidny pryamo vnutri ostatkov porodivshih ih sverhnovyh. Odnim iz takih interesnyh primerov yavlyaetsya ostatok Kassiopeya A. Esli po dannym o rasstoyanii, potoke i po spektral'nym dannym my poprobuem opredelit' razmer izluchayushei oblasti kompaktnogo istochnika v centre ostatka, to on poluchaetsya nebol'shim – chto-to vrode kilometra. No radius neitronnoi zvezdy – okolo 10 km. Samo po sebe eto ne yavlyaetsya problemoi: na poverhnosti neitronnoi zvezdy mozhet byt' goryachee pyatno. Odnako esli est' pyatno, to my dolzhny videt' pul'sacii izlucheniya. A v sluchae Kassiopei A ih net. Dlya opisaniya spektrov ostyvayushih neitronnyh zvezd ochen' vazhno uchityvat' svoistva ih atmosfer. Dlya Kassiopei A probovali raznye varianty sostava atmosfer, no tol'ko seichas, pohozhe, udalos' vse udovletvoritel'no opisat' (arXiv: 0911.0672). Avtory rassmotreli uglerodnuyu atmosferu v slabom magnitnom pole. Pri takih predpolozheniyah udalos' opisat' vse, chto nuzhno. Teper' net nuzhdy v goryachem pyatne dlya ob'yasneniya otsutstviya pul'sacii.

Izobrazhenie ostatka sverhnovoi Kassiopeya A po dannym «Chandry» (Credit: NASA)

Dva interesnyh rezul'tata svyazany s radiopul'sarami. Vo-pervyh, pryamye izmereniya, provedennye s pomosh'yu radiointerferometrov so sverhdlinnymi bazami (Very Long Baseline Interferometry – VLBI) dali ochen' bol'shoe rasstoyanie do dvoinogo pul'sara J07373039A/B (arXiv: 0902.0996). Prezhnyaya ocenka uvelichena primerno vdvoe. Teper' eto 1150(+220 -150) parsek. Zaodno podtverzhdena (i, razumeetsya, umen'shena) ocenka transversal'noi (perpendikulyarnoi k luchu zreniya) skorosti. Teper' ona poluchaetsya menee 10 km/s. Pervoe vazhno dlya ocenok tempa sliyaniya neitronnyh zvezd. Vtoroe – dlya izucheniya mehanizmov vzryva sverhnovoi.

Vo-vtoryh, naideno nablyudatel'noe svidetel'stvo v pol'zu vazhnogo epizoda v zhizni neitronnyh zvezd v tesnyh dvoinyh sistemah. Astronomy znali, chto est' millisekundnye pul'sary (v tom chisle i v dvoinyh sistemah), znali o malomassivnyh rentgenovskih dvoinyh. Dolgo ne udavalos' nablyudat' neposredstvennym obrazom, kak neitronnye zvezdy v akkreciruyushih malomassivnyh dvoinyh raskruchivayutsya do millisekundnyh periodov. Potom (vo mnogom blagodarya sputniku RXTE) udalos' uvidet' i eto. No vse ravno hochetsya bol'she promezhutochnyh zven'ev. K radosti astronomov radioistochnik FIRST J102347.67+003841.2, v kotorom podozrevali nalichie akkrecii na kompaktnyi ob'ekt, vdrug uspokoilsya, mercaniya prekratilis', i tam «vylupilsya» normal'nyi millisekundnyi pul'sar – to samoe nedostayushee zveno v evolyucii etih ob'ektov.

Polozhenie V404 Lebedya v sem' momentov nablyudeniya. Izvilistost' traektorii pokazyvaet parallakticheskoe smeshenie. Eto pozvolyaet opredelit' rasstoyanie (iz stat'i arXiv: 0910.5253)

Chto kasaetsya chernyh dyr, to tut my otmetim tri rezul'tata. Vo-pervyh, ispol'zuya dannye nablyudenii na VLBI, udalos' dostatochno tochno opredelit' rasstoyanie do dvoinoi sistemy V404 Lebedya, gde est' kandidat v chernye dyry (arXiv: 0910.5253). Rasstoyanie ravno 2,252,53 kpk – men'she, chem schitalos' ranee. Eto vazhno, poskol'ku umen'shayutsya i ocenki svetimosti vo vspyshkah istochnika. V chastnosti, vspyshki, schitavshiesya sverhkriticheskimi, okazyvayutsya subkriticheskimi.

Parametry istochnika GX 3394 v raznye epohi nablyudenii. Po gorizontal'noi osi otlozhena svetimost' v edinicah kriticheskoi. Na vernei paneli pokazan vnutrennii radius akkrecionnogo diska v edinicah shvarcshil'dovskogo radiusa. Na nizhnei – shirina spektral'noi linii (iz stat'i arXiv: 0911.2240)

Vo-vtoryh, byli polucheny detal'nye spektroskopicheskie dannye dlya kandidata v chernye dyry GX 3394 (arXiv: 0911.2240). V chastnosti, horosho izmerena liniya zheleza. Opredelenie parametrov sistemy po profilyu linii pozvolyaet vyyavit' vnutrennyuyu granicu akkrecionnogo diska. Eto dovol'no standartnaya metodika. No est' i novost'. Pokazano, chto radius vnutrennei granicy diska pri nizkoi svetimosti sushestvenno bol'she, chem pri bolee vysokih. T.e. vpervye otchetlivo prodemonstrirovano, chto, kak i predpolagalos' v standartnyh modelyah, na nizkoi svetimosti disk sushestvenno otstoit ot chernoi dyry.

Oblast' galakticheskogo centra i Sgr B2. Izobrazhenie polucheno nalozheniem submillimetrovyh dannyh (krasnyi cvet) i infrakrasnyh (sinii i zelenyi). Foto: ESO

Esli v centre Galaktiki nahoditsya ne chernaya dyra, a kakoi-to ob'ekt s poverhnost'yu, to padenie veshestva na nee dolzhno privodit' k izlucheniyu. Na risunke pokazany razlichnye ogranicheniya na otnoshenie svetimosti ot poverhnosti k nablyudaemoi svetimosti. Razreshennym yavlyaetsya tol'ko levyi nizhnii ugol. Eto sootvetstvuet tomu, chto 99,6% energii izluchaetsya (v vide chastic ili fotonov) do vypadeniya veshestva na poverhnost'. Takaya bol'shaya dolya protivorechit vsem izvestnym modelyam. Poetomu avtory govoryat o tom, chto poverhnosti prosto net, t.e. my imeem delo s chernoi dyroi (iz stat'i arXiv: 0903.1105)

Tretii «chernodyrnyi» rezul'tat, o kotorom hochetsya upomyanut', dlya mnogih budet osobenno interesen. Utverzhdaetsya (arXiv: 0903.1105), chto mozhno pokazat' nalichie gorizonta sobytii u central'nogo ob'ekta nashei Galaktiki (t.e. dokazat', chto on deistvitel'no yavlyaetsya sverhmassivnoi chernoi dyroi). Na samom dele, konechno, rech' idet o tom, chto v ramkah nekotoryh naibolee razumnyh modelei v svete novyh nablyudatel'nyh dannyh nalichie gorizonta neizbezhno, no eto tozhe nemalo. Broderik, Leb i Narayan, ispol'zuya dannye millimetrovyh i infrakrasnyh nablyudenii Sgr A*, pishut, chto nizkaya svetimost' istochnika svidetel'stvuet o tom, chto tam otsutstvuet poverhnost'. Nablyudaemaya svetimost' sostavlyaet lish' 0,4% ot togo, chto mozhet davat' akkreciya na poverhnost'.

Rasprostranenie luchei sveta vblizi shvarcshil'dovoi (nevrashayusheisya) chernoi dyry. Sinim pokazany luchi, iznachal'no napravlennye ot chernoi dyry, krasnym – vnutr', a zelenym – te, kotorye byli ispusheny perpendikulyarno napravleniyu na centr dyry (iz stat'i arXiv: 0903.1105)

Veroyatnee vsego, s rozhdeniem chernyh dyr svyazany obychnye (dlinnye) kosmologicheskie gamma-vspleski. V 2009 g. byl poluchen novyi interesnyi rezul'tat i na etu temu. Byl obnaruzhen (arXiv: 0906.1577, arXiv: 0906.1578) vsplesk na krasnom smeshenii 8,3. Sredi ob'ektov s dostoverno izmerennym krasnym smesheniem eto rekord: ob'ekt dal'she vseh galaktik i kvazarov.

Spektr poslesvecheniya vspleska po dannym VLT. Nalichie rezkogo skachka v spektre pozvolyaet opredelit' krasnoe smeshenie istochnika (iz stat'i arXiv: 0906.1577)

Poslesvechenie gamma-vspleska v raznyh chastyah infrakrasnogo diapazona. Tri levyh izobrazheniya polucheny primerno spustya 1,5 chasa posle vspleska s pomosh'yu severnogo GEMINI-N. Pravaya kartinka poluchena na UKIRT spustya polchasa posle vspleska. Otsutstvie istochnika na levom risunke sluzhit podtverzhdeniem bol'shogo krasnogo smesheniya (iz stat'i arXiv: 0906.1577)

Raz my uzhe okazalis' v mezhgalakticheskom prostranstve, pogovorim o galaktikah. Zdes' rekordom mozhno schitat' obnaruzhenie galaktiki vokrug samogo dalekogo kvazara na z=6,43 (arXiv: 0908.4079). Tochno opredelit' massu galaktiki poka ne udaetsya, no yasno, chto ona dostatochno massivnaya, a Vselennoi v tot moment, soglasno standartnoi modeli, pri z=6,43 bylo vsego lish' okolo 840 mln let.

Sostavnoe izobrazhenie kvazara CFHQSJ23290301. Cveta uslovnye. Vidno, chto istochnik ne tochechnyi. Eto galaktika, v kotoroi nahoditsya kvazar (iz stat'i arXiv: 0908.4079)

Voobshe, dannye po massivnym galaktikam v molodoi Vselennoi zastavili uchenyh ser'ezno zadumat'sya. Kris Kollinz i ego soavtory (arXiv: 0904.0006) pokazali, chto naibolee massivnye (i yarkie) galaktiki v skopleniyah nabrali 90% svoei massy uzhe spustya 45 mlrd let posle nachala rasshireniya. Eto protivorechit chislennym modelyam, v kotoryh formirovanie massivnyh galaktik idet medlennee (90% massy nabiraetsya takimi galaktikami tol'ko spustya 11 mlrd let).

Pokazana evolyuciya zvezdnoi massy yarchaishih galaktik v skopleniyah s krasnym smesheniem. Serym pokazany rezul'taty chislennogo modelirovaniya. Krasnym – rezul'taty nablyudenii (iz stat'i arXiv: 0904.0006)

V 2009 g. byl opisan ves'ma lyubopytnyi rezul'tat proekta Galaxy Zoo (arXiv: 0907.4155). V processe klassifikacii galaktik silami dobrovol'cev byl obnaruzhen interesnyi tip galaktik, poluchivshii nazvanie «zelenye goroshiny» (Green Peas). Vydelen 251 takoi ob'ekt. Eto dovol'no kompaktnye (menee 5 kiloparsek) galaktiki s nizkoi metallichnost'yu. Oni nahodyatsya otnositel'no nedaleko (0,112 < z < 0,360) i yavlyayutsya «rodstvennikami» golubyh kompaktnyh galaktik. Novym galaktikam svoistvenna klochkovataya struktura i vysokaya svetimost' v ul'trafioletovom diapazone pri otnositel'no nebol'shoi zvezdnoi masse. Eti svoistva ob'yasnyayutsya vysokim tempom formirovaniya zvezd (poryadka 10 mass Solnca v god).

Na treh levyh snimkah – galaktiki «zelenye goroshiny». Na samom pravom – obychnaya ellipticheskaya galaktika. Vidno, chto «goroshiny» – zelenye, a obychnaya galaktika – zheltaya (iz stat'i arXiv: 0907.4155)

Barionnye oscillyacii na raznyh krasnyh smesheniyah po dannym sed'mogo reliza SDSS. Liniei pokazana standartnaya model' s lyambda-chlenom (iz stat'i arXiv: 0907.1660)

Ostaetsya perechislit' rezul'taty 2009 g. v oblasti kosmologicheskih issledovanii.

Naibolee interesnym nam pokazalis' issledovaniya barionnyh oscillyacii po dannym 7-go Sloanovskogo obzora neba (arXiv: 0907.1660). Pervichnye kosmologicheskie vozmusheniya privodyat k vozniknoveniyu zvukovyh voln v plazme, zapolnyayushei moloduyu Vselennuyu. Eti volny «otpechatyvayutsya» na raspredelenii obychnogo (barionnogo) veshestva. Znachit, mozhno pytat'sya uvidet' sootvetstvuyushie neodnorodnosti v raspredelenii galaktik. Eto kraine vazhno, tak kak pozvolyaet ochen' tochno izmerit' ryad kosmologicheskih parametrov. Novye rezul'taty nahodyatsya v sootvetstvii so standartnoi model'yu. Podrobnoe opisanie barionnyh oscillyacii mozhno naiti v svezhem obzore arXiv: 0910.5224.

Radioizobrazhenie na volne 90 sm. Pokazany istochniki: Sgr A* – centr Galaktiki, Sgr B2 – ob'ekt, do kotorogo opredelyali rasstoyanie, i vnegalakticheskii kompaktnyi radioistochnik J17452820. Sgr B2 – oblast' zvezdoobrazovaniya, soderzhashaya mazernye istochniki (iz stat'i arXiv: 0908.3637)

Standartnye znacheniya parametrov podtverzhdeny i v rabote arXiv: 0905.0695. Avtory ispol'zuyut novye dannye po cefeidam v galaktikah so sverhnovymi tipa Ia i galaktike s mazernymi istochnikami. Na pervom shage poluchaetsya ochen' tochnaya kalibrovka pikovoi svetimosti sverhnovyh. Eto dostigaetsya tem, chto vyborka cefeid ochen' odnorodna, a potomu mozhno ispol'zovat' lish' otnositel'nye dannye po nim, uidya ot neobhodimosti vyyasnyat' tochnuyu kalibrovku samoi shkaly cefeid. Absolyutnaya kalibrovka dostigaetsya ispol'zovaniem mazernyh istochnikov v galaktike NGC 4258. V itoge polucheno znachenie 74,23,6 km/s/Mpk. T.e. zayavlennaya tochnost' (s uchetom statistiki i sistematiki) luchshe 5%. Prilozhenie poluchennogo rezul'tata daet w=-1,120,12, gde w – parametr, harakterizuyushii temnuyu energiyu: w=P/(?c²).

Na ploskosti H₀ – w pokazany oblasti, sootvetstvuyushie dannym sputnika WMAP i novym dannym po cefeidam i mazeram. Peresechenie dvuh oblastei vydelyaet naibolee veroyatnyi diapazon parametrov (iz stat'i arXiv: 0905.0695)

Skoplenie galaktik 1E065756 (Pulya) po dannym Atacama Cosmology Telescope. Chernymi konturami nalozheno rentgenovskoe izobrazhenie, a oranzhevymi – raspredelenie massy (po dannym o linzirovanii, iz stat'i arXiv: 0907.0461)

Nakonec, otmetim raboty po izmereniyu svoistv skoplenii galaktik s pomosh'yu novyh nazemnyh specializirovannyh teleskopov. Eto Atacama Cosmology Telescope (arXiv: 0907.0461) i South Pole Telescope (arXiv: 0911.2444). Poka predstavleny tol'ko samye pervye dannye. No vazhno, chto instrumenty rabotayut kak nado, i v blizhaishie gody nablyudeniya pozvolyat tochnee izmerit' vazhnye kosmologicheskie parametry.

V zaklyuchenie provedem «rabotu nad oshibkami». Vo-pervyh, v proshlom godu my pisali o rabote Noioly i dr. (arXiv: 0801.2782), v kotoroi bylo pokazano, chto v skoplenii Omega Centavra dolzhna nahodit'sya massivnaya chernaya dyra. Odnako novye dannye iz raboty arXiv: 0905.0627 govoryat o tom, chto eto ne tak. Ispol'zuya dannye «Habbla», avtory arXiv: 0905.0627 provodyat detal'nyi analiz svoistv zvezdnogo naseleniya skopleniya. Esli Noiola i dr. (2008) govorili o chernoi dyre s massoi poryadka 40 tys. solnechnyh, to novyi verhnii predel raven 18 tys. (tri sigma). T.e., po suti, rezul'taty stat'i Noioly i dr. (2008) ob'yavleny nevernymi. Po mneniyu avtorov predstavlyaemoi stat'i, eto svyazano s metodikoi, ispol'zovavsheisya Noioloi i soavtorami. V predelah treh sigma novye dannye mozhno ob'yasnit' voobshe bez dyry, hotya model' s dyroi s massoi okolo 8 tys. solnechnyh pomogaet uluchshit' opisanie dannyh.

Parametry chastic temnoi materii. Zelenaya oblast' sootvetstvuet razreshennym kombinaciyam po dannym eksperimenta DAMA/LIBRA. Chernaya shtrihovka pokazyvaet parametry, isklyuchennye po dannym eksperimenta CDMS-II (iz stat'i arXiv: 0912.3592)

Takzhe my rasskazyvali o rabote arXiv: 0808.3772, v kotoroi avtory ocenili massy dlya mnozhestva karlikovyh galaktik i pokazali, chto est' ukazaniya na sushestvovanie edinogo nizhnego predela mass (poryadka neskol'kih millionov solnechnyh). Teper' zhe avtory svezhei raboty arXiv: 0910.1348 proveli pereocenku massy dlya odnoi iz karlikovyh galaktik. Novaya ocenka pochti na poryadok nizhe. Vidimo, eto deistvitel'no yavlyaetsya ugrozoi scenariyu s universal'nym nizhnim predelom.

V konce obzora otmetim, chto proshlogodnii rezul'tat kollaboracii DAMA/LIBRA po registracii chastic temnoi materii nahoditsya pod somneniem. Svezhie dannye kollaboracii CDMS isklyuchayut (v ramkah standartnyh modelei) prakticheski vsyu oblast' parametrov, zashishaemuyu DAMA/LIBRA.

(Polnyi variant stat'i opublikovan v «Granyah.Ru», sokrashennyi – v gazete «Troickii variant – Nauka» #1 (45) za 2010 god.)

Publikacii s klyuchevymi slovami: Kosmologiya - Rasshirenie Vselennoi Publikacii so slovami: Kosmologiya - Rasshirenie Vselennoi
Sm. takzhe: Razlozhenie dalekogo sveta Formirovanie galaktik v magnitnoi Vselennoi "Effekty" Zel'dovicha, zapechatlennye na nashem nebe Sverhnovaya 1994D i neozhidannaya Vselennaya Kuda smeshaetsya krasnoe smeshenie? Ne bogi rasshirenie vselennoi nablyudayut Samaya dalekaya sverhnovaya tipa Ia Vse publikacii na tu zhe temu >>