Kak rasshiryalas' Vselennaya v 2010 godu
22.01.2011 10:49 | S. B. Popov, Maksim Borisov
2010 god, kak i mnogie predydushie, okazalsya bogat na astronomicheskie otkrytiya. My predstavlyaem stavshii uzhe tradicionnym spisok Sergeya Popova i Maksima Borisova samyh interesnyh (na ih vzglyad) rabot v oblasti astronomii. V obzor vklyucheny nekotorye dannye po nauchnym sputnikam na orbite i rezul'tatam ih raboty, po issledovaniyam Solnechnoi sistemy, a takzhe po materialam, poyavivshimsya v astrofizicheskoi chasti Arhiva preprintov arXiv.org. V pervuyu ochered', navernoe, na sluhu otkrytiya novyh ekzoplanet. Odnako ne tol'ko v etoi oblasti byli polucheny interesnye rezul'taty ...
Sputniki na orbite
Ris. 1. Vspyshka i vybros na Solnce. Snimok SDO (sdo.gsfc.nasa.gov) |
Chem proshedshii god ne poradoval – tak eto zapuskami novyh krupnyh astrofizicheskih priborov, bud' to sputniki, nazemnye teleskopy ili eshe kakie-to ustanovki. Edinstvennyi sushestvennyi zapusk – eto Solar Dynamics Observatory. Amerikanskii sputnik prednaznachen dlya monitoringa nashego svetila. Vse pribory observatorii rabotayut shtatno, i poyavilos' uzhe mnogo interesnyh rezul'tatov i krasivyh kartinok [1].
Hotya novyh zapuskov malo, zato na orbite uspeshno rabotaet mnozhestvo ranee zapushennyh apparatov [2]. Kosmicheskii teleskop Hubble, Chandra, XMM-Newton, INTEGRAL, Planck [3], Herschel [4] i, konechno zhe, gamma-observatoriya im. Fermi [5].
Rezul'taty observatorii im. Fermi
Sputnik byl zapushen letom 2008 g. A vot pervyi katalog vyshel v 2010 g.
V nego voshlo pochti poltory tysyachi ob'ektov. Iz chisla otozhdestvlennyh naibolee mnogochislennymi yavlyayutsya aktivnye yadra galaktik i pul'sary.
Ris. 2. Pervyi katalog Fermi (NASA, Fermi Large Area telescope Collaboration) |
Samym nashumevshim rezul'tatom Fermi, pozhalui, yavlyaetsya obnaruzhenie gigantskih «puzyrei» v Galaktike (arXiv: 1005.5480). Sobstvenno, uzhe i ran'she po rentgenovskim (ROSAT) i radio (WMAP) nablyudeniyam bylo zapodozreno sushestvovanie bol'shih struktur v central'noi oblasti Galaktiki. Ob'edinenie kart treh diapazonov (radio, rentgen i gamma) pokazyvaet dva puzyrya, kotorye kazhutsya vydutymi iz central'noi chasti Galaktiki. Vozmozhno, tak ono i bylo na samom dele. Ne ranee chem 10 mln let nazad v centre Galaktiki proizoshlo nechto vydayusheesya (ili ochen' moshnaya vspyshka zvezdoobrazovaniya, ili moshnyi epizod akkrecii na sverhmassivnuyu chernuyu dyru), chto privelo k vydeleniyu energii i formirovaniyu ottoka veshestva. Eto my i nablyudaem v vide dvuh puzyrei.
Iz prochih rezul'tatov vydelim, naprimer, obnaruzhenie gamma-vspyshek v Krabovidnoi tumannosti dlitel'nost'yu v neskol'ko sutok (arXiv: 1011.3855). Aktivnost' ne svyazana neposredstvenno s pul'sarom, i chto vyzyvaet takie vspleski, poka ne yasno.
Kosmonavtika
Ris. 3. Dragon sblizhaetsya s MKS. Fantaziya hudozhnika. Izobrazhenie NASA s saita www.spacex.com/dragon.php |
Issledovaniya Solnechnoi sistemy
Uhodyashii god byl znamenatelen takzhe povyshennym interesom k lunnym issledovaniyam, i v etom smysle on nasledoval predshestvuyushemu godu, kogda NASA vpervye soobshilo ob obnaruzhenii vody v vide l'da v kratere Kabeus na yuzhnom polyuse. V 2010 g. vyshli vazhnye raboty, posvyashennye utochneniyam poluchennyh rezul'tatov. Soglasno dannym, peredannym radarom Mini-SAR, ustanovlennym na indiiskom lunnom apparate «Chandrayan-1», zapasy vody na Lune mozhno ocenit' ne menee chem v 600 mln tonn. Vsego voda byla obnaruzhena v bolee chem 40 kraterah, diametr kotoryh var'iruetsya ot 2 do 15 km. Stol' intensivnye poiski zapasov lunnoi vody vyzvany opyat' zhe ne stol'ko nauchnymi interesami, skol'ko potrebnostyami gryadushih lunnyh ekspedicii. V ramkah podgotovki k nim NASA staraetsya takzhe privlech' «chastnikov». Provodyatsya sootvetstvuyushie konkursy, naprimer Google Lunar X Prize (premiya, kotoruyu uchredili Fond X Prize i kompaniya Google [8]). A 1 oktyabrya sostoyalsya zapusk kitaiskogo orbital'nogo lunnogo zonda «Chan'e-2», kotoryi 27 oktyabrya nachal fotos'emku uchastkov Luny, prigodnyh dlya posadki posleduyushih kosmicheskih apparatov.
Za predelami lunnoi orbity issledovaniya v nyneshnem godu velis' v osnovnom silami staryh apparatov, zapushennyh eshe v predydushie gody. No voshishayas' potryasayushei vynoslivost'yu teh zhe amerikanskih marsohodov, nel'zya ne priznat', chto odin iz nih – Spirit, dostavlennyi na Mars v nachale yanvarya 2004 g., – uzhe fakticheski «vybyl iz igry». Vtoroi marsohod – Opportunity – prodolzhaet rabotat' [9].
Ris. 4. Otlozheniya na meste gidrotermal'nyh istochnikov na Marse. Izobrazhenie s saita http://mars.jpl.nasa.gov/mro/ |
U amerianskogo zonda «Kassini» (Cassini), issleduyushego sistemu Saturna s 2004 g., tak zhe, kak i u marsohodov, poyavlyalis' nekotorye tehnicheskie problemy, s kotorymi on poka chto spravilsya, izuchiv celyi ryad sputnikov, kolec [11], otkryv kislorodnuyu ekzosferu na Ree i podtverdiv sushestvovanie kriovulkanov na Titane. 8 iyulya v zhurnale Astrophysical Journal Letters byla opublikovana stat'ya, v kotoroi ob'yasnyaetsya mehanizm obrazovaniya «propellerov» v kol'cah Saturna [12].
Ris. 5. Kraterizovannaya poverhnost' Rei. Foto NASA/JPL/Space Science Institute s saita http://saturn.jpl.nasa.gov/ |
Zato vpolne udachnym mozhno nazvat' prodolzhivshiisya polet amerikanskogo zonda Deep Impact k ocherednoi komete, 103P/Hartli, kotoraya uspela pokrasovat'sya v zemnyh nebesah, vidimaya dazhe nevooruzhennym vzglyadom. 4 noyabrya apparat v ramkah missii EPOXI sblizilsya s kometoi do rasstoyaniya okolo 700 km [13].
V ushedshem godu astronomam vpervye udalos' obnaruzhit' troyanskii asteroid (2008 LC18) v tochke libracii L5 na orbite Neptuna [14]. Sootvetstvuyushaya stat'ya byla opublikovana v zhurnale Science ot 13 avgusta.
Ris. 6. Yadro komety Hartli. Foto NASA/JPL/Caltech/UMD s saita http://epoxi.umd.edu |
Ekzoplanety – novye miry
Pozhalui, mnogie soglasyatsya s tem, chto samye interesnye rezul'taty goda byli polucheny issledovatelyami ekzoplanet. Eti ob'ekty nablyudayut raznymi metodami, v tom chisle i napryamuyu [15]. Seichas ih izvestno bolee 500, i zdes' v proshedshem godu byli sushestvennye dostizheniya.
Vo-pervyh,bylo polucheno pryamoe izobrazhenie planety u zvezdy beta Zhivopisca (arXiv: 1006.3314). Rasstoyanie ot planety do zvezdy vsego lish' 10 astronomicheskih edinic, chto yavlyaetsya rekordom. Krome etogo, beta Zhivopisca – molodaya zvezda, ei vsego lish' okolo 10 mln let. Znachit, planety-giganty uspevayut sformirovat'sya dazhe za stol' korotkii srok.
Ris. 7. Planeta u bety Zhivopisca (iz stat'i arXiv: 1006.3314) |
V-tret'ih, bylo polucheno pryamoe izobrazhenie planety okolo molodoi zvezdy, pohozhei na Solnce (arXiv: 1006.3070).
Sistemoi-rekordsmenkoi po chislu planet teper' yavlyaetsya HD 10180. Tam obnaruzheno sem' bluzhdayushih svetil (arXiv: 1011.4994). Pyat' iz nih po masse pohozhi na Neptun, odna – polegche, a drugaya –potyazhelee. No sistema uzhe sovsem ne pohozha na nashu: planety raspolozheny dovol'no blizko ot zvezdy. Vsya semerka nahoditsya blizhe k zvezde, chem Yupiter k Solncu.
Ris. 8. Planetnaya sistema zvezdy HR 8799 v sravnenii s solnechnoi (iz stat'i arXiv: 1011.4918) |
Nakonec, glavnoe otkrytie goda v oblasti ekzoplanetnoi astronomii svyazano s sistemoi Gliese 581 [16]. U etogo krasnogo karlika s massoi okolo 0,3 solnechnyh obnaruzheno 6 planet (arXiv: 1009.5733). Odna iz nih – Gliese 581g – imeet massu okolo treh zemnyh i raspolozhena v tak nazyvaemoi «obitaemoi zone», na rasstoyanii 0,15 a.e. ot zvezdy. Otmetim, pravda, chto est' somneniya v sushestvovanii Gliese 581g. Budem nadeyat'sya, chto v 2011 g. otkrytie budet podtverzhdeno, a ne «zakryto».
Zvezdy i sverhnovye
Ris. 9. Planety zvezdy HR 8799 (iz stat'i arXiv: 1011.4918) |
Eshe odin rekordsmen – dvoinaya sistema HM Raka. V 2010 g. udalos' pokazat' (arXiv: 1003.0658), chto ona v samom dele imeet orbital'nyi period 321 sekundu. Zadumaites'. Chut' bolee 5 minut. Poka vy chitaete etu stat'yu, dva belyh karlika s massami okolo 0,27 i 0,55 solnechnyh uspeli «protancevat'» vokrug obshego centra mass so skorost'yu okolo milliona kilometrov v chas. Dlya togo, chtoby chetko prodemonstrirovat', chto nablyudaemyi period imenno orbital'nyi, ponadobilos' provodit' glubokie spektral'nye issledovaniya na teleskope im. Keka – odnom iz samyh moshnyh instrumentov.
Ris. 10. Vidno, chto krasnyi sverhgigant, prisutstvuyushii na levom snimke, posle vspyshki sverhnovoi (central'nyi snimok) ischez (pravyi snimok). Iz stat'i 1011.5494 |
Neitronnye zvezdy
Prodolzhayut radovat' neitronnye zvezdy. «Zoopark» etih ob'ektov stanovitsya vse raznoobraznee, chto stavit novye voprosy pered teoretikami.
Dva syurpriza podkinuli magnitary. Mnogie privykli k utverzhdeniyu o tom, chto magnitary – samye sil'nye magnity vo Vselennoi. Iz-za svoih bol'shih dipol'nyh polei oni bystro tormozyat svoe vrashenie. No vot otkryt ob'ekt – SGR0418+5729, u kotorogo, po vsei vidimosti, seichas net sil'nogo dipol'nogo magnitnogo polya (arXiv: 1010.2781). Istochnik byl obnaruzhen po dannym Fermi eshe v 2009 g. Period vrasheniya neitronnoi zvezdy – okolo 9 sekund. A vot obnaruzhit' ego uvelichenie do sih por ne udaetsya. Eto govorit o tom, chto dipol'naya komponenta polya, s kotoroi obychno svyazyvayut zamedlenie vrasheniya odinochnyh neitronnyh zvezd, kak minimum men'she 7,5×1012 Gs. U magnitarov polya v desyatki raz moshnee.
Vtoroi syurpriz – eto spokoinyi magnitar. V hode nablyudenii po poisku radiopul'sarov na novoi sisteme teleskopov v Avstralii byl obnaruzhen ob'ekt s periodom chut' bolee 4 sekund (arXiv: 1007.1052). I vot on kak raz ochen' bystro tormozitsya, chto govorit o pole poryadka 3×1014 Gs. Eto tipichno dlya magnitarov, no ob'ekt viden kak obychnyi radiopul'sar (nu, mozhet, ne sovsem obychnoi, a s legkimi «prichudami», tem ne menee...). Takim obrazom, ob'yasnit' vsyu sovokupnost' tipov molodyh neitronnyh zvezd stanovitsya vse trudnee, tak kak granicy mezhdu tipami vyglyadyat vse bolee zybkimi.
Opredelenie magnitnyh polei po zamedleniyu – ne ochen' tochnyi metod. Samoe luchshee – eto iskat' ciklotronnye linii. No poka eto poluchaetsya v osnovnom v sluchae rentgenovskih pul'sarov v dvoinyh sistemah i lish' v uzkom diapazone polei. Nedavno tut byl postavlen lyubopytnyi rekord. Gruppa ital'yanskih astrofizikov zayavila, chto u novogo rentgenovskogo pul'sara, otkrytogo yaponskim detektorom MAXI na bortu MKS i obnaruzhennogo v arhivnyh dannyh sputnika BeppoSAX, zaregistrirovano srazu pyat' linii: osnovnaya ciklotronnaya i ee garmoniki.
Samye glavnye otkrytiya goda v oblasti izucheniya neitronnyh zvezd, po vsei vidimosti, svyazany s izmereniyami mass etih ob'ektov. Napomnim, chto ochen' vazhno iskat' maksimal'no massivnye neitronnye zvezdy, tak kak eto pozvolyaet poluchit' vazhnye svedeniya o povedenii veshestva pri sverhvysokoi plotnosti. V 2010 g. poyavilos' neskol'ko statei, v kotoryh avtory zayavlyayut ob obnaruzhenii massivnyh neitronnyh zvezd. No vo vseh sluchayah ochen' veliki neopredelennosti. Vo vseh, krome odnogo. V odnoi iz dvoinyh sistem, gde kompan'onom neitronnoi zvezdy yavlyaetsya belyi karlik, udalos' opredelit' massu kompaktnogo ob'ekta s dostatochno vysokoi tochnost'yu: 1,970,04 massy Solnca (arXiv: 1010.5788).
Galaktiki: aktivnye i ne ochen'
Sredi galaktik naibol'shee vnimanie privlekla k sebe Tumannost' Andromedy. Vo-pervyh, tam otkryli metanol'nyi mazer (arXiv: 1010.4818). Eto vazhno, tak kak pozvolyaet ochen' tochno izmerit' rasstoyanie do galaktiki. Vo-vtoryh, po dannym rentgenovskih nablyudenii, u sverhmassivnoi chernoi dyry v centre nashei sosedki obnaruzhili vspyshki.
Krome etogo, para interesnyh rezul'tatov byla svyazana s kvazarami. Okolo galaktiki IC 2497 bylo obnaruzheno neponyatnoe svetyasheesya oblako gaza (arXiv: 1011.0427). Naibolee logichnoe ob'yasnenie ego svoistv vyglyadit tak. Seichas my znaem, chto galaktika IC 2497 ne aktivna. Odnako menee 70 tys. let nazad situaciya byla inoi. V etoi galaktike svetil kvazar. Imenno on svoim izlucheniem «nakachal» oblako. I seichas my vidim «pererabotannoe» izluchenie. Esli eto i v samom dele tak, to my imeem delo s samym blizkim kvazarom.
Ris. 11. slivayutsya galaktiki slivayutsya kvazary. Bol'shoe izobrazhenie slivayushiesya galaktiki v optike. Vrezka para kvazarov v rentgenovskom diapazone (iz stat'i arXiv: 1001.1783) |
Glavnyi zhe rezul'tat svyazan ne s kvazarami ili drugimi aktivnymi yadrami, a s obychnoi galaktikoi. Zato ochen' dalekoi. Novyi rekord krasnogo smesheniya sostavlyaet 8,6. Eto ochen' daleko. V standartnoi modeli my vidim galaktiku takoi, kakoi ona byla spustya menee chem 600 mln let posle nachala rasshireniya Vselennoi. I imenno eto ochen' vazhno, tak kak dannyi moment sootvetstvuet epohe reionizacii. To est' otkryt pervyi stacionarnyi ob'ekt, vidimyi v etu zagadochnuyu epohu.
Kogda veshestvo v rasshiryayusheisya Vselennoi dostatochno ostylo, proizoshla rekombinaciya: iz ionizovannogo gaz stal v osnovnom neitral'nym. Eto sootvetstvuet z~1000. Potom, gde-to na z~10-20, stali poyavlyat'sya pervye zvezdy i kvazary. Oni nachali svoim izlucheniem snova ionizovyvat' veshestvo. Eto i est' epoha reionizacii. Poka my znaem o nei ochen' malo. Otkrytie galaktik na z bolee 8 dolzhno tut sil'no pomoch'.
Kosmologiya
V kosmologii ne bylo polucheno otdel'nyh yarkih rezul'tatov. Odnako prodolzhayutsya nablyudeniya na novyh instrumentah. V kosmose eto Planck, a na zemle – Atacama cosmology telescope i South Pole Telescope. Dlya dvuh poslednih osnovnoi zadachei yavlyaetsya nablyudenie skoplenii galaktik, chto pozvolit za schet effekta Syunyaeva-Zel'dovicha utochnit' parametry kosmologicheskoi modeli. V etoi oblasti zhdem novyh rezul'tatov v novom godu. Krome togo, byli obnarodovany dannye semi let nablyudenii na sputnike WMAP, tak chto epoha tochnoi kosmologii prodolzhaetsya i tochnost' rastet.
"Literatura"
1. http://trv-science.ru/2010/02/16/dolgozhdannyj-zapusk-smenshhika-soho/, http://trv-science.ru/2010/05/11/xabbl-dlya-solnca/
2. http://trv-science.ru/2009/07/21/plank-i-gershel-v-tochke-lagranzha/
3. http://trv-science.ru/2010/09/28/novoe-sverxskoplenie-galaktik-po-dannym-planka/
4. http://trv-science.ru/2010/10/26/kosmicheskij-teleskop-gershel-drugoe-zrenie/
5. http://trv-science.ru/2009/10/13/otkrytye-dannye-otkryvaemyj-mir-2/
6. http://trv-science.ru/2010/10/26/gonka-za-kosmos-za-platnyj-kosmos/
7. http://trv-science.ru/2010/12/21/vse-puti-vedut-na-orbitu/
8. http://trv-science.ru/2010/07/20/na-lunu-s-chastnikom/
9. http://trv-science.ru/2010/08/17/marsoxod-dolgozhitel-derzhit-put-k-ogromnomu-krateru/
10. http://trv-science.ru/2010/11/09/poslednij-ostrovok-zhizni-na-marse/
12. http://dx.doi.org/10.1088/2041-8205/718/2/L92
13. http://trv-science.ru/2010/11/09/hartley2/
14. http://trv-science.ru/2010/08/17/pervyj-neptunovyj-troyanec-v-l5/
15. http://trv-science.ru/2010/03/16/ekzoplanety-sovremennye-fakty/
16. http://trv-science.ru/2009/04/28/otkryta-planeta-v-19-zemnoj-massy/
Stat'ya byla opublikovana v gazete "Troickii variant - Nauka" (N70 18 yanvarya 2011 g.)
http://trv-science.ru/2011/01/18/kak-rasshiryalas-vselennaya-v-2010-godu/
Publikacii s klyuchevymi slovami:
astrofizika - kosmonavtika
Publikacii so slovami: astrofizika - kosmonavtika | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> |