Православие

В 2009 г. было несколько важных запусков аппаратов, работающих в интересах астрономов, изучающих дальний космос. Прежде всего это европейские «Планк» (Planck) и «Гершель» (Herschel), выведенные ESA с помощью одного ракетоносителя 14 мая 2009 г.

«Планк» предназначен для исследования реликтового фона. Он, в частности, должен построить детальную карту поляризации космического микроволнового излучения. Как ожидают, это поможет пролить свет на самые первые мгновения жизни Вселенной.

«Гершель» обладает самым большим зеркалом из всех космических телескопов (3,5 м). Его детекторы будут регистрировать инфракрасное и миллиметровое излучение, и ключевые задачи этой миссии – изучение процессов образования звезд и галактик. Кроме того, с этим спутником также связаны надежды на получение новых данных об объектах Солнечной системы.

Вероятно, самый главный астрономический запуск NASA в 2009 г. – это обсерватория «Кеплер» (Kepler). Его полутораметровое зеркало предназначено для поиска экзопланет. За 34 года работы аппарат должен обнаружить несколько планет, по массе и расстоянию от звезды подобных Земле. Первые результаты были представлены уже в январе 2010 г. Объявлено об открытии нескольких новых планет, но все это пока лишь более-менее привычные «горячие юпитеры».

Другая интересная транзитная экзопланета, открытая в 2009 г. (arXiv: 0912.3229), – это GJ 1214b. Ее масса – 6,55 земной. Существенно то, что она вращается вокруг маломассивной и близкой звезды. Все это позволяет довольно детально ее исследовать.

Наконец, последний экзопланетный результат, на который мы хотим обратить ваше внимание, связан с планетой WASP-17b (arXiv: 0908.1553). Сейчас, когда еще нельзя вести речь о полноценных поисках «двойников» Земли или же явных следов жизни на экзопланетах, важнейшей задачей считается изучение процессов формирования и эволюции планетных систем. Для этого нужно не просто «ставить рекорды» и уменьшать максимальную массу «горячих суперземель», а, например, отыскивать какие-либо необычные объекты, не укладывающиеся в стандартные сценарии рождения планет.

И вот планета WASP-17b как раз обладает двумя интересными особенностями. Прежде всего, она имеет очень малую плотность – около 10% плотности Юпитера. Это объясняют тем, что эта планета сильно разогревается приливными силами. Вторая особенность WASP-17b связана со свойствами ее орбиты. Согласно общепринятым теориям, планеты образуются из вращающегося протопланетного облака. Разумеется, направление вращения «готовых» планет вокруг звезды должно в таком случае совпадать с направлением вращения самой звезды. Но в случае WASP-17b есть серьезные основания полагать, что она крутится в противоположную сторону!

Как же такое могло получиться? По всей видимости, нельзя обойтись без предположения, что WASP-17b когда-то интенсивно взаимодействовала с каким-то массивным телом. Полагают, что «горячие юпитеры» образовывались на расстояниях порядка 3 астрономических единиц (около полумиллиарда километров) от своих звезд, а потом мигрировали на близкие орбиты. Так вот, в случае WASP-17b комбинация интенсивного взаимодействия с планетой-гигантом и последующей миграции, действия механизма Козаи (Kozai) и приливной циркуляризации орбиты могла привести к тому, что мы наблюдаем.

От экзопланет перейдем теперь к звездам. Тут также один из самых интересных результатов связан с работой спутника CoRoT, который изначально и был предназначен для изучения этих объектов с помощью методов астросейсмологии. Астросейсмология позволяет получать уникальные данные о внутреннем строении звезд. Осцилляции солнечного типа, о которых идет речь в статье arXiv: 0906.3788, связаны с турбулентностью во внутренних частях звезд. Ранее такие пульсации обнаруживались только у маломассивных звезд. Теперь же с помощью спутника CoRoT они впервые открыты у массивной (10 солнечных масс) звезды.

Говоря о звездах, не надо забывать о Солнце. В 2009 г. появился важный результат, который может поставить точку в спорах о том, как же солнечная корона прогревается до высокой температуры. Авторы arXiv: 0903.3546 получили серьезные наблюдательные аргументы в пользу того, что энергия в солнечной атмосфере переносится альвеновскими волнами. Их мощности, по оценке авторов, достаточно для того, чтобы нагревать солнечную корону. Собственно, так раньше и думали, т.е. новые результаты наблюдений находятся в хорошем согласии с теоретическими расчетами.

Два интересных результата связаны с радиопульсарами. Во-первых, прямые измерения, проведенные с помощью радиоинтерферометров со сверхдлинными базами (Very Long Baseline Interferometry – VLBI) дали очень большое расстояние до двойного пульсара J07373039A/B (arXiv: 0902.0996). Прежняя оценка увеличена примерно вдвое. Теперь это 1150(+220 -150) парсек. Заодно подтверждена (и, разумеется, уменьшена) оценка трансверсальной (перпендикулярной к лучу зрения) скорости. Теперь она получается менее 10 км/с. Первое важно для оценок темпа слияния нейтронных звезд. Второе – для изучения механизмов взрыва сверхновой.

Во-вторых, найдено наблюдательное свидетельство в пользу важного эпизода в жизни нейтронных звезд в тесных двойных системах. Астрономы знали, что есть миллисекундные пульсары (в том числе и в двойных системах), знали о маломассивных рентгеновских двойных. Долго не удавалось наблюдать непосредственным образом, как нейтронные звезды в аккрецирующих маломассивных двойных раскручиваются до миллисекундных периодов. Потом (во многом благодаря спутнику RXTE) удалось увидеть и это. Но все равно хочется больше промежуточных звеньев. К радости астрономов радиоисточник FIRST J102347.67+003841.2, в котором подозревали наличие аккреции на компактный объект, вдруг успокоился, мерцания прекратились, и там «вылупился» нормальный миллисекундный пульсар – то самое недостающее звено в эволюции этих объектов.

Что касается черных дыр, то тут мы отметим три результата. Во-первых, используя данные наблюдений на VLBI, удалось достаточно точно определить расстояние до двойной системы V404 Лебедя, где есть кандидат в черные дыры (arXiv: 0910.5253). Расстояние равно 2,252,53 кпк – меньше, чем считалось ранее. Это важно, поскольку уменьшаются и оценки светимости во вспышках источника. В частности, вспышки, считавшиеся сверхкритическими, оказываются субкритическими.

Во-вторых, были получены детальные спектроскопические данные для кандидата в черные дыры GX 3394 (arXiv: 0911.2240). В частности, хорошо измерена линия железа. Определение параметров системы по профилю линии позволяет выявить внутреннюю границу аккреционного диска. Это довольно стандартная методика. Но есть и новость. Показано, что радиус внутренней границы диска при низкой светимости существенно больше, чем при более высоких. Т.е. впервые отчетливо продемонстрировано, что, как и предполагалось в стандартных моделях, на низкой светимости диск существенно отстоит от черной дыры.

Раз мы уже оказались в межгалактическом пространстве, поговорим о галактиках. Здесь рекордом можно считать обнаружение галактики вокруг самого далекого квазара на z=6,43 (arXiv: 0908.4079). Точно определить массу галактики пока не удается, но ясно, что она достаточно массивная, а Вселенной в тот момент, согласно стандартной модели, при z=6,43 было всего лишь около 840 млн лет.

Вообще, данные по массивным галактикам в молодой Вселенной заставили ученых серьезно задуматься. Крис Коллинз и его соавторы (arXiv: 0904.0006) показали, что наиболее массивные (и яркие) галактики в скоплениях набрали 90% своей массы уже спустя 45 млрд лет после начала расширения. Это противоречит численным моделям, в которых формирование массивных галактик идет медленнее (90% массы набирается такими галактиками только спустя 11 млрд лет).

В 2009 г. был описан весьма любопытный результат проекта Galaxy Zoo (arXiv: 0907.4155). В процессе классификации галактик силами добровольцев был обнаружен интересный тип галактик, получивший название «зеленые горошины» (Green Peas). Выделен 251 такой объект. Это довольно компактные (менее 5 килопарсек) галактики с низкой металличностью. Они находятся относительно недалеко (0,112 < z < 0,360) и являются «родственниками» голубых компактных галактик. Новым галактикам свойственна клочковатая структура и высокая светимость в ультрафиолетовом диапазоне при относительно небольшой звездной массе. Эти свойства объясняются высоким темпом формирования звезд (порядка 10 масс Солнца в год).

Наконец, отметим работы по измерению свойств скоплений галактик с помощью новых наземных специализированных телескопов. Это Atacama Cosmology Telescope (arXiv: 0907.0461) и South Pole Telescope (arXiv: 0911.2444). Пока представлены только самые первые данные. Но важно, что инструменты работают как надо, и в ближТакже мы рассказывали о работе arXiv: 0808.3772, в которой авторы оценили массы для множества карликовых галактик и показали, что есть указания на существование единого нижнего предела масс (порядка нескольких миллионов солнечных). Теперь же авторы свежей работы arXiv: 0910.1348 провели переоценку массы для одной из карликовых галактик. Новая оценка почти на порядок ниже. Видимо, это действительно является угрозой сценарию с универсальным нижним пределом.

В конце обзора отметим, что прошлогодний результат коллаборации DAMA/LIBRA по регистрации частиц темной материи находится под сомнением. Свежие данные коллаборации CDMS исключают (в рамках стандартных моделей) практически всю область параметров, защищаемую DAMA/LIBRA.

Астрономы давно заметили, что объекты во Вселенной — начиная от карликовых галактик, в миллионы раз меньше нашего Млечного Пути и заканчивая крупнейшими скоплениями (галактик), состоят не только из обычного видимого вещества, но также в немалой степени и из некоего другого, не дающего света и отличающегося от привычного нам. Считается, что эта материя состоит из одного или нескольких видов неизвестных (будем надеяться, пока неизвестных) нам элементарных частиц, и огромные облака этих частиц, находящихся в галактиках и их скоплениях, создают дополнительное гравитационное притяжение, которое ответственно не только за формирование галактик, но и за формирование всей крупномасштабной структуры Вселенной. В то же самое время, эти же самые частицы, будучи повсюду в галактике, вполне могут (невольно) участвовать в экспериментах в физике высоких энергий, проводимых в лабораториях на Земле и, таким образом, быть «опознанными».