Космос, космос, хочу в космос: астрофизика и астролирика прошедшего года и года уже текущего
Да, ваш покорный слуга интересуется не только приземлёнными (не в уничижительном смысле) биологическими материями - напоминаю, что даже непосредственные объекты моих исследований, вполне себе летающие птицы, живут-таки в наземно-воздушной среде, а не целиком в воздухе - но и куда более высокими и далёкими космическими вещами. И потому предлагаю обзорчик замечательной лекции Сергея Борисовича Попова об астрофизических итогах 2018 года (и немножко - об ожиданиях от уже текущего года). Смотрела я её, увы, не живьём - но всё равно удовольствия получила много. Разумеется, и новых знаний тоже много - я всего лишь любитель астрофизики, а не астрофизик-любитель, потому многого не ведаю. Посему попрошу громко не смеяться, если я буду делать акцент на каких-то банальностях, а если где-то увидите неточность - поправлять :-)))
Итак, самый сок, номер один - релиз данных астрометрического спутника Gaia. Кстати, эту статью - как и все последующие - можно легко отыскать в оригинале, вбив код с правого края в строку поиска на сайте arXiv.org. 18 в коде - это год, 04 - месяц, остальное - номер самой статьи.
Задача-то - ни больше ни меньше - создать трёхмерную карту нашей Галактики! Не всей сразу, конечно, но хорошей части - где-то в пределах 20 тысяч световых лет!
Так и представляю себе после всего этого космический навигатор: "через три световых года поверните направо на такой-то угол, затем - налево вниз на сякой-то угол..." Не то, что эти ваши примитивные и даже плохо придуманные звёздные карты всяких "похищенных инопланетянами" балбесов (рекомендую к просмотру - эпизод "Космоса" Карла Сагана, где он прелестно развенчивает миф о "звёздной карте" Хиллов) :-)))
К вопросу о движении звёзд - видимом (параллакс - это оно и есть; ещё не забываем о прецессии земной оси, по "вине" которой через 12 тысяч лет Полярной звездой станет Вега) и собственном. Нет, походу, во Вселенной вообще никакого покоя! Всё кругом движется и, насколько я понимаю, не двигаться не может - гравитация бессердечная, расширение пространства...
И кто-то на фоне всего этого запрещает нам ковыряться в носу смеет рассуждать о какой-то там вечности и неизменности всего вокруг?!
И снова - об отсутствии вечности :-))) Точнее, у Вселенной было начало. Сергей Борисович сообщил особо занимательную (по крайней мере, для такого тёмного человека, как я) деталь: правильнее, оказывается, Большим взрывом называть не саму стартовую точку, а время, когда закончилась инфляция Вселенной, и она заполнилась горячим плотным веществом! (Хорошая картинка есть в этой презентации; подскажу, кому лень вникать в многочисленные формулы - крутите сразу до 19 слайда. А тут - всё с привязкой ко времени, а попутно - с известной фишкой "втискивания" истории Вселенной в один год/неделю/час).
Ну так вот. Реликтовое излучение (возникшее через 350 тысяч лет после, выходит дело, не совсем того самого Большого Взрыва - хотя ладно, там разница в доли секунды! :-))) - "отпечаток" того далёкого прошлого - позволяет вычислить возраст Вселенной поточнее, долю тёмной энергии поточнее, ещё кучу параметров поточнее...собственно, слово "поточнее" повторяется неслучайно. Потому что именно в повышенной точности и заключается основной успех всей этой катавасии - ничего особого нового, технически, не открыли.
Есть, конечно, и несостыковки с тем, что думали раньше :-))) Может, точность где-нибудь переоценили, а может - внезапно - тёмные частицы слегка распадаться могут, но это уже мелкие детали.
Жил-был в окрестностях Земли телескоп "Кеплер", кой искал экзопланеты методом транзитов (это когда видимый блеск звезды регулярно меняется при прохождении перед ней планеты) и нашёл их множество. Но он своё отработал уже, и потому пустили новый телескоп TESS (Transit Exoplanet Survey Satellite). В отличие от "Кеплера", который был нацелен на небольшой участок неба, TESS за год сканирует всё небо северное или южное. Ведёт поиск в системах красных карликов - довольно тусклых звёздочек, близко от которых (с периодом в 1-2 месяца) могут вращаться планеты, потенциально пригодные для жизни. (Впрочем, как будет показано позже, жизнь у красного карлика не безмятежна :-))) Ну и вот, кое-какую сверхземлю уже нашёл!
В данный момент детекторы, с помощью которых обнаруживают гравитационные волны, обновляют и улучшают, а пока можно рыться в добытых за предыдущие сеансы данных. И нарыто достаточно много - 10 слияний чёрных дыр и 1 - видимо, слияние чёрной дыры и нейтронной звезды.
Забавная история: в случае с LIGO и VIRGO новые открытия повышают достоверность старых, а вот в иных открытых некогда "Кеплером" экзопланетах начали сомневаться с появлением новых данных...
Хорошая мне вспомнилась картинка по поводу открытия гравитационных волн. Мораль - если уж человечество хочет что-то подсмотреть, подсмотрит! :-)))
Вообще-то, ОТО - общая теория относительности - прекрасно много где работает. Но хорошо бы установить рамки пожёстче, чтобы потом близко подобраться к пределу, где ОТО уже начнёт сдавать позиции.
Объяснение принципа эквивалентности, а также смысла исследования требует обязательного цитирования и пересказа, потому что...сейчас поймёте. Итак, принцип эквивалентности Эйнштейна обобщает галилеевский принцип эквивалентности, который - словами Сергея Борисовича - сводится к тому, что "счастливые семьи падают с Пизанской башни с такой же скоростью, как несчастливые семьи" (браво!). Эйнштейн добавляет, что "все падают с Пизанской башни и в чёрные дыры с одинаковым ускорением". И когда в гравитационное поле одного объекта - в данном случае белого карлика - (по)падает пульсар и другой белый карлик, можно измерить ускорения всего этого безобразия (пульсар особенно помогает - напоминаю, что он вращается со строго определённой периодичностью, можно точно отмерять время). И посмотреть, таким образом, насколько сильно будут ускорения эти отличаться - будут ли большие отклонения от принципа эквивалентности. Объяснение принципа исследования (не дословно, привожу суть): бросаем в чёрную дыру человека, выгуливающего собаку. Собака при этом лает. Если скорости упадающих (не опечатка, отсылка к хармсовскому "Упаданию") одинаковы, поводок не натягивается, и собака как лаяла, так и лает. А если есть отклонения, поводок натягивается, и собака начинает не только лаять, но и хрипеть.
Так вот. Собака не хрипела, то есть, отклонения не обнаружены. Получилась не такая картинка, которая была бы, если б отклонения были (подробнее лучше посмотреть в оригинале).
Аплодирую стоя! Вот это очень яркое объяснение!
Маленькое лирическое отступление. Я иногда тоже пытаюсь объяснять научные вещи всякими нестандартными путями. Обнаружила у себя в дневнике 2014 года следующую запись: "объясняла эволюционный процесс на фантиках". Дурак я дурак, потому что надо было записать, как именно я это делала. Клянусь публично, если мне ещё раз когда-нибудь придётся объяснять эволюционный процесс на фантиках, я распишу всё подробно! :-)))
Краткое лирическое вступление о нейтрино: дело в том, что их, по сути, придумали для объяснения странных результатов, которые могли нанести удар по закону сохранения энергии. Цитирую Сергея Борисовича: "Паули предположил довольно сумасшедшую вещь". Дескать, есть такие очень слабо взаимодействующие с веществом частицы, которые могут часть энергии уносить. Их назвали нейтрино и стали искать. Находят их, а вот откуда именно они прилетают - понять трудно. Но вот, говорят, нашли - дескать, это был блазар (в двух словах: блазары - по сути, очень активные ядра галактик; в большем числе слов - статейка в "Науке и жизни"). Вроде как много было обсуждений и споров вокруг всего этого дела, но вроде не опровергли.
Обнаружили источник нейтрино в нейтринной обсерватории "IceCube", что занимает квадратный километр на поверхности Антарктиды и ещё почти 3 уходит в глубину.
Далее - вновь яркое объяснение на фантиках пальцах.
Цитирую: "Это Антарктида. Там ходят пингвины".
Пингвин похож на недорисованного златовласого (уж больно шнобель выдающийся). Но по ареалу (обсерватория IceCube расположена на станции Амундсена-Скотта возле Южного полюса) больше подходит императорский. Простите зануду-орнитолога за это отступление :-)))
Ещё раз простите, теперь меня понесло в другую степь:
Под крылом у пингвина о чём-то поёт
Прозрачная льдина IceCube...
Так вот, чистый лёд на глубине 2 с лишним километров и позволяет "ловить" нейтрино. Точнее, в нём происходят вспышки, вызванные взаимодействием нейтрино и атомов кислорода, а их фиксируют фотодетекторы. Ещё нагляднее (хотя и без пингвина) и подробнее тут.
Звучит драматично! Дело в том, что барионы - протоны и нейтроны - есть не только в звёздах/галактиках/планетах и нас с вами, но и в межгалактической среде. Но там всё это вещество заметить очень трудно, потому что оно горячее и крайне разреженное. Долго не могли его обнаружить - потому и "потерянное". Но вот пронаблюдали один излучающий рентгеновское излучение квазар (по сути, упомянутый выше блазар - это частный случай квазара) и обнаружили, что часть этого рентгена поглотило вещество. То самое барионное. Нашлось! :-)))
Понравилось краткое лирическое отступление про воду из крана, чьё состояние порой иначе как "горяче-тёплой средой" не назовёшь...:-)))
А это уже о центре нашей Галактики, сверхмассивной чёрной дыре в созвездии Стрельца (Sagittarius, Sgr); звёздочка в названии говорит о точечном радиоисточнике. Кстати, хоть дыра и сверхмассивная, галактику она не поглотит - легковата! :-))) Но вот ближайшим звёздам - вроде той самой S2 (хорошее название - скромность украшает, и запомнить легко :-))) - надо держаться от дыры подальше, ибо гравитация её столь мощна, что в полную силу проявляются эффекты теории относительности.
Сергей Борисович посетовал, что не припомнил красивого слова, обозначающего точку орбиты, ближайшую к чёрной дыре. Грубо говоря - как называется то, что у нас, на присолнечной Земле - да и других планетах Солнечной системы - именуется перигелием, для чернодырного случая? Оказывается, есть аж три варианта - перимелазма, периботрон и перинигрикон! Как говорилось в феллиниевском "Амаркорде" - "Прекрасен греческий!" :-)))
Есть такая космическая загадка - быстрые радиовсплески, Fast Radio Bursts. Находить-то их источники находят - рядом горячие звёзды или сверхмассивные чрёные дыры - но что это такое на самом деле, ещё до конца неясно...
Открытие сделано на радиоинтеферометре LOFAR - LOw Fкequency ARray - расположенном в Нидерландах. Но открытие это поистине - внимание, шутка, никому не обижаться! - достойно эстонцев из анекдотов. Потому что нашли самый меееедлеееннноо вращщщааааающщиийся пууульссааар...ну, то есть медленный он для своей "породы" - 23,5 секунды против обычной секунды и меньше...:-)))
А на знаменитом Аресибо нашли быструю и тесную систему из двух нейтронных звёзд.
Позволю себе краткое отступление - нашлась интересная статья о том, что возле нейтронной звезды - одной, правда, вряд ли в системе из нескольких - теоретически могут поддерживаться условия, подходящие для жизни (и притом даже схожей с некоторой земной!). Вот это интересно! Фантасты - вперёд! :-)))
А я тем временем напоминаю, что для астронома металл - это всё, что тяжелее гелия :-))) Те звёзды, в которых "металла" мало - более древние; население 3 - это прямо очень древние. 2 - помоложе, 1 - примерно как Солнце (подробнее тут, хотя разговор о другом). И прикол, соответственно, в том, что звёзды эти - тонкого диска, то есть того региона Галактики, где звёзды обычно моложе.
Звезда Барнарда знаменита тем, что, во-первых, ближе неё к нам только Проксима Центавра (и Солнце :-))), а во-вторых - она очень быстро движется. А теперь ещё и планету обнаружили рядом.
К написанному, но не рассказанному слову: снеговая линия в астрономии - это расстояние от звезды, на котором формируется - угадайте, что? - снег на планете! Сначала - водяной, а дальше и более экзотический: углекислый, метановый и т.д.
Оказывается, и наша-то Луна для спутника довольно тяжела...а тут такое!
Интересно, сколько бы места на небе занимала Луна, если бы она была пропорционально такой же, как спутник Кеплера-1625? Хотя, по идее, она должна находиться от Земли на достаточно большом расстоянии, чтобы приливные силы всё не разорвали...кто-нибудь рассчитает, а?
Молчать, гусары! Бар в астрономии - это перемычка, а не питейное заведение! :-)))
Основная суть в том, что было показано, что рукава галактик движутся примерно как единое целое. Хотя на самом деле там всё очень сложно - одни звёзды должны отставать, другие обгонять рукав при вращении вокруг центра галактики, между рукавами звёзды постарше, полегче и потусклее - хотя их количество приблизительно то же, что и молодых, массивных и ярких звёзд в самих рукавах...но всё равно, в общем и целом спиральный узор движется довольно-таки гармонично :-)))
На всякий случай запомните: (цитирую) "Если вы из звёзд выложите какое-то слово в галактике, то оно довольно быстро размоется"...мало ли, вдруг кто-то решит написать на небе слово из трёх букв...
(Я имею в виду слово "мир", а вы о чём подумали?)
И в протопланетных дисках, по сути, действуют те же закономерности.
Было тут небольшое лирическое отступление о том, как красят и редактируют изображения такого рода для широкой публики. Скажем сразу - таким вы ничего на самом деле не увидите (ни как в статье - слева, ни как в пресс-релизе - справа). Спектр не видимый, а всякий разный другой. Ну а ориентация в пространстве - в самом космосе нет верха и низа, если что! Для астронома верх - это север, северная часть неба - но это тоже условность. Вот и вращают в разные стороны одни и те же картинки...
Цитирую Сергея Борисовича: "Движемся дальше...то есть ближе". Определили массу ближайшей к нам звезды (но не Солнца :-))) почему я на этом останавливаюсь - нередко слышу вполне взрослых людей, утверждающих, что Солнце - это не звезда...). Это красный карлик, потому масса меньше солнечной. И поэтому-то верхние и нижние слои в Проксиме Центавра постоянно перемешиваются (у более массивных звёзд конвективная зона - это относительно тонкий слой), вовсю бушует магнитное поле - и оттого возникают очень мощные вспышки. Настолько мощные, что звездец (каламбур вышел сам собой) жизни на планетах в окрестностях такой, казалось бы, маленькой и тускленькой звезды...
Можно было бы поступить по-журналистски и начать с кричащего заголовка...но нет, обрисую вкратце суть по порядку: смотреть на галактики через "гравитационные линзы" (кои, кстати, не рассеивают, а собирают лучи света!) удобно - всё большое и понятно, видно так называемое "кольцо Эйнштейна" (а бывает ещё и "крест Эйнштейна"). А вот когда линзирование звезды на звезде - получаются обычно просто два изображения. Сам Эйнштейн писал, что в таком случае астрономы увидят изменения блеска, но расстояние само между изображениями будет настолько маленькое, что его никогда не заметят. Так вот - Эйнштейн был неправ! Заметили :-)))
(Это прямо как в биологии, товарищи! Скажут "никогда", а потом ка-а-ак найдётся опровержение...)
А теперь - вкратце о том, чего ждать от года уже начавшегося. Во-первых, новый сеанс LIGO/VIRGO, будем искать новые источники гравитационных волн.
И новые экзопланеты не уйдут от взора "Хеопса"...
(Не могу не вспомнить карикатурку про хеопсову страшную тайну...)
Да и нашему аппарату пора бы уже взлетать - уже откладывают-откладывают запуск, ну хоть бы осенью полетел бы! (Апрель, говорят, уже неактуален...)
Обещали найти новые источники быстрых радиовсплесков...
...и уже успели найти!
А с помощью вот такой системы планируется сделать, по сути, снимок чёрной дыры с высоким разрешением.
Вот так! Ждём новых астрофизических открытий, чтобы о них так же здорово Сергей Борисович рассказал и в следующем году! А может, и пораньше :-)))