Что нового во Вселенной

За менее чем две неде­ли с кон­ца нояб­ря вышли две пуб­ли­ка­ции важ­ней­ших аст­ро­фи­зи­че­ских дан­ных.

Каталог гравитационно-волновых событий

Пер­вая, от 30 нояб­ря 2018 года, — пре­принт за автор­ством двух кол­ла­бо­ра­ций — LIGO (США) и VIRGO (Ита­лия) [1]. В ста­тье дан ката­лог гра­ви­та­ци­он­но-вол­но­вых собы­тий, заре­ги­стри­ро­ван­ных в двух рабо­чих сеан­сах LIGO с 12 сен­тяб­ря 2015 года по 19 янва­ря 2016 года и с 30 нояб­ря 2016 года по 25 авгу­ста 2017 года. С 1 авгу­ста 2017 года к реги­стра­ции гра­ви­та­ци­он­ных волн под­клю­чи­лась уста­нов­ка VIRGO.

В ката­ло­ге пред­став­ле­ны 11 гра­ви­та­ци­он­но-вол­но­вых собы­тий, инфор­ма­ция о четы­рех из них опуб­ли­ко­ва­на впер­вые. Десять из них — сли­я­ние двух чер­ных дыр, одно — сли­я­ние двух ней­трон­ных звезд. Три собы­тия, вклю­чая сли­я­ние ней­трон­ных звезд (кото­рое име­ет мак­си­маль­ное отно­ше­ние сигнал/​шум сре­ди всех собы­тий), заре­ги­стри­ро­ва­ны все­ми тре­мя суще­ству­ю­щи­ми детек­то­ра­ми — дву­мя, вхо­дя­щи­ми в состав LIGO, и VIRGO. Август 2017-го ока­зал­ся самым пло­до­твор­ным меся­цем: зафик­си­ро­ва­но 5 собы­тий, вклю­чая сли­я­ние ней­трон­ных звезд.

Рис. 1. События слияния черных дыр и нейтронных звезд (нижняя самая левая точка), зарегистрированные гравитационно-волновыми детекторами LIGO и VIRGO. По горизонтали — масса большего, по вертикали — меньшего из слившихся объектов. Красными цифрами указаны примерные расстояния в миллиардах световых лет (ошибки — около 40%)
Рис. 1. Собы­тия сли­я­ния чер­ных дыр и ней­трон­ных звезд (ниж­няя самая левая точ­ка), заре­ги­стри­ро­ван­ные гра­ви­та­ци­он­но-вол­но­вы­ми детек­то­ра­ми LIGO и VIRGO. По гори­зон­та­ли — мас­са боль­ше­го, по вер­ти­ка­ли — мень­ше­го из слив­ших­ся объ­ек­тов. Крас­ны­ми циф­ра­ми ука­за­ны при­мер­ные рас­сто­я­ния в мил­ли­ар­дах све­то­вых лет (ошиб­ки — око­ло 40%)

На рис. 1 изоб­ра­же­ны все 11 собы­тий в коор­ди­на­тах масс слив­ших­ся объ­ек­тов. Ошиб­ки всё еще доволь­но вели­ки, но уже бро­са­ет­ся в гла­за огром­ная мас­са неко­то­рых чер­ных дыр: 30–50 масс Солн­ца. Поро­див­шие их звез­ды долж­ны быть огром­ны­ми, ско­рее все­го звез­да­ми так назы­ва­е­мой попу­ля­ции III — самых пер­вых звезд, скон­ден­си­ро­вав­ших­ся из пер­вич­но­го мате­ри­а­ла Все­лен­ной — водо­ро­да и гелия.

Более позд­ние звез­ды обо­га­ще­ны тяже­лы­ми эле­мен­та­ми, из-за чего у них ниже теп­ло­про­вод­ность и ниже верх­ний пре­дел на мас­су, при кото­рой звез­да устой­чи­ва. Оби­лие тяже­лых экзем­пля­ров так­же наме­ка­ет на то, что в обра­зо­ва­нии двой­ных чер­ных дыр участ­ву­ют шаро­вые скоп­ле­ния. Имен­но они дают меха­низм отбо­ра самых тяже­лых объ­ек­тов для «спа­ри­ва­ния»: тяже­лые объ­ек­ты «тонут» к цен­тру скоп­ле­ния за счет дина­ми­ки гра­ви­та­ци­он­но­го вза­и­мо­дей­ствия мно­гих тел.

Протопланетные диски

Рис. 2. HL Тельца. Протопланетный диск в два с половиной раза больше размера Солнечной системы
Рис. 2. HL Тель­ца. Про­то­пла­нет­ный диск в два с поло­ви­ной раза боль­ше раз­ме­ра Сол­неч­ной систе­мы
Рис. 3. На всех примерно одно и то же: большее или меньшее количество круговых щелей. Есть диски со спиральными рукавами: на общем рисунке это третий в верхнем ряду и первый во втором. Это результат гравитационной неустойчивости, той же, что делает галактики спиральными. Такие рукава прекрасно воспроизводятся численным моделированием
Рис. 3. На всех при­мер­но одно и то же: боль­шее или мень­шее коли­че­ство кру­го­вых щелей. Есть дис­ки со спи­раль­ны­ми рука­ва­ми: на общем рисун­ке это тре­тий в верх­нем ряду и пер­вый во вто­ром. Это резуль­тат гра­ви­та­ци­он­ной неустой­чи­во­сти, той же, что дела­ет галак­ти­ки спи­раль­ны­ми. Такие рука­ва пре­крас­но вос­про­из­во­дят­ся чис­лен­ным моде­ли­ро­ва­ни­ем

Вто­рая инте­рес­ная пуб­ли­ка­ция, о кото­рой хоте­лось бы крат­ко рас­ска­зать, — это пресс-релиз NRAO (Наци­о­наль­ной радио­астро­но­ми­че­ской обсер­ва­то­рии США) с под­бор­кой 20 сним­ков про­то­пла­нет­ных дис­ков, сде­лан­ных мас­си­вом суб­мил­ли­мет­ро­вых теле­ско­пов ALMA [2].

ALMA — евро­пей­ско-аме­ри­кан­ский про­ект сто­и­мо­стью 1,5 млрд долл. США. Инстру­мент рас­по­ло­жен в Чили в пустыне Ата­ка­ма на высо­те 5 тыс. м. Пред­став­ля­ет из себя 66 пара­бо­ли­че­ских антенн диа­мет­ром 12 и 7 м. Антен­ны могут пере­ме­щать­ся с одно­го поста­мен­та на дру­гой на рас­сто­я­ние до 16 км. Бла­го­да­ря это­му мож­но под­би­рать раз­ные соот­но­ше­ния меж­ду раз­ре­ше­ни­ем и полем зре­ния. ALMA — циф­ро­вой интер­фе­ро­метр. Дан­ные со всех антенн обра­ба­ты­ва­ют­ся мас­си­вом про­цес­со­ров (кор­ре­ля­то­ром) про­из­во­ди­тель­но­стью 17 петафлоп/​с (1,7 x 1016 опе­ра­ций).

Зре­ние ALMA лежит в диа­па­зоне 0,3–10 мм. Это соот­вет­ству­ет тем­пе­ра­ту­рам 1–50 К. Имен­но в этом интер­ва­ле (око­ло 30 К) излу­ча­ет пыль дале­ких обла­стей про­то­пла­нет­ных дис­ков. Наблю­де­ние в суб­мил­ли­мет­ро­вом диа­па­зоне удоб­но тем, что звез­да не затме­ва­ет све­че­ние дис­ка. Яркость поверх­но­сти звез­ды в мил­ли­мет­ро­вом диа­па­зоне все­го в сот­ни-тыся­чи раз выше поверх­ност­ной ярко­сти пыли (если диск опти­че­ски тол­стый). Зато пло­щадь поверх­но­сти дис­ка боль­ше на 7–8 поряд­ков вели­чи­ны, поэто­му звез­ду не надо ничем заго­ра­жи­вать.

Ранее самым зна­ме­ни­тым про­то­пла­нет­ным дис­ком, сня­тым ALMA, был HL Тель­ца. Труд­но пове­рить, что это не резуль­тат чис­лен­но­го моде­ли­ро­ва­ния, а реаль­ный объ­ект! Это очень моло­дая систе­ма — звез­да обра­зо­ва­лась все­го 100 тыс. лет назад. И уже пре­крас­но вид­ны коль­це­вые щели от гото­вых про­то­пла­нет.

Их мож­но насчи­тать 9 штук. Раз­мер дис­ка в два с лиш­ним раза ­боль­ше ­диа­мет­ра орби­ты Неп­ту­на. То есть тем­ные коль­ца — ско­рее все­го, орби­ты пла­нет-гиган­тов, уда­лен­ных от звез­ды на десят­ки аст­ро­но­ми­че­ских еди­ниц. Самый малень­кий тем­ный круг по раз­ме­ру бли­зок к орби­те Сатур­на.

И вот обще­ствен­но­сти пред­став­ле­ны сра­зу 20 про­то­пла­нет­ных дис­ков (рис. 3). Типич­ное рас­сто­я­ние до них — 400–500 све­то­вых лет.

Чет­вер­тая в пер­вом ряду и пер­вая в чет­вер­том — двой­ные систе­мы, где у каж­дой звез­ды свой про­то­пла­нет­ный диск. На рис. 4 пер­вый ряд дан в более высо­ком раз­ре­ше­нии, с име­на­ми объ­ек­тов.

Тео­рия обра­зо­ва­ния пла­нет­ных систем еще дале­ка до завер­ше­ния. Воз­мож­ны раз­ные интер­пре­та­ции этих свет­лых и тем­ных колец, но щели от пла­нет — самая на сей день прав­до­по­доб­ная.

Борис Штерн, 
докт. физ.-мат. наук, вед. науч. сотр. Инсти­ту­та ядер­ных иссле­до­ва­ний РАН

  1. GWTC-1: A Gravitational-Wave Transient Catalog of Compact Binary Mergers Observed by LIGO and Virgo during the First and Second Observing Runs /​/​ Submitted on 30 Nov 2018. arXiv: 1811.12907v1
  2. The Epoch of Planet Formation, Times Twenty. ALMA Campaign Provides Unprecedented Views of the Birth of Planets.
Рис. 4. AS209 (возраст звезды — 1 млн лет). Интерпретации тонких внешних колец пока нет. Они напоминают внешние кольца наших планет-гигантов. HD143006 постарше — 5 млн лет. Природа сгустка слева снизу неизвестна, но он реален. М Lup — пример спиральных рукавов. Возраст звезды — 0,5–1 млн лет, расстояние — около 500 световых лет. AS205 — двойная система. Диски ориентированы по-разному и с виду не деформированы тяготением соседней звезды
Рис. 4. AS209 (воз­раст звез­ды — 1 млн лет). Интер­пре­та­ции тон­ких внеш­них колец пока нет. Они напо­ми­на­ют внеш­ние коль­ца наших пла­нет-гиган­тов. HD143006 постар­ше — 5 млн лет. При­ро­да сгуст­ка сле­ва сни­зу неиз­вест­на, но он реа­лен. М Lup — при­мер спи­раль­ных рука­вов. Воз­раст звез­ды — 0,5–1 млн лет, рас­сто­я­ние — око­ло 500 све­то­вых лет. AS205 — двой­ная систе­ма. Дис­ки ори­ен­ти­ро­ва­ны по-раз­но­му и с виду не дефор­ми­ро­ва­ны тяго­те­ни­ем сосед­ней звез­ды

Если вы нашли ошиб­ку, пожа­луй­ста, выде­ли­те фраг­мент тек­ста и нажми­те Ctrl+Enter.

Связанные статьи

avatar
5 Цепочка комментария
12 Ответы по цепочке
8 Подписки
 
Популярнейший комментарий
Цепочка актуального комментария
7 Авторы комментариев
G-273АлексейВладимир АксайскийДмитрийarchimed Авторы недавних комментариев
  Подписаться  
Уведомление о
Max Kammerer
Max Kammerer

Весь­ма инте­рес­ные ново­сти!

Сергей
Сергей

Фото­гра­фии впе­чат­ля­ют!

archimed
archimed

На рис.3 два­дцать сним­ков про­то­пла­нет­ных дис­ков, сре­ди кото­рых труд­но подо­брать два оди­на­ко­вых. Как совре­мен­ная тео­рия обра­зо­ва­ния мате­рии во Все­лен­ной может объ­яс­нить такое раз­но­об­ра­зие?

Алексей
Алексей

Логич­нее уди­вить­ся, если бы дис­ки были оди­на­ко­вые.

archimed
archimed

Если на рис.1 крас­ны­ми циф­ра­ми отме­че­ны рас­сто­я­ния, то полу­ча­ет­ся, что мы нахо­дим­ся в цен­тре Все­лен­ной. Чем даль­ше от нас собы­тие, тем кру­пе­нее сли­ва­ю­щи­е­ся объ­ек­ты. Да и наклон­ная асимп­то­та непо­нят­но отче­го.

Алексей
Алексей

Мы и есть в цен­тре види­мой все­лен­ной.
Асимп­то­ты на гра­фи­ке по мас­сам объ­ек­тов, плюс рас­сто­я­ние под­пи­са­но на точ­ках, что тут непо­нят­но­го?

archimed
archimed

Непо­нят­но поче­му mass1= a*mass2, где а при­мер­но 0,7.

Дмитрий
Дмитрий

Воз­ни­ка­ет 2 вопро­са. Была звез­да. Она взо­рва­лась несколь­ко раз. И обра­зо­ва­лось несколь­ко колец пыли.Как коль­ца у дере­вьев. Чис­ло колец в про­то­пла­нет­ном дис­ке опре­де­ля­ет­ся чис­лом взры­вов в звез­де, кото­рая их поро­ди­ло?
Зна­чит ана­ли­зи­руя коль­ца в про­то­пла­нет­ном дис­ке мето­дом моде­ли­ро­ва­ния мож­но вос­ста­но­вить, как раз­ру­ша­лась зве­да? Тогда один пояс асте­ро­и­дов в Сол­неч­ной систе­ме гово­рит, что был 1 взрыв звез­ды или была одна туман­ность из кото­рой появил­ся пояс асте­ро­и­дов, пла­не­ты и Солн­це.
2. Как вли­я­ет на чис­ло колец окру­жа­ю­щая про­то­пла­нет­ный диск сре­да из пыли и туман­но­сти.
Они созда­ют новые коль­ца или весь про­то­пла­нет­ный диск рав­но­мер­но рас­тет?

G-273
G-273

Дмит­рий, пояс асте­ро­и­дов в Сол­неч­ной систе­ме не может гово­рить, что был взрыв звез­ды или была одна туман­ность из кото­рой появил­ся пояс асте­ро­и­дов, пла­не­ты и Солн­це по той при­чине, что звез­да выбра­сы­ва­ет при взры­ве плаз­му, а пояс асте­ро­и­дов состо­ит из глыб мате­ри­а­ла, кото­рый явно когда-то был состав­ной частью явно пла­не­ты, кото­рая была чем-то когда-то разо­рва­на! Поэто­му пояс асте­ро­и­дов не может появить­ся из туманности!..А пла­не­ты очень даже и очень могут! И раз­ве тут мож­но при­ду­мать что-то иное: релик­то­вые моле­ку­ляр­ные про­то­об­ла­ка порож­да­ют про­то­звёз­ды, те быст­рень­ко сго­ра­ют, взры­ва­ют­ся в виде сверх­но­вых, выбра­сы­ва­ют в пр-во стро­и­тель­ный мате­ри­ал для звёзд 2-го поко­ле­ния (плаз­му, метал­лы, газ), те в свою оче­ред кол­лап­си­ру­ют, напол­няя галак­ти­ки обла­ка­ми газа… Подробнее »

Алексей
Алексей

Ерун­ду пише­те, пояс асте­ро­и­дов не был частью пла­не­ты.

G-273
G-273

Вни­ма­тель­нее читай­те, кол­ле­га: я имел вви­ду пояс асте­ро­и­дов как часть Сол­неч­ной систе­мы а не пла­не­ты! …пото­му как асте­ро­и­ды – глы­бы из базаль­тов, гра­ни­тов, метал­лов и про­чих твёр­дых мате­ри­а­лов, кото­рые не мог­ли обра­зо­вать­ся напря­мую из газо­во­го обла­ка.

Алексей
Алексей

Я вни­ма­тель­но про­чи­тал и могу сно­ва повто­рить, что напи­са­ли ерун­ду.
Асте­ро­и­ды спо­кой­но фор­ми­ру­ют­ся из газа и пыли напря­мую.

G-273
G-273

Вы были когда нибудь в карье­ре, где добы­ва­ют кам­ни для нужд народ­но­го хозяй­ства стра­ны? А вы виде­ли, во что пре­вра­ща­ют­ся облом­ки скаль­ных пород, когда с ними пора­бо­та­ет мор­ская вол­на и гор­ный ветер? Не были! Не виде­ли! Так вот все асте­ро­и­ды ничем не отли­ча­ют­ся от этих про­из­ве­де­ний при­ро­ды: неко­то­рые из них – как толь­ко что из под моло­тил­ки, а дру­гие – круг­лень­кие такие себе, отпо­ли­ро­ван­ные как мор­ские галеч­ки, кото­рые мы при­во­зим детиш­кам с пля­жей далё­ких морей и оке­а­нов! Вам изве­стен меха­низм фор­ми­ро­ва­ния битых кир­пи­чей из обла­ков про­то­пла­нет­но­го газа? А я уве­рен, что сна­ча­ла были пла­не­ты, потом они по каким-то при­чи­нам (вот гово­рят, что наш пояс асте­ро­и­дов – остат­ки пла­не­ты… Подробнее »

Алексей
Алексей

Все с вами понят­но.

G-273
G-273

При­ят­но иметь дело с умным, при­леж­ным и веж­ли­вым чело­ве­ком, кото­рый на лету хва­та­ет мыс­ли и мгно­вен­но всё пони­ма­ет!

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский

Нам моду­ли­ру­ют свет зву­ком –
и мы слы­шим гла­за­ми.
Нам моду­ли­ру­ют звук све­том –
И мы видим уша­ми.
Оста­лось моду­ли­ро­вать мысль гра­ви­та­ци­ей –
и мы наяву обре­тем леви­та­цию –
и непо­роч­ное зача­тие – как побоч­ное заня­тие.

С Новым Годом и, заод­но, с Рож­де­ством. Здо­ро­вья, сча­стья сво­и­ми рука­ми и, конеч­но, финан­со­во­го бла­го­по­лу­чия. :)

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский

Ново­год­ние облож­ки-загад­ки печа­та­ет не толь­ко жур­нал The Economist. Вот, пожа­луй­ста – Ultima Thule 02jan2019 – ново­год­ний фото-ребус с улыб­кой и, похо­же, не одной – от NASA. Как гово­рят в Джор­джии – …от насе­го сто­ла – к васе­му. :)
comment image

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (6 оценок, среднее: 4,67 из 5)
Загрузка...
 
 
 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: