Троицкий вариант — Наука

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 (1,7×1016 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 и металлической пыли — отличным строительным материалом для новых планетарных… 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 Фаэтон, погубленной нашими предками в атомном катаклизме) были разорваны на куски, на те самые, часть которых остались кружить на прежней орбите, а часть… 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: