Архив в августе-сентябре

Поскольку Индикатор с упорством, достойным лучшего применения, продолжает тормозить, и каждый раз на выставление отправленного обзора Архива за месяц у них уходит больше недели, то я, видимо, буду выкладывать рабочие версии самостоятельно.


В августе-сентябре самыми горячими темами в Архиве были экзопланеты и быстрые радиовсплески (а, может, дело просто в том, что я ими занимаюсь, потому обращаю больше внимания). Но начнем мы с самого нашумевшего открытия – первой межзвездной кометы.

Геннадий Борисов открыл очередную комету, а затем анализ, представленный, например, в статье arxiv/1909.05851, показал, что она не может быть объектом Солнечной системы. Эксцентриситет кометы примерно равен числу пи! Т.е., прилетела она к нам извне нашей системы. В настоящее время комета приближается к Солнцу и Земле, соответственно, растет ее блеск. Максимум придется примерно на Новый год. Так что комету активно изучают с помощью крупнейших телескопов. В отличие от Оумуамуа в этом объекте много льда, который испаряется, т.о. спектральный анализ позволяет узнать состав межзвездной скиталицы.
От нашей планетной системы и ее гостей перейдем к другим. В сентябре было объявлено об открытии пары интересных планет. Это два горячий юпитера с выдающимися параметрами (хотя, конечно, рекорды количественные, а не качественные).

Первый рекорд принадлежит планете NGTS-10b. Орбитальный период этого горячего юпитера менее 19 часов. Такие планеты важны для изучения приливного взаимодействия. Напомню, что параметры звезд, связанные с возникающими в них приливами известны плохо. А это интересно. Совсем скоро LSST начнет открывать падения массивных планет на звезды главной последовательности. Совместные данные по таким событиям и по сокращению орбит планет типа NGTS-10b позволят получить точные определения приливных параметров звезд, что крайне важно для детального понимания их внутреннего строения и эволюции.

Вторая планета интересна своей низкой плотностью (arxiv:1909.08674). Не так уж часто у экзопланет достаточно точно измерены сразу и масса, и радиус. Тем интереснее, если комбинация параметров является необычной. У WASP-174b при массе 0.3 юпитерианской радиус почти полтора радиуса Юпитера. Разумеется, дело в прогреве атмосферы планеты звездой. Орбитальный период составляет всего лишь 4 дня с хвостиком. Планета интересна еще тем, что транзит не полный: лишь часть диска попадает на звездный диск. Поэтому было очень непросто получить достаточно точные измерения радиуса. Поскольку атмосфера сильно раздута и имеет место частичный транзит, планета очень хорошо подходит для спектральных исследований, т.е. для детального изучения атмосферы.

Теперь про атмосферы. У некоторых планет ее нет, или почти нет. Авторы arxiv:1908.06834 наблюдали на Спитцере горячую экзопланету LHS 3844b. Идея состояла в следующем. Если у этой планеты есть толстая атмосфера, то распределение температуры по ее поверхности из-за атмосферной циркуляции не будет симметричным, относительно направления на звезду. Кроме того, "полуночная" точка не может быть очень холодной. Наблюдения показали, что ничего такого нет. Т.е., все согласуется с тем, что влияние атмосферы невелико. Т.о., она не может быть толстой.

А у некоторых –атмосфера есть. Авторы arxiv:1909.05218 получили хорошие спектры транзитной экзопланеты, обращающейся в зоне обитаемости (0.15 а.е.) вокруг близкого красного карлика (масса 0.3-0.4 солнечной). Правда, планета довольно массивная - восемь масс Земли, т.е. это сверхземля (на таких планетах вряд ли возникает жизнь). Тем не менее, интересно, что в спектре обнаружено присутствие водяного пара. К обитаемости это не имеет никакого отношения (тем более, что в атмосфере много водорода и гелия, т.е. условия вовсе не земные), но важно для физики экзопланет и техники их изучения, поскольку это первая сверхземля в зоне обитаемости, для которой удалось получить спектр с деталями. Наблюдения проводились на Космическом телескопе.

Химический состав планет отличается от звездного. Поэтому, если планета поглощается звездой, то можно заметить аномалии химического состава последней. И это не единственное последствие «звездного завтрака». Авторы arxiv:1909.05259 рассматривают, как планеты поглощаются звездами, и к чему это приводит. А это может приводить к выбросам вещества, вспышкам, изменению химического состава звезды и ее раскрутке. Кое-что из этого списка уже наблюдается. Отмечу, что темп поглощения планет звездами рассчитан в нашей сентябрьской статье arxiv:1909.01719.

Наконец, еще одно важной экзопланетное открытие. В науке играют роль не рекорды, а результаты углубляющее наше понимание. Часто это происходит из-за появления новых загадок… У красных карликов планеты встречаются нередко. Однако это в основном маломассивные планеты вблизи звезды. Это хорошо укладывается в основные модели образования планет. Ну или уж открывают пару красный карлик - красный карлик или красный карлик - бурый карлик. Тогда расстояние между объектами может быть значительным. А тут вдруг открыли планету типа Сатурна на расстоянии более трети астрономической единицы (вообще, орбита имеет значительный эксцентриситет, поэтому проще сказать, что орбитальный период более 200 дней). Планету открыли (arxiv:1909.12174) по наблюдениям изменения лучевой скорости звезды. Необычные параметры орбиты можно объяснить наличием еще одной планеты сравнимой (но, видимо, меньшей) массы, находящейся в несколько раз дальше. По всей видимости планеты сформировались не "снизу вверх" (т.е., не в результате постепенного набора массы), а из-за неустойчивости во внешних частях протопланетного диска. Для красных карликов это необычно, отсюда и интерес к открытию.

Перейдем к другой загадке – быстрым радиовсплескам. Она не дает покоя астрофизикам уже более 10 лет. И несмотря на поток новых результатов ясности сильно больше не становится.

В августе нас порадовали новыми источниками повторяющихся быстрых радиовсплесков. В начале коллаборация CHIME опубликовала е-принт arxiv:1908.03507 с восемью новыми случаями. А затем свои данные еще по одному повторному источнику представил ASKAP arxiv:1908.10026. Источники повторных всплесков крайне важны, т.к. в этом случае проще локализовать объект (а значит - выяснить на каком расстоянии, в какой галактике он находится и т.д.), а также повышается вероятность того, что вспышку наконец-то удастся увидеть в других диапазонах, поскольку более осмысленным становится мониторинг объекта с помощью нескольких инструментов.

К сожалению, локализация источников на небе с помощью самой установки CHIME недостаточно хороша, для того чтобы идентифицировать материнские галактики. Однако, по всей видимости точности локализации хватит, чтобы другие радиотелескопы, работающие в северном полушарии (CHIME находится в Канаде), могли путем совместных наблюдений дать в ближайшие месяцы точные координаты. Несмотря на отсутствие точной локализации новые результаты дают много важной информации. Правда, она скорее все запутывает. Т.е., новые данные не хотят легко укладываться в рамки популярной гипотезы, что повторные источники - это более молодые магнитары, сидящие в областях звездообразования в достаточно плотной среде (связанной с остатком недавнего взрыва сверхновой).

Повторные события, зарегистрированные на ASKAP, почти в 1000 раз слабее первого обнаруженного всплеска от того же источника. Это, по мнению авторов, говорит, что если достаточно долго мониторить все источники ярких одиночных всплесков с помощью гораздо более чувствительной аппаратуры, то будут зарегистрированы повторы. Посмотрим.

Первой важной сентябрьской работой по радиовсплескам стал е-принт arxiv:1909.05779. Там важно не то, что авторы открыли, а то – чего они не увидели. На системе радиотелескопов ASKAP авторы проводили 300-часовой обзор области неба в направлении скопления галактик в Деве. За время наблюдений был обнаружен один радиовсплеск. Но! У него большая мера дисперсии. Т.е., скорее всего это фоновый всплеск, произошедший далеко за скоплением. О чем это говорит? На мой взгляд, это косвенный аргумент против пульсарной модели быстрых радиовсплесков, т.к. она предсказывает, что источники должны быть относительно близкими, а значит, мы были бы вправе ожидать что-то увидеть от скопления в Деве.

Второй существенный результат сентября получен на той же установке. С помощью системы телескопов ASKAP авторы arxiv:1909.11681 обнаружили радиовсплеск, который удалось хорошо локализовать. Удалось выявить галактику, в которой он вспыхнул. Она имеет не очень большую массу, находится на красном смещении z=0.48 и в ней идет вполне приличное звездообразование. Но кроме того, по дороге всплеск "прошил" гало массивной галактики на z=0.36. В результате удалось ограничить параметры газа в гало. Т.о., радиовсплески продолжают служить полезным инструментом в астрономических исследованиях, несмотря на то, что их природа остается непонятной.
На сегодняшний день лидируют две модели: пульсарная и магнитарная. В августе появилась важная теоретическая работа Андрея Белобородова https://arxiv.org/abs/1908.07743, в которой, на мой взгляд, решены все основные проблемы магнитарного сценария, в том числе в приложении к повторяющимся источникам. Так что магнитарная модель, пожалуй, лидирует.

Магнитары или пульсары, но источники FRB – внегалактические. Интересно, что и экзопланеты удается наблюдать в далеких-далеких галактиках! Гравитационное линзирование позволяет получать удивительные результаты в деле изучения экзопланет, и в вопросах, связанных с аккрецией на сверхмассивные черные дыры. А если эти две тематики объединить? Получится еще интереснее!

Исследования линзированных квазаров позволяют выявить изменения в параметрах спектральных линий от аккреционных дисков, что связано не с какими-то процессами внутри этих течений, а с гравитационным линзированием на небольших объектах в галактике-линзе. Моделирование позволяет определить массы линзирующих объектов. И в некоторых случаях они оказываются в планетном диапазоне. Наблюдения двух квазаров на Чандре (arxiv:1909.11610) позволили выявить изменения в линии железа, а затем оценить массы линзирующих объектов. Они лежат в диапазоне от массы Луны до массы Юпитера. Это должны быть одиночные объекты (т.е., не экзопланеты в прямом смысле, а "свободно летающие объекты планетной массы"). Т.о., у нас есть возможность изучать статистику подобных тел в даже в других галактиках.

Закончив с научной частью, перейдем к техническим достижениям. Во второй раз китайское космическое агентство испытывает элементы навигационной системы, основанной на рентгеновских пульсарах (речь идет не об аккрецирующих нейтронных звездах в двойных системах, а о рентгеновском излучение обычных одиночных пульсаров). Напомню, что идея появилась довольно давно трудами специалистов NASA. Потом ее активно развивали немецкие специалисты для ESA. Ведутся работы и в России (в ИКИ). Первым полноценным испытанием был китайский спутник XPNAV1. Элементы системы также тестировались на МКС в американском проекте NICER (эксперимент SEXTANT). И вот еще один полет. Спутник был запущен в 2017 г. Наблюдался только (!) пульсар в Крабе. Тем не менее, используя исключительно рентгеновские данные (с нескольких небольших инструментов на борту, удавалось достаточно хорошо определять положение и скорость аппарата на орбите. Результаты приведены в arxiv:1908.01922.

Некоторые технологии просто поражают. Я полностью согласен, что современные "чудеса света" - это передовые научные установки (МКС, БАК, LIGO/VIRGO, и тп.). Про это и в новой книжке https://www.alpinabook.ru/catalog/book-582774/ написано много всего. Равно как и про то, что наука многими воспринимается как магия. И цитата из Кларка не забыта. А в статье arxiv:1908.10026 рассказывается об истории создания технологий, которые в итоге (после примерно полувекового развития) позволили в 2015 г. зарегистрировать гравитационные волны. "It's a kind of magic".

Наконец, в качестве «чтения выходного дня» можно ознакомиться со статистикой астрономов по странам, приведенной в arxiv:1908.02584. Суть статьи хорошо поясняется ее названием: «Экономические показатели, население и размер астрономического сообщества». Чем больше ВВП – тем больше в стране астрономов. Сразу вспоминается четверостишие Дмитрия Александровича Пригова:

Урожай повысился
Больше будет хлеба
Больше будет времени
Рассуждать про небо

Правда, в стихотворение есть и вторая часть, но о ней мы умолчим ….