меню содержание news270 news271 news272
Измерена скорость вещества при гамма-вспышках
|
Самые быстрые потоки вещества во Вселенной обнаружены в окрестностях погибающих звезд. Значе-
ния скоростей этих потоков достигают 99,9997% от скорости света (почти 300 тысяч километров в се-
кунду), что подтверждают новые наблюдения, проведенные европейскими астрономами.
Согласно современным теориям, массивная звезда, исчерпавшая свое ядерное горючее, испытывает
коллапс, сжимается в сверхкомпактный объект и формирует либо черную дыру, либо нейтронную звез-
ду. В ходе этих катастрофических преобразований случаются мощнейшие взрывы, в результате которых
часть вещества из внешней оболочки с огромными скоростями выбрасывается в окружающее простран-
ство, порождая так называемый гамма-всплеск (gamma-ray burst - GRB), сопровождаемый потоками ра-
диации самого разного типа. Если верить теоретическим предсказаниям, вещество, разлетающееся по
космосу в результате этих взрывов, должно достигать околосветовых скоростей, однако точных изме-
рений этих скоростей никто до сих пор не производил.
Теперь группе ученых, возглавляемой Эмильо Молинари (Emilio Molinari) из Астрономической обсерва-
тория Брера (Osservatorio Astronomico di Brera) близ Милана (Италия), с помощью скоростного 60-санти-
метрового автоматизированный телескопа REM ( Rapid Eye Mount) обсерватории ESO Ла Силла ( ESO
La Silla Observatory, Чили) и космической обсерватории NASA Swift, позволяющей очень быстро иден-
тифицировать подобные взрывы, удалось провести соответствующие измерения на примере двух гам-
ма-всплесков 2006 года - GRB 060418 (зарегистрирован 18 апреля, 9,3 миллиарда световых лет от Зем-
ли) и GRB 060607A (7 июня, 11,5 миллиарда световых лет) - публикация в научном журнале Astronomy
& Astrophysics ( A&A Letters ).
Как оказалось, и излучение, и материя при гамма-вспышках движутся с практически
одинаковыми скоростями. Но даже это художественное изображение не может
передать всей грандиозности такого факта.
При гамма-вспышках происходит увеличение излучения, а потом резкое уменьшение. При наблюдени-
ях, как правило, регистрируется только его ослабление. Но на этот раз астрономам удалось зарегистри-
ровать сам пик излучения. Они смогли это сделать благодаря слаженности и оперативности работы
"дуэта" Swift-REM ( задержка между регистрацией вспышек первым телескопом и подключением к на-
блюдениям второго составляла всего несколько секунд).
Струи раскаленной материи, исторгаемые в основном с полюсов погибающей звезды и являющиеся
первопричиной рождения мощнейших гамма-вспышек, при своем дальнейшем движении и столкнове-
нии с окружающим межзвездным газом порождают добавочное послесвечение (afterglows) в видимом и
инфракрасном диапазонах. Время, которое требуется для того, чтобы это послесвечение достигло своей
пиковой яркости, может быть положено в основу вычисления скорости движения этого материала в
струях. Новая возможность наблюдать с Земли послесвечения менее чем через минуту после регистра-
ции гамма-всплеска спутником Swift позволяет измерить расстояние между основными пиками свече-
ния. Оно оказалось равным соответственно 153 и 180 секундам, из чего уже нетрудно найти скорость
движения материи. Общая масса вещества, перемещающегося с 99,9997% скорости света, оказалась
эквивалентной 200 массам Земли. Лоренц-фактор (G = (1 - v2/c2)-1/2) равен приблизительно 400. Все
это прекрасно согласуется с теоретическими предсказаниями (моделью так называемых ультрареляти-
вистских файерболов - highly relativistic fireballs ).
ссылки:
grani.ru/Society/Science/p.123387.html
membrana.ru/lenta/?7345
eso.org/public/outreach/press-rel/pr-2007/pr-26-07.html
space.newscientist.com/article/dn12051-jets-of-matter-clocked-at-nearlight-speed.html
arxiv.org/abs/astro-ph/0612607
Плутон оказался меньше другой планеты-карлика - Эриды
|
Карликовая планета Эрида (Eris) со спутником Дисномия ( Dysnomia)
Объединив данные, полученные от космического телескопа NASA "Хаббл" ( Hubble) и обсерватории
"Кек" (W. M. Keck Observatory, Гавайские острова ), американские астрономы смогли узнать точную
массу крупнейшей карликовой планеты Эрида (Eris) и доказать, что она заметно ( в 1,27 раза) превыша-
ет массу Плутона, который до августа 2006 года имел статус девятой планеты Солнечной системы.
То, что Плутон нельзя уже считать даже крупнейшим объектом пояса Койпера ( т.е. того скопления ле-
дяных объектов, орбиты которых лежат за пределами орбиты Нептуна) стало ясно еще пару лет назад -
с тех пор, как был обнаружен и исследован объект 2003 UB313. Первоначально 2003 UB313 был извес-
тен под своим временным прозвищем "Зена" ( Xena) и лишь сравнительно недавно официально стал
именоваться "Эрида" - по имени древнегреческой богини раздора, подкинувшей яблоко, что послужило
причиной Троянской войны (сами первооткрыватели вроде бы как предлагали название из скандинав-
ской мифологии - Имир). Наблюдения "Хаббла" в 2006 году показали, что поперечник 2003 UB313 нем-
ного превосходит диаметр Плутона (диаметр Плутона - 2320 км), но массу новой планеты можно было
выявить только путем тщательных наблюдений за орбитальным движением спутника Эриды - Дисно-
мии (Dysnomia - дочь Эриды, дух беззакония, прежде именовавшаяся "Габриель"). Несколько снимков
движущейся Дисномии были получены за последние годы "Хабблом" и "Кек".
Один из первооткрывателей Эриды астроном Майк Браун ( Mike Brown) из Калифорнийского техноло-
гического института (California Institute of Technology - Caltech, Пасадена, штат Калифорния) и его коллеги
в текущем номере журнала Science сообщают о том, что Дисномия обладает почти круговой 16-дневной
орбитой. Это свидетельствует в пользу теории, согласно которой спутник у Эриды появился в резуль-
тате столкновения с каким-то соседом по поясу Койпера ( Kuiper Belt object - KBO). Если бы Дисномия
была объектом, захваченным в результате гравитационного взаимодействия, то она бы находилась на
более вытянутой эллиптической орбите ( орбита самой Эриды имеет довольно большой эксцентриси-
тет, а путь по этой орбите занимает 560 лет).
Столкновение с крупным соседом - это на самом деле довольно распространенный в Солнечной сис-
теме сценарий рождения спутников. Спутники Плутона ( в настоящее время их насчитывают 3 штуки -
Харон и две маленькие луны, обнаруженные в 2005 году) и система Земля-Луна, согласно самым авто-
ритетным теориям, также сформировались в ходе ударных процессов, в результате которых частицы
вдребезги разбившихся и расплавившихся пришельцев образовали на орбите кольца из обломков, ко-
торые постепенно слиплись в новые луны. Существует теория, согласно которой и спутники Марса
( Фобос с Деймосом ) сформировались подобным способом.
Сравнив массу Эриды ( 17*1018 тонн), полученную из наблюдений ( применяя законы Кеплера), и ее
диаметр (2415 километров, примерно половина Луны), Браун смог вычислить плотность карликовой
планеты. Она оказалась равной 2,3 грамма на кубический сантиметр. Это очень похоже на плотность
Плутона, а также на еще одного величайшего обитателя пояса Койпера 2003 EL61 ( обладающего, кста-
ти говоря, двумя лунами, которые тоже, похоже, образовались в результате давнего столкновения с
крупным объектом ) и Тритона ( крупнейшего спутника Нептуна ), который считается бывшим KBO,
захваченным гигантской планетой. Плотности всех этих объектов заметно превышают плотность чис-
того льда, и поэтому они просто обязаны иметь в своем составе существенную примесь из камней
( примерно 70% ).
Отметим, что поперечник спутника Эриды Дисномии оценивают в 150 километров, и других лун у
Эриды пока не нашли. В этом смысле "богиня раздора" все-таки проигрывает Плутону с его тремя спут-
никами, крупнейший из которых - Харон - по своим размерам всего лишь вдвое уступает хозяину.
Плутон и Харон
Напомним, что Плутон был открыт в 1930 году и тогда же был официально признан Международным
астрономическим союзом (МАС) девятой планетой Солнечной системы. Однако в 2006 году на XXVI
Ассамблее Международного астрономического союза принято решение впредь называть Плутон не
"планетой", а "карликовой планетой".
Тем не менее он на время сохранил за собой звание самого большого из планет-карликов. Теперь же
Плутон стал всего лишь первым обнаруженным небесным телом из так называемого пояса Койпера -
скопления маленьких космических тел, расположенных за орбитой Нептуна.
Самые крупные объекты Пояса Койпера
ссылки:
grani.ru/Society/Science/p.123485.html
hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2007/24/full/
keckobservatory.org/article.php?id=109
lenta.ru/news/2007/06/15/pluto
universetoday.com/2007/06/14/sorry-pluto-eris-is-bigger
guardian.co.uk/space/article/0,,2103810,00.html
по теме:
lenta.ru/news/2006/08/24/pluto/
lenta.ru/news/2006/02/02/xena/
Выявлено давление Местной Пустоты
|
Местная Пустота ( расстояние на схеме в миллионах световых лет).
Изображение Tully et al./University of Hawaii. Согласно исследованиям группы
Талли, эта пустота разрастается с ужасающей скоростью.
Наша Местная группа галактик с большой скоростью "выдавливается" из обширной пустой зоны космо-
са, получившей наименование Местной Пустоты ( Local Void). Об этом свидетельствуют новые иссле-
дования, проводимые под руководством известного американского специалиста по локальной структу-
ре галактик Брента Талли (Brent Tully) из Астрономического института (Institute for Astronomy) Гавайско-
го университета (University of Hawaii) в Гонолулу, одного из авторов так называемого соотношения Тал-
ли-Фишера ( Tully-Fisher relation), позволяющего определять расстояния до близких галактик. В группу
исследователей входили также и российские ученые из Специальной астрофизической обсерватории
РАН (САО). Подразумевается, что выявленная "пустота" ( она оказалась гораздо обширней, чем можно
было бы предположить) представляет собой не просто пустое пространство, но вакуум, заполненный
специфической антигравитационной "темной энергией", расталкивающей фрагменты материи.
Обширные пустоты в космосе - это результат естественной сепарации вещества во Вселенной, милли-
арды лет скапливающегося в галактики и скопления галактик, которые разделены между собой облас-
тями, практически лишенными звезд. Понимание структуры и механизмов роста этих пустот могло бы
оказать астрономам решающую помощь в изучении свойств темного вещества - то есть таинственной
невидимой сущности, многократно превышающей по своей массе все обычное вещество во Вселенной,
а также еще более загадочной темной энергии - силы, расталкивающей галактики и заставляющей на-
шу Вселенную расширяться ускоренными темпами.
То, что Млечный путь принадлежит к довольно многочисленной группе галактик, образующей Мест-
ную группу, известно уже сравнительно давно. Со временем стало также ясно, что все это скопление
галактик образует своего рода полость, "стенки" которой очерчивают темную область, именуемую
Местной Пустотой. Неизвестным оставалось только то, насколько большой регион занимает эта пусто-
та. Теперь анализ движения соседних галактик позволил, наконец, создать самую подробную карту
этой пустоты, в результате чего стало ясно, что место, отведенное под пустоту, гораздо обширнее, чем
считалось ранее. Наблюдения за движениями галактик и управляющими ими силами гравитации поз-
воляют выявить распределение вещества в космосе, поскольку галактики, как правило, просто движут-
ся к областям с более высокой плотностью и стремятся удалиться из областей с более низкой плотнос-
тью - таким образом все выглядит так, будто пустота расталкивает галактики.
Конечно, наша собственная галактика Млечный путь - точно такой же подвижный объект, как и все
остальные "звездные острова", так что мы можем зафиксировать лишь смещение галактик относитель-
но друг друга. Группа Талли использовала наблюдения 1797 галактик в наших космических окрестнос-
тях для того, чтобы выявить целый ряд таких отдельных взаимных движений. Согласно исследовани-
ям Талли, эта пустота разрастается с ужасающей скоростью: Местная группа, которая образует одну из
"стенок" пустоты, убегает от ее центра со скоростью примерно 260 километров в секунду.
Нужно отметить, что уточнению размеров Местной Пустоты помогала одна замечательная одинокая
карликовая галактика, которая практически не связана с другими скоплениями. Очевидно, что чем об-
ширней и "пустее" (идеальней) пустота, тем слабее ее гравитационные поля, и тем быстрее такой оди-
нокий карлик должен бежать из этой пустоты, притягиваясь к отдаленным скоплениям вещества. Ис-
ходя из того, что обособленная карликовая галактика движется со скоростью 350 км/с, удалось оценить
поперечник полости, занимаемой пустотой - он равен по крайней мере 150 миллионам световых лет.
Для сравнения: самая близкая к нам крупная галактика Местной группы, туманность Андромеды (M31),
находится от нас на расстоянии в 2 миллиона световых лет.
Интересно, что у вышеприведенной оценки есть и довольно неожиданная альтернатива. Быстрое вы-
талкивание карликовой галактики могло бы свидетельствовать о каких-то неизвестных нам до сих пор
свойствах темной энергии. Талли считает, что столь высокая скорость движения карлика может быть
смоделирована несколько меньшими размерами полости, при которых придется также предположить,
что темная энергия не равномерно "размазана" по космическому пространству, а способна концентри-
роваться в "пустых" местах - подобно тому, как концентрация темного вещества как правило возрастает
в местах скопления обычной ( барионной ) материи.
Полученные результаты ( в виде доклада Our Peculiar Motion Away from the Local Void ) были представле-
ны в четверг на 210-й встрече Американского астрономического общества (American Astronomical Society
- AAS), проходившей 27-31 мая 2007 года в Гонолулу (Гавайские острова). Сама же статья будет опуб-
ликована в "Астрофизическом журнале" (Astrophysical Journal - ApJ), но уже теперь с ней можно ознако-
миться на сайте электронных препринтов arXiv.org.
ссылки:
grani.ru/Society/Science/p.122975.html
ifa.hawaii.edu/info/press-releases/AAS/Tully_Void_aas07.pdf
space.newscientist.com/article/dn11971-dwarfflinging-void-is-larger-than-thought.html
arxiv.org/abs/0705.4139
