Astro news

Выбросы чёрной дыры. Фото NASA/ CXC/ U. Waterloo/C.Kirkpat/ NSF/NRAO / VLA/ Canada-France-Hawaii-Telescope/ DSS Астрономы обнаружили, что сверхмассивные черные дыры рассеивают по Вселенной железо. Об этом сооб- щается в пресс-релизе NASA. Открытие было сделано после наблюдения галактического скопления, которое располагается на расстоянии примерно 840 миллионов световых лет от Земли. Анализ данных, собранных орбитальной рентгеновской обсерваторией Chandra и массивом телескопов Very Large Array, позволил установить, что в некоторых выбросах дыры (джетах) присутствует повышенное содер- жание железа. Ученые полагают, что этот элемент появился в данном регионе в результате взрыва сверхно- вой. Расстояние, на которое джеты уносят железо от черной дыры, может достигать 400 тысяч световых лет. По словам исследователей, 10-20 процентов всего железа в галактиках может переноситься с место на место чёр- ными дырами. Кроме этого ученые установили, что выбросы компактного объекта приводят к образованию в окружающем дыру газе колоссальных пустот. Размеры некоторых из них достигают 670 тысяч световых лет. Специально для изучения черных дыр NASA планирует запустить телескоп NuSTAR ( Nuclear Spectroscopic Telescope Array ). Старт миссии аппарата намечен на август 2011 года. Планируется, что телескоп будет изу- чать черные дыры и взрывы сверхновых. lenta.ru/news/2009/09/15/blackholes

по теме: Black Hole Pumps Iron NASA запустит телескоп для изучения черных дыр в 2011 году Охотники за гравитационными волнами превратят Галактику в супертелескоп Вокруг самой удаленной черной дыры нашли галактику Длительные гамма-вспышки объяснили черными дырами-паразитами Черные дыры оказались способны обнажать сингулярность "Хаббл" сфотографировал выброс материи из окрестностей черной дыры в M87

Словно капризная жар-птица, гравитационные волны никак не даются в руки людей. Хотя косвенные при- знаки их существования имеются. Чтобы подтвердить принятую учёными картину мироздания и заодно от- крыть целый кладезь информации о Вселенной, физики и астрономы идут на всяческие ухищрения. Среди последних - проект по созданию гравитационного телескопа размером с Галактику. Этот замысел не так уж абсурден, как кажется на первый взгляд. Согласно теории, гравитационная волна, проходя через какой-то участок пространства, чуть-чуть растягивает и сжимает его в двух взаимно перпен- дикулярных направлениях.

На этот раз астрономы решили не мелочиться, пригласив на роль
"деталей" детектора одни из самых необычных космических объектов – нейтронные звёзды (иллюстрация skatelescope.org ).

Поместив на пути волны пробное тело и измерив его геометрию с высокой точностью, по идее, гравитаци- онную волну можно уловить. Вот только эффект этот очень мал. Дабы усилить его, нужно либо создавать чудовищные по размеру установки, либо... искать пробные тела в далёком космосе. Но по порядку. Сильные гравитационные волны могут быть порождены вращением неидеальных нейтрон- ных звёзд, их способны также генерировать различные катастрофические процессы во Вселенной, вроде слияния чёрных дыр, коллапса тесных двойных звёздных систем, а, по некотором предположениям, и ги- бель суперструн. Наконец, хаотичные движения крупномасштабных неоднородностей вещества в первые доли секунды существования Вселенной также должны были оставить после себя след из космологических гравитационных волн. Представляете, сколько новых знаний можно почерпнуть из такого источника? Для поимки тонкой ряби в ткани пространства-времени исследователи построили несколько больших на- земных установок ( таких как LIGO в США ) и собираются даже запустить детекторы на орбиту ( речь о группе спутников LISA, немного подробностей этого проекта здесь - membrana.ru/lenta/?4237 ).

Проект LIGO располагает двумя детекторами гравитационных волн: в штатах Луизиана и Вашингтон. На снимке – второй из этих многокилометровых приборов ( фото с сайта en.wikipedia.org ). Увы, результаты многолетних наблюдений пока неутешительны. Чувствительности приборов всё ещё не хватает для поимки жар-птицы. А казалось, победа близка. Ведь современная аппаратура способна уловить колебания в длине плеча лазерного интерферометра (один из видов гравитационных телескопов), насчиты- вающие тысячные доли диаметра атомного ядра. И это — при расстоянии между зеркалами детектора в сотни метров и даже в несколько километров. Авторы нового суперпроекта полагают, что за научным счастьем следует топать в другом направлении. Группа учёных из полутора десятка научных организаций США, Канады и Франции работает над развити- ем "Североамериканской наногерцевой обсерватории гравитационных волн" ( North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves — NANOGrav). И пусть обсерватория будет располагаться на Земле, но, в этом вся красота замысла, пробные тела, издевательства гравитационных волн над которыми и будут изме- ряться, расположены за много тысяч световых лет от нашего голубого шарика. В качестве детекторов авторы проекта намерены использовать порядка сотни миллисекундных пульсаров - это безумно вращающиеся нейтронные звёзды, испускающие периодические радиоимпульсы с аккуратнос- тью и точностью, которым позавидуют любые атомные часы. Сами нейтронные звёзды тоже способны ге- нерировать гравитационные волны, но в данном случае исследователей интересует умение пульсаров откликаться на прохождение через них таких волн, посланных каким-нибудь другим источником.

Группа пульсаров в новом проекте выступает в роли поплавков, раскачивающихся при прохождении по космосу искажений пространства. Кстати, обсерватория NANO Grav намерена выявлять низкочастотные гравитационные волны в диапазоне от нано- герц до микрогерц ( иллюстрация NANO Grav ). Расчёты говорят, что в такой ситуации в строгой последовательности радиосигналов произойдёт крошечный сбой - очередной "писк" будет издан чуть-чуть позже или чуть-чуть раньше номинального времени. Правда, чтобы таким способом ухватить-таки нашу жар-птицу за хвост, нужно, чтобы погрешность измерения време- ни прихода каждого импульса не превышала 100 наносекунд. Лишь для нескольких самых "удачных" пульсаров в настоящее время достигнута такая погрешность измерений. А для надёжной поимки искажений пространства лучше располагать точностью ещё более высокой. Не беда, утверждают астрономы, в течение следующего десятилетия точность "лучше 100 наносекунд" окажется дости- жима.

305-метровая "чаша" радиотелескопа в Аресибо известна даже многим людям, далёким от астрономии. Это одно из самых лучших наших "окон" во Вселенную, питающее исход- ными данными множество исследований. И это – самый крупный радиотелескоп с еди- ничной антенной в мире ( фото National Astronomy and Ionosphere Center ). Сейчас проект проводит первые пробные наблюдения, получая данные с радиотелескопов обсерваторий "Аресибо" ( Arecibo Radio Telescope ) в Пуэрто-Рико и "Грин Бэнк" ( Green Bank Telescope ) в Западной Вирджинии. Но участники проекта NANOGrav надеются в будущем получить толику рабочего времени на грандиозных радиотелескопах-интерферометрах следующего поколения. К таковым относят, например, "Телескоп Аллена" ( Allen Telescope Array - ATA ), расположенный в Калифорнии.

В настоящее время в составе "Телескопа Аллена" работают 42 "тарелки", но в финале их окажется 350. Суммарная собирающая площадь этих антенн будет эквивалентна одной "чаше" диаметром 114 метров ( фото SETI Institute ). Он заработал не в полную силу в 2007-м, но всё ещё продолжает расширяться. Напомним, главная цель этого комплекса - поиск сигналов от братьев по разуму. Одновременно же научное сообщество проводит на нём исследования далёких звёзд, галактик и туманностей. В своём финальном варианте ATA станет одним из самых зорких радиотелескопов мира. Но самым-самым окажется ещё только проектируемый Square Kilometer Array ( SKA), имя которого можно перевести как "Мас- сив в квадратный километр". Под одним квадратным километром тут подразумевается даже не занимаемый комплексом на земле участок, а суммарная приёмная площадь всех составляющих его антенн, россыпь которых растянется на 3000 кило- метров. Этот международный проект предусматривает возведение замысловатой "фигуры" из тысяч антенн двух ви- дов – наклонных "блюдец" и горизонтальных плоских панелей с синтезированной апертурой. В качестве места строительства пока названо несколько подходящих площадок в разных странах, но два главных пре- тендента - Австралия и ЮАР. Выбор между ними будет сделан в 2011 или 2012 году.

Комплекс Square Kilometer Array должен располагать ядром поперечником в 5 километров, в котором сосре- доточится половина антенн. Ещё часть расположится в десятках 200-метровых станций, размещённых в виде спиральных "галактических рукавов" вокруг ядра. Эти рукава раскинутся на 150 километров. И ещё некоторая толика станций разместится в пределах 3000 км. Все эти части супертелескопа будут действовать согласован- но ( иллюстрации Xilostudios, SKA ). SKA будет в 50 раз более чувствительным, чем какой-либо другой радиотелескоп в мире, а обзор неба он сможет выполнять в 10 тысяч раз быстрее. SKA будет работать в довольно широком диапазоне частот ( 70 мегагерц — 25 гигагерц), и затруднительно даже перечислить все "цели", которые могут оказаться в его "пе- рекрестии". Неудивительно, что инициаторы проекта NANOGrav намерены получить толику рабочего вре- мени и на этом уникальном инструменте. Однако прежде чем поток сырых данных превратится в "явные" сигналы от пробегающих по Галактике гра- витационных волн, учёным потребуется "раскусить" ряд непростых задач. Например, нужно проработать выявление и вычитание из исходных сигналов искажений, вносимых в них по мере прохождения радиоизлучения через космос ( на пути электромагнитных волн от пульсаров могут попадаться большие облака заряженных частиц). Есть и другие задачи в области софта и железа. Но все они - решаемые. ( Статья учёных о планах проекта NANO Grav, его научной и технической составляющих разме- щена на сервере arXiv.org. )

Robert C. Byrd Green Bank Telescope – так полностью называется это колоссальное сооружение. Его почти круглая антенна насчитывает в поперечнике 100 х 110 метров, и это самый крупный радиотелескоп на планете из тех, главное "зеркало" которых способно полностью поворачивать- ся. Подвижная часть телескопа весит 7300 тонн. cfa.harvard.edu/image_archive/2006/45/lores.jpg Итак, наши герои, словно сказочные персонажи, получают "богатства", не прикладывая особых усилий. Если другие искатели гравитационных волн тратят колоссальные средства на постройку уникальных наземных де- текторов, авторы проекта NANOGrav намерены фактически обойтись минимумом собственной "материаль- ной базы". Всё, что им понадобится, — рабочее время на крупнейших радиотелескопах мира (оно не бесплат- ное, но, учитывая грандиозность задачи, — стоит недорого) и компьютеры для анализа собранных данных. По оценке специалистов, в полную силу проект должен заработать к 2020 году ( примерно к этому сроку бу- дет завершено развёртывание исполинских массивов ATA и SKA), хотя и в 2010-х NANOGrav не будет без- действовать: продолжатся исследования при помощи аппаратуры в "Аресибо" и "Грин Бэнк". Стоимость же работ окажется на уровне $66 миллионов за 10 лет наблюдений. Детектор галактического масштаба поможет пролить свет на физику ранней Вселенной, уточнить картину периода инфляции, прозондировать природу пространства-времени, внести корректировки в строящееся здание квантовой теории гравитации, раскрыть картину совместной эволюции галактик и сверхмассивных чёрных дыр в их ядрах, а ещё, быть может, открыть неизвестные пока типы источников гравитационных волн. membrana.ru/articles/inventions/2009/09/15/211100 по теме: Пульсары подтвердили правильность предсказаний Эйнштейна Почему инопланетяне не попадаются на нашу удочку