Обзоры препринтов astro-ph

Орбита Меркурия медленно поворачивается - прецессирует - на

Основной вклад в эту величину дают релятивистские поправки к полю тяготения Солнца. Расчет этих поправок и самой прецессии можно найти в любом серьезном учебнике по Общей Теории Относительности, но всегда они проводились в предположении, что тяготеющие тела движутся в пустом пространстве. Однако уже несколько лет установленным фактом является, ускоренное расширение нашей Вселенной, вызванное лямбда-членом. Лямбда-член можно рассматривать как определенный сорт материи, которая (1) обладает отрицательным давлением (уравнение состояния P=-E), (2) равномерно заполняет Вселенную. Как изменится орбитальное движение с учетом этого фактора? (Сегодня в нашей Вселенной величина лямбда-члена достаточно мала: =10^-56 см^-2, но такое положение в принципе может измениться, см., например, сценарий "Большого разрыва".)

В данной работе вы найдете точные выводы уравнений орбитального движения (при наличие лямбда-члена орбиты тел оказываются уже не эллиптическими, а более сложными, описываемыми так называемыми "гиперэллиптическими" функциями), в том числе и скоростей прецессии, в случаях космологических моделей без и с лямбда-членом. Вывод очень подробный, данную статью можно использовать как справочник.

astro-ph/0305191 Обзор XMM-LSS I. Научные предпосылки, структура и первые результаты (The XMM-LSS survey I. Scientific motivations, design and first results)
Authors: M. Pierre et al.
astro-ph/0305192 Обзор XMM-LSS II. Первые скопления галактик на больших красных смещениях: прорелаксировавшие и коллапсирующие системы (The XMM-LSS Survey II. First high redshift galaxy clusters: relaxed and collapsing systems)
Authors: I. Valtchanov et al.
Comments: Submitted to A&A

XMM-LSS - это обзор крупномасштабной структуры (LSS), проведенный на спутнике XMM-Ньютон. Как известно, крупномасштабная структура хорошо прописывается скоплениями галактик, а они, в свою очередь, являются источниками рентгеновского излучения (светит в основном горячий газ).

Традиционно таким большим проектам посвящено несколько статей, в которых последовательно рассматриваются научные цели и структура проекта, основные собственные результаты, корреляции с другими подобными проектами (например, в других спектральных диапазонах) и т.д.

Целью было улучшить с количественной стороны данные, полученные ранее спутником ROSAT. Обзор покрывает 64 квадратных градуса, что дает около 800 скоплений до красного смещения примерно 1. Первая статья содержит как раз основные данные о проекте и первых результатах.

Разумеется, в ходе обзора открываются новые скопления, которые затем исследуются более детально. Этому посвящена вторая статья.

В статьях приводится много цветных иллюстраций. Посмотреть их можно здесь и здесь.

astro-ph/0305195 Первый пристальный взгляд на диски вокруг бурых карликов (The First Detailed Look at a Brown Dwarf Disk)
Authors: I.Pascucci, D.Apai, Th.Henning, C.P.Dullemond
Comments: 11 pages, 1 figure

За последние несколько лет были открыты десятки бурых карликов (на русский название этих объектов чаще переводят как коричневые карлики, но возможны оба варианта), как в областях звездообразования, так и среди звезд поля. Эти объекты очень холодные, излучают преимущественно в инфракрасном диапазоне, поэтому обнаружить пыль рядом с ними (а такие попытки предпринимались неоднократно) очень тяжело. Авторам данной статьи впервые удалось это сделать для двух коричневых карликов. Для чего объекты пришлось наблюдать в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах. Однако на этом они не остановились, а попытались ответить на вопросы: Не образует ли вещество вокруг этих карликов диск? Похож ли эти диски на те, что существуют с звездах типа T Tauri, или они совсем другие? Сферическая пылевая оболочка создает большее поглощение, поэтому наблюдения на нескольких длинах волн позволяют утверждать что в исследованных системах пыль образует дискообразную оболочку. Более точный выбор модели провести не удалось - наблюдаемые детали в спектре одинаково хорошо описывается и плоским пылевым диском, простирающимся почти до поверхности коричневого карлика, и диском со "вздутым" внутренним краем, далеко отстоящим от поверхности карлика.

astro-ph/0305199 Образование шаровых скоплений в иерархической космологии (Formation of globular clusters in hierarchical cosmology)
Authors: Andrey V. Kravtsov, Oleg Y. Gnedin
Comments:submitted to ApJ, 17 pages, 13 figures, LaTeX (uses emulateapj5.sty), version with high-resolution figures is available at http://astro.uchicago.edu/~andrey/papers/gc1/

Андрей Кравцов и Олег Гнедин являются признанными специалистами в области численного моделирования (образование крупномасштабной структуры, формирование галактик, звездная динамика и т.д.). Эта работа посвящена моделированию образования шаровых скоплений в иерархической космологии. Что это такое? В таких моделях галактики формируются в результате гравитационной неустойчивости из флуктуаций малой амплитуды. Этот сценарий в последние годы становится очень популярным, т.к. он хорошо стыкуется с инфляционной моделью, но, главное, есть сильные наблюдательные аргументы в пользу иерархического подхода, в первую очередь это данные по анизотропии реликтового излучения.

Первые скопления в модели авторов начинают появляться на z порядка 12, а основная масса - на красных смещениях 3-5. Скопления активнее формируются в массивных галактиках, так что в итоге имеется сильная корреляция между полной массой скоплений и массой галактики.

astro-ph/0305203 Функция распределения вероятности для света во Вселенной: результаты гидродинамического моделирования (The Probability Distribution Function of Light in the Universe: Results from Hydrodynamic Simulations)
Authors: Jeremiah P. Ostriker et al.
Comments:18 pages including 5 figures, submitted to ApJ

На масштабах менее примерно 100 Мпк вещество распределено во Вселенной неравномерно: есть т.н. войды (пустоты) и филаменты (волокна). Видим мы "видимое" вещество, а основную долю (по массе) составляет темная материя. Поэтому переход от наблюдаемого распределения "света" (т.е. видимых галактик, скоплений и т.д.) к распределению массы не является тривиальной задачей.

Авторы проводят гидродинамическое моделирование и аккуратный статистический анализ полученных данных. Основным результатом является улучшения согласия с данными WMAP (сделаны поправки порядка 20-30 процентов). Показано, что в войдах (пустотах), занимающих примерно 85 процентов объема вселенной, находится порядка 20 процентов массы.

миниобзор astro-ph/0305204 Численное моделирование распространения света в гравитационном поле движущихся тел (Numerical Simulations of the Light Propagation in the Gravitational Field of Moving Bodies)
Authors: Sergei A. Klioner, Michael Peip
Comments: 22 pages, 2 figures, 4 tables

Этот обзор состоит из теоретической части, содержит описание методики и результаты высокоточного интегрирования распространения лучей света в пост-Ньютоновском приближении и сравнение численных и аналитических результатов. Авторы показывают, что для астрометрической точности примерно 0.2 микроарксекунды, максимально достигнутой сегодня, достаточно использовать предложенный в 1992 г. Клионером (один из авторов данной статьи) и Копейкиным подход, в котором используется хорошо известное решение задачи о распространении света в поле неподвижного тела. Для тел Солнечной системы этот же подход обеспечиваетя точность до 0.002 микроарксекунды.

Несмотря на подробное и академичное изложение, этот обзор, по-видимому, является еще одним ответом (отрицательным) на интерпретацию эксперимента Копейкина и Фомаллона. "Платон мне друг, но истина дороже".

astro-ph/0305210 Эволюция флуктуаций барионной плотности в многокомпонентных космологических симуляциях (The Evolution of Baryon Density Fluctuations in Multi-Component Cosmological Simulations)
Authors: Naoki Yoshida et al.
Comments: submitted to MNRAS

Методы расчетов нужно постоянно улучшать. В статье авторы обсуждают проблему постановки правильных начальных условий при моделировании в космологии. Дело в том, что структура появляется из уже существовавших флуктуаций плотности. Важно правильно их задать. Авторы делают несколько "прогонов" с разными параметрами, и дают свои рекомендации по выбору начальных условий и работе с ними.

astro-ph/0305211 Будущая эволюция структуры в ускоряющейся вселенной (Future Evolution of Structure in an Accelerating Universe)
Authors: Michael T. Busha et al.
Comments: 12 pages, 6 figures. Submitted to ApJ

Сейчас Вселенная расширяется с ускорением. Что с ней будет в будущем? Какие структуры сохраняться? Ответ зависит от уравнения состояния темной энергии. Могут быть достаточно террористически-экзотические сценарии наподобие "Большого разрыва". М. Буша и др. рассматривают поведение структур (скоплений и групп галактик и т.п.) в случае обычной космологической постоянной (в дополнении также кратко рассмотрена квинтэссенция). Что получается? Например, наша Местная группа "оторвется" от скопления галактик в Деве. Но само скопление и сама Местная групаа не разлетятся на мелкие кусочки. Сохраняться пары галактик. Если в межгалактическом пространстве летает пара звезд, то и она сохранится, если расстояние между ними меньше нескольких десятков парсек. В общем, будет не очень страшно! Звездное небо, видимое глазом изменится только за счет звездной эволюции. Что мы потеряем, так это снимки, подобные "Глубокому полю Хаббла". Так что любуйтесь, пока не поздно. Через какие-нибудь 200 миллиардов лет такого уже не увидишь.

astro-ph/0305214 Космическая Термобиология: тепловые ограничения на происхождение и эволюцию жизни во Вселенной (Cosmic Thermobiology: Thermal Constraints on the Origin and Evolution of Life in the Universe)
Authors: Charles H. Lineweaver, David Schwartzman
Comments: 14 pages, 4 figures

Небольшая и очень интересная работа - авторы пытаются дать ограничения на температуру поверхности Земли в последние четыре миллиарда лет по биологическим данным. Ими использованы два совершенно независимых подхода. В первом из них используется филогенетическое дерево простейших микроорганизмов: "удаленность" конкретного микроорганизма от корня этого дерева позволяет оценить момент его возникновения (время, необходимое на такую эволюцию), а по термоустойчивости - температуру на Земле в соответствующий момент. Второй подход основан на обилии изотопа ¹⁸O в сланцах (chert). Результаты обоих подходов согласуются между собой и с гипотезой о примерно равномерном по времени понижении температуры поверхности Земли от ~90^oC четыре миллиарда лет назад до сегодняшних ~10^oC.

Некоторые общие выводы авторов очень интересны.

astro-ph/0305216 Интракластерные звездные популяции по результатам N-body космологического моделирования -- I. Ограничения на z=0 (Intracluster stellar population properties from N-body cosmological simulations -- I. Constraints at z=0)
Authors: N.R. Napolitano et al.
Comments: 39 pages, 10 figures, 8 tables, in press on ApJ

В скоплениях галактик звезды присутствуют не только в галактиках, но и между ними. По-видимому они попали туда в результате взаимодействия галактик, что приводило к выбросыванию звезд. Эти "интракластерные" звезды обнаружены, точнее обнаружено диффузное излучение (связанное со звездами) и планетарные туманности. Однако, пока обо всем этом известно очень мало. Поэтому численное моделирование очень актуально.

Авторы рассматривают, как будут распределены интракластерные звезды в моделях иерархического формирования (см. выше). Результаты расчетов сравниваются с известными данными наблюдений. Совпадение достаточно хорошее. Это, кстати, является дополнительным (но пока не очень сильным) аргументом в пользу модели иерархического скучивания.

astro-ph/0305224 Нелинейное гравитационное скучивание в космологиях со скалярными полями (Non-linear gravitational clustering in scalar field cosmologies)
Authors: S. Matarrese, M. Pietroni, C. Schimd
Comments: 6 pages

Согласно современной картине сейчас в нашей вселенной доминирует темная энергия. Однако, ее природа неизвестна. Авторы рассматривают различные модели т.н. "квинтэссенции" в приложении к формированию крупномасштабной структуры. Важный момент: темная энергия в принципе может "связываться" с веществом не только гравитационно. По-крайней мере существующие пределы (особенно для темного вещества, природа которого тоже неизвестна) не очень строгие. Авторы как раз рассматривают такую экзотику, как существенное "связывание" (т.е. взаимодействие) темной энергии и темного вещества. Т.о. массы частиц темного вещества оказываются зависимыми от скалярного поля (темной энергии). Предложен термин VAMPS - Varying Mass Particles. Флуктуации темной энергии при некоторых дополнительных условиях могут играть важную роль в формировании структуры.

Скорее всего, природа устроена проще, но читать про всю эту экзотику очень интересно.

обзор astro-ph/0305229 Свойства слабых удаленных галактик, наблюдаемых сквозь "гравитационные телескопы" (Properties of Faint Distant Galaxies as seen through Gravitational Telescopes)
Authors: R. Pello et al.
Comments: 26 pages, 8 figures

Гравитационное линзирование на скоплениях галактик усиливает блеск слабых объектов, расположенных за ними. Таким образом скопление играет роль "гравитационного телескопа". Телескоп этот плохенький, сильно искажающий изображения, но даже самые богатые страны не могут позволить себе отказаться от его использования. Тем более, что искажая форму далеких галактик, гравитационная линза не вносит искажения в их спектры (для получения которых как раз и требуются самые крупные телескопы).

Спектры трех открытых в 90-е годы линзированных галактик
(z=1.9, 2.5 и 2.7). Хорошо видны линии поглощения.

В обзоре подробно рассмотрены результаты получаемые по линзированным галактикам в оптическом и инфракрасном диапазонах, а также их точность.

astro-ph/0305235 Гигантский импульс от пульсара PSR B0540-69 в Большом Магеллановом Облаке (Giant Pulses from PSR B0540-69 in the Large Magellanic Cloud)
Authors: Simon Johnston, Roger W. Romani
Comments: Accepted by ApJ Letters. 11 pages, 3 figures

Мы уже писали и о гигантских импульсах и о поисках таковых от внегалактических объектов. И вот - первый успех. Обнаружен гигантский пульс от пульсара в Магеллановом облаке. Энергия импульса в 5000 раз больше средней энергии ипмульса от этого источника.

миниобзор astro-ph/0305249 Странная кварковая материя в нейтронных звездах - новые результаты с Чандры и XMM (Strange Quark Matter in Neutron Stars? - New Results from Chandra and XMM)
Authors: Markus H. Thoma, Joachim Truemper, Vadim Burwitz
Comments: 7 pages, 4 figures, to be published in the SQM 2003 proceedings

Десять лет назад кварковые звезды казались редкостной экзотикой. Теперь все изменилось. Есть довольно много хороших кандидатов, и данные со спутников Чандра и Ньютон продолжают подкидывать дрова в пламя дискуссии о реальности этих странных странных объектов.

Собственно, статья посвящена тому, что в свете новых данных стало намного легче и естественнее интерпретировать некоторые объекты как обычные нейтронные звезды, несодержащие существенного количества кварковой материи.

диссертация astro-ph/0305250 Теоретическое рассмотрение скопления галактик: физический свойства темной материи и барионов (A Theoretical Perspective on Galaxy Clusters: Physical Properties of the Dark Matter and Baryons)
Authors: Y. Ascasibar
Comments: Ph.D. Thesis, Universidad Autonoma de Madrid. 210 pages, 46 figures

"Диссертант проводит теоретическое рассмотрение скоплений галактик. Используются и численные, и аналитические методы. Результаты сравниваются с наблюдениями."
Примерно так можно было бы начать официальный отзыв. На самом деле автор детально описывает множество интересных и/или важных моментов (в частности описано несколько открытых кодов). Поэтому диссертация будет полезна тем, кто сам только начинает заниматься подобными расчетами.

astro-ph/0305254 Вид спектра мощности реликтового излучения (The shape of the CMB power spectrum)
Authors: C. J. Odman
Comments: 7 pages, to appear in New Astronomy Reviews, Proceedings of the CMBNET Meeting, 20-21 February 2003, Oxford, UK

Угловой спектр мощности реликтового излучения дает массу информации об очень ранней Вселенной (вплоть до инфляции). Очень важно понять, как отличаются данные разных экспериментов. Для этого можно использовать такую процедуру: взять и профитировать данные вместе и по отдельности какой-то понятной моделью, например, набором гауссиан. Именно это и проделывают Carolina Odman и ее соавторы для данных WMAP и еще семи экспериментов.

Нет сомнений, что все эксперименты видят по-крайней мере три пика. Относительная высота второго и третьего пика определяется не очень хорошо. Ясно, что между WMAP и Planck будет много наземных и балонных экспериментов, а потому исследования, позволяющие выявить систематику в этих данных представляют большой интерес.

astro-ph/0305256 Тепловая структура и охлаждение сверхтекучих замагниченных нейтронных звезд (Thermal structure and cooling of superfluid magnetic neutron stars)
Authors: A.Y.Potekhin, D.G.Yakovlev, G.Chabrier, O.Y.Gnedin
Comments: 15 pages, 12 figures, 2 tables; accepted for publication in ApJ

Группа астрофизиков из Физико-Технического института им. А.Ф.Иоффе (Санкт-Петербург) почти двадцать лет систематически и очень успешно занимается изучением нейтронных звезд - в первую очередь вопросами их остывания. Данная работа не содержит ничего "особенно нового", просто использованы исправленные значения различных параметров (непрозрачностей, теплопроводностей и т.д.) и собрана воедино почти вся физика, которая работает внутри или на поверхности остывающих нейтронных звезд: излучение нейтрино, теплопроводность нейтронного вещества, переход протонов в ядре и/или нейтронов в коре в сверхтекучее состояние, учет влияния аккреции на атмосферу и кору нейтронной звезды, влияние сверхсильных (выше квантового предела) магнитных полей, учет дипольной структуры магнитного поля, как внутри нейтронной звезды, так и на поверхности и многое другое. В этой работе особое внимание уделено маломассивным звездам, в которых не включаются прямые урка-процессы и которые из-за этого долго остаются горячими. Сильное влияние на их охлаждение оказывают намагничивание оболочки из нааккрецированного вещества и нейтронная сверхтекучесть в коре звезд. Новые результаты важны для правильной интерпретации наблюдений наиболее горячих (для своего возраста) одиночных нейтронных звезд, таких как RX J0822-43 или PSR B1055-52.

astro-ph/0305258 Наблюдения мягких повторных гамма-всплесков с BeppoSAX (Observation of Soft Gamma Repeaters with BeppoSAX)
Authors: Marco Feroci (IASF/CNR, Rome)
Comments: BeppoSAX Review at the Marsala Workshop on Pulsars, SGRs and AXPs (23-25 September 2002)

Самое известное открытие, которое сделал рентгеновский спутник BeppoSAX, это, конечно, локализация обычных гамма-всплесков (по рентгеновским и оптическим послесвечениям). Но он исследовал и много других источников, например, мягкие повторные гамма-всплески (SGR, Soft Gamma Repeaters), которым посвящен данный микро-обзор. BeppoSAX 15 раз наблюдал три из четырех известных SGR, затратив на это примерно 10 суток. Что он открыл? Что увидел?

Первое и самое важное - гигантская вспышка 27 августа 1998 г. от источника SGR 1900+14, подобная вспышке 5 марта 1979 г., в которой был открыт первый SGR (тот же 1900+14), но еще более мощная.
Открытие теплового компонента излучения от SGR 1900+14.
Отождествление гамма-источника SGR 1627-41 (последнего из открытых SGR) в рентгеновском диапазоне. Этот процесс усложнялся тем, что рядом с источником расположен остаток сверхновой.
+ уточнение периодов + детальное исследование вспышек + ...

обзор astro-ph/0305272 Поляризация реликтового излучения (The Polarization of the Cosmic Microwave Background)
Authors: Matias Zaldarriaga
Comments: 21 pages, Review written for the Carnegie Observatories Centenial Symposium II

astro-ph/0305273 Пульсар Vela в близком ИК (The Vela Pulsar in the Near-Infrared)
Authors: Y.A.Shibanov, A.B.Koptsevich, J.Sollerman, P.Lundqvist
Comments: 12 pages, 8 figures

Vela (Паруса) - самый известный пульсар после Краба. В близком ИК его удалось пронаблюдать впервые (в фильтрах H и Js). Наблюдения велись на одном из 8.2-м телескопов VLT в Чили.

В выдутой пульсарным ветром туманности удалось обнаружить два слабых объекта на расстоянии около 1.5" на юго-запад и северо-восток от пульсара, т.е. по и против направления его движения. Похоже, что это джеты пульсара (точнее джет и контрджет), ранее обнаруженные в рентгене. Оба объекта очень красные и в оптичесом диапазоне не видны.

Еще одним открытием стал тот факт, что спектр в близком ИК ложится на продолжение жесткого "хвоста" излучения пульсара и совершенно не похож на чернотельную составляющую, превалирующую в оптике и мягком рентгене.

astro-ph/0305283 Ускорение вращения в самой короткопериодической двойной RX J0806+15 (Spin up in RX J0806+15 - the shortest period binary)
Authors: Pasi Hakala et al.
Comments: 5 pages, 4 figures

Объект RX J0806+15 с периодом 5.4 мин (321.5 с) был открыт в 1994 году со спутника ROSAT и, если наблюдаемый в нем период правильно интерпретирован как орбитальный, то это самая короткопериодическая двойная из всех известных. Этот факт хотелось бы подтвердить, так как столь компактные двойные (а эта система может состоять только из двух компактных объектов, вероятнее всего, белых карликов) являются очень сильными источниками гравитационных волн. Для этого были проведены три сеанса оптических наблюдений данной системы в 2001, 2002 и 2003 годах. Сравнение периодов системы, измеренных в этих наблюдениях с периодами полученными ROSAT (1994-95 гг.), показало, что наблюдаемый период укорачивается. К сожалению, по данным ROSAT для данной системы получаются два близких значения периодов, что приводит к двум различным значениям их производных: f'=6.11x10^-16 и 3.14 x10^-16 Гц/с (приведены значения производных для орбитальной частоты). Оба значения согласуются с темпом сближения, который может иметь место в системе двух белых карликов, эволюционирующих под действием гравитационных волн. Уменьшение периода - аргумент в пользу того, что RX J0806+15 - двойная система с периодом 321.5 с.

gr-qc/0305051 Изменения в программе гравитационно-волновых исследований (Update on gravitational-wave research)
Author: L. P. Grishchuk
Comments: 18 pages including 8 figures. Invited contribution to be published in the first volume of "Astrophysics Update" (Praxis-Springer, 2003), see the website http://www.springer.de

Построенные и налаживаемые сейчас наземные лазерные детекторы гравитационных волн приближаются к запланированному уровню чувствительности. Теперь за ближайшие 1-2 года (непрерывной) работы они смогут зафиксировать редкое, но мощное событие - сближение и слияние двух черных дыр звездной массы в одной из близких галактик.

Более вероятно, что придется подождать несколько лет до запуска следующего поколения детекторов, чувствительность которых позволит регистрировать астрофизические источники гравитационных волн при самых осторожных предположения об мощности и частоте таких событий. А еще в этих дополнениях вы найдете информацию о реликтовых гравитационных волнах (в свете данных WMAP) и об их связи с инфляцией.

Мы будем стараться хотя бы перечислить интересные (для широкой публики) статьи, появившиеся в разделе physics (включая cross-listing).

cond-mat/0305150 Копирование ссылок порождает знаменитые статьи? (Copied citations create renowned papers?)
Authors: M.V. Simkin, V.P. Roychowdhury

Авторы статьи подметили, что большинство статей в списках литературы просто копируются из других статей. Это приводит к тому, что высокий уровень цитирования может быть достигнут простой статистикой, что и демонстрируется на примерах. В итоге все напоминает рассуждения Ферми про великих полководцев.

physics/0305048 Вычислительные вселенные (Computational universes)
Authors: Karl Svozil
Comments: 27 pages

"My name is Neo"

Очень интересная статья. Пересказать ее достаточно тяжело. Речь идет (на серьезном уровне) о, в некотором роде, сути Вселенной. Не является ли она в каком-то довольно общем смысле вычислительным устройством? Отсюда цитаты из Пифагора, Вольфрама, Матрицы и т.д.

"Почему математика столь эффективна?"-спрашивал Вигнер. Один из ответов может состоять в том, что математика - это суть нашего мира. Т.е. не просто "книга природы написана на языке математики", а "o theos arithmetizei".

Вернуться к началу страницы

Прочти первым то, что сейчас знают только профи!