Статьи недели
"Лучшие из лучших"
Инфляция и космологические возмущения
Вращение Be звезды Ахернар по данным VLTI-VINCI
Новое о темной материи
Полный Архив предыдущих выпусков.
Архив статей, вошедших в выпуски с 01 июля 2002 г. по 31 марта 2003 г.
Разделы архива (с апреля 2003 г.):
космология,
нейтрино,
космические лучи и гамма-астрономия,
галактики, АЯГ, квазары,
наша Галактика,
межзвездная среда,
звезды,
сверхновые,
остатки сверхновых,
черные дыры,
нейтронные звезды,
линзирование,
Солнце,
экзопланеты,
Солнечная система,
аккреция,
тесные двойные системы,
гамма-всплески,
гравитационные волны,
механизмы
излучения,
численное
моделирование,
динамика,
механика
методы обработки
данных,
МГД,
методы
наблюдений,
будущие наблюдательные проекты,
прочее.
Полезные астрономические ссылки.
Короткое эссе об электронных препринтах.
Обзорные статьи в astro-ph с 2001 г.
Авторы проекта
Сергей Попов
Михаил Прохоров
Поставьте у себя нашу кнопку!
Проект размещен на сайтах:
Вы может также разместить на своем сайте нашу ленту обзоров
Новости астрономии от ПРАО
Текущие открытия в ФЭЧ
Новости космонавтики
Новости от УФН
Информнаука
Перст
Подписка на рассылку обзоров на Subscribe.Ru
astro-ph за 16 - 21 июня 2003 года: избранные статьи
Горячие темы недели
На этой неделе в Архиве появилось множество статей, которые будут опубликованы в материалах 28-й Международной конференции по космическим лучам, которая пройдет в Цукубе (Япония) в начале августа.
Довольно правильная практика издавать труды конференции не через год-два после ее проведения, а несколько быстрее. Но чтобы сделать толковый том надо потрудиться, а на это требуется время. Поэтому логично собирать материалы до конференции, а не после. Именно так и поступили организаторы 28-й международной. Поэтому в Архиве появилось уже около полусотни статей, направленных в труды этой конференции. Набрав в поиске `International Cosmic Ray Conference' в графе "comments", можно легко вызвать все эти статьи и посмотреть, чем сейчас занимаются в этой науке.
Среди статей этой недели отметим работу, посвященную проблеме поиска экзотических событий, связанных с возможность образования микроскопических черных дыр и других экзотических объектов при взаимодействии высокоэнергичных частиц с атмосферой Земли.
Кроме того, мы выделили три статьи, посвященные установке GRAND. Никакие сверхинтересные научные результаты в этих статьях не представлены. Однако, сам проект (особенно если почитать его страницу) представляет некоторый интерес с точки зрения организации науки и не только.
Из статей, невошедших в этот выпуск, стоит упомянуть несколько статей
Москаленко и др., посвященных распространению космических лучей в Галактике,
а также работу "VHE gamma-rays From Extragalactic Large Scale Jets", в
которой, как ясно из названия, речь идет о производстве космических лучей
сверхвысоких энергий в джетах активных ядер галактик.
Authors: Alan H. Guth
Comments: 23 pages, 7 figures; to be published in "The Future of Theoretical Physics and Cosmology," eds: G.W. Gibbons, E.P.S. Shellard, and S.J. Rankin
Всем советуем прочитать эту статью. По сути это отредактированная стенограмма доклада на конференции, посвященной 60-летию Стивена Хокинга. Стиль изложения замечательный: с шутками и лирическими отступлениями. Гус, будучи одним из основателей теории инфляции, детально и интересно рассказывает об истории этих событий, происходивших около 20 лет назад. Можно непосредственно ощутить многие особенности работы "на линии фронта".
Вторая часть статьи посвящена новой работе Борде, Виленкина и Гуса, в которой они показали, что по крайней мере наиболее простые модели инфляции, будучи "вечными" в будущем, все-таки требуют "начала" в прошлом.
Некоторая часть работы, как следует из названия, посвящена первичным возмущениям (эта была проблема первой теории, предложенной Гусом, в дальнейших работах - прежде всего статьях Линде - эта проблема была решена). Т.о. более "продвинутым" читателям может быть интересно прочесть свежую оригинальную работу "Cosmological Perturbations in a Big Crunch/Big Bang Space-time", посвященную проблеме космологических возмущений.
Authors: A. Domiciano de Souza et al.
Comments: 5 pages, 3 figures, Accepted for Publication in A&A Letter
Одна из известных ярких звезд альфа Эридана - Ахернар - является т.н. Ве-звездой. Это звезды ранних спектральных классов, не являющиеся сверхгигантами и показывающие эмиссионные бальмеровские линии. Эти линии связаны с околозведной оболочкой. Важным свойством Ве-звезд является быстрое вращение.
В данной работе авторы используют VLT в режиме интерферометра, чтобы получить изображение Ахернара. Т.к. это близкая (44 парсека) немаленькая (около 12 радиусов Солнца) звезда, то такая задача вполне выполнима. Результат вы видите на рисунке.
Что удивительного в этом результате?
Звезда существенно сплюснута. Первое, что приходит в голову - мы видим не
звезду, а оболочку вокруг нее, истекающую с экватора, так что нет ничего
сверхпоразительного. Однако авторы показали (по данным ИК наблюдений и по
линии Аш-альфа), что оболочка не может вносить существенного вклада в их
наблюдения! Значит, мы все-таки видим звезду. Столь высокая сплюснутость
ставит некоторые проблемы перед стандартной теорией. Но к счастью в кустах
нас всегда ждет рояль: наготове менее стандартные теории, которые просто
учитывают более тонкие эффекты. В данном случае таким эффектом является
дифференциальное вращение звезды. По-видимому, теперь мы имеем первое столь
прямое указание на то, что по крайней мере для быстро вращающихся звезд
однородное вращение не подходит.
(см. также
пресс-релиз ESO.)
Authors: N. Lehner et al.
Comments: 30 pages, Accepted for publication in the ApJ
FUSE - The Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer. Запущен в 1999 г. Ультрафиолетовые миссии очень важны для решения многих уникальных задач. Среди них и исследования межзвездной среды.
Авторы представляют данные, полученные на основе анализа спектров 30 белых карликов и одного субкарлика, находящихся на расстояниях до 200 пк. Получены новые существенные данные по нашей локальной межзвездной среде (включая т.н. Местный пузырь). Одним из важных результатов является отсутствие молекулярного водорода в Местном пузыре. Кроме того, авторы приводят аргументы против недавней (менее 106 лет) вспышки сверхновой вблизи Солнца.
Authors: Steven Weinberg (Theory Group, Physics Department, University of Texas at Austin)
Comments: 7pages, Latex, no special macros Report-no: UTTG-02-03
(Стивен Вайнберг - классик современной космологии. Его книга "Гравитация и космология" долгие годы была лучшим учебником по космологии (она очень хороша и сегодня, но только в отношении классических разделов этой науки), а его брошюра "Первые три минуты" была научно-популярным бестселлером.)
Окружающий нас мир неоднороден в малых (по космологическим меркам) масштабам. Причина этого в том, что в далеком прошлом во Вселенной существовали небольшие возмущения. (Эти возмущения существовали "всегда" они восходят к квантовым флуктуациям на момент Большого взрыва.) Возмущения могли быть трех принципиально различных типов: плотности вещества (адиабатические), скоростей частиц (вихревые) и гравитационного потенциала (тензорные гравитационные волны). По мере расширения Мира вихревые возмущения убывают быстрее всего и на сегодняшний день не должны давать сколь-нибудь заметных проявлений (например в анизотропии реликтового излучения). Наблюдения этому теоретическому утверждению не противоречат. Адиабатические и тензорные моды должны присутствовать и сегодня. Согласно теории адиабатические моды существуют на любых угловых масштабах, а гравитационные волны (тензорные моды) только на достаточно крупных. Отношение вкладов адиабатических и тензорных мод на низких мультиполях важный и интересный космологический параметр.
В данной заметке выведена аналитическая формулы для затухания тензорных мод в мире заполненном, свободными нейтрино. Получен ряд интересных соотношений.
Authors: D.A.Schwartz et al.
Comments: 4 pages, 3 figures, to be published in the proceedings of the Bologna jet workshop, "The Physics of Relativistic Jets in the CHANDRA and XMM Era."
Космическая обсерватория Чандра позволяет вести наблюдения в мягком рентгеное с угловым разрешением лучше 0.5". Это позволяет рассмотреть во внегалактических рентгеновских джетах структуры с размером от нескольких килопарсек или от нескольких сотен килопарсек (в зависимости от удаления объекта).
В данной работе были изучены джеты четырех квазаров. Их рентгеновское излучение возникает в результате обратного Комптон-эффекта: релятивистские электроны в джетах сталкиваются с фотономи реликтового излучения. Эти наблюдения позволяют оценить поток кинетической энергии, переносимой веществом джета. Он составляет ~1046 эрг/с на расстоянии порядка сотен кпк от основания джета.
Рентгеновские изображения джетов квазаров
Authors: Daizo Maruta, Osamu Kaburaki
Comments: accepted for publication in ApJ
Что происходит с аккреционным диском, который пронизывается глобальным магнитным полем? Ход аккреции в нем контролируется одновременно двумя процессами - магнитным полем и вязкостью плазмы. Авторам данной работы удалось построить аналитическую модель для такого диска в адвекционно-доминированном случае (когда основная часть выделяемого в вязких процессах тепла переносится по радиусу потоком вещества, а не диффундирует поперек диска, как в стандартной модели). Силовые линии поля, поперечно пересекающие диск, порождают магнитный ветер - частицы вещества с поверхности диска ускоряются вдоль силовых линий. Вдоль оси вращения диска при этом образуются джетоподобные структуры. Все эти детали изображены на представленной схеме.
"Концептуальная схема" замагниченного аккреционного диска
Authors: Richard G. Bower, Michael L. Balogh
Comments: Invited review talk to be published in the Carnegie Observatories Astrophysics Series, Vol. 3: Clusters of Galaxies: Probes of Cosmological Structure and Galaxy Evolution, ed. J. S. Mulchaey, A. Dressler, and A. Oemler (Cambridge: Cambridge Univ. Press). 17 pages, Latex
Вспоминается мультфильм про попугая, мартышку, удава и слоненка, в котором они обсуждали сколько орехов составляют кучу. В данном обзоре авторы обсуждают разницу между группами и скоплениями галактик. На самом деле уже в последнем абзаце первого раздела (1.1) авторы дают определение группы и скопления (соответственно масса гало от 1013 до 1014 масс Солнца и более 1014). Затем обсуждается темп звездообразования в галактиках групп и скоплений в зависимости от их окружения, а также рассматриваются различные связанные с этим вопросы.
См. также статью "Nature and Environment of Very Luminous Galaxies", посвященную самым ярким галактикам. Для них свойственно быть окруженными более слабыми компаньонами, хотя при этом они не показывают жесткой корреляции с богатыми группами и скоплениями. По ярким галактикам можно отслеживать небольшие группы галактик, которые трудно обнаружить другими методами.
Authors: Maximo Ave, Eun-Joo Ahn, Marco Cavaglia, Angela V. Olinto
Comments: 4 pages. To be published in the Proceedings of the 28th International Cosmic Ray Conference
Многие наверное помнят дискуссии по поводу возможности создания микроскопических (и даже менее того, и слова-то подходящего нет) черных дыр на ускорителях. В природе это постоянно происходит само собой (имеются ввиду столкновения очень энергичных частиц) благодаря существованию космических лучей соответствующих энергий. Вопрос в том, какова она - "соответствующая энергия". Если это планковский масштаб, то забудьте и про ускорители, и про космические лучи. Но в современных многомерных теориях масштаб оказывается куда как меньше планковского: речь идет всего лишь о ТэВах. Такие лучи мы видим, точнее видим т.н. широкие атмосферные ливни (ШАЛы), порождаемые этими частицами.
Авторы обсуждают, как можно попытаться увидеть (или закрыть) эффекты, связанные с распадом объектов, образующихся при взаимодействии космических лучей сверхвысоких энергий с частицами в атмосфере Земли. Например, если образуется очень маленькая черная дыра, то она будет тут же "испаряться", и, соответственно, мы будем видеть продукты этого "испарения". Оказывается, что несмотря на всю экзотику отличить распад экзотического объекта от обычных реакций не так-то и просто. Но можно. Авторы показывают, какие особенности будут "выдавать" распад гравитационных объектов. Правда, в этой короткой заметке они не обсуждают, на каких установках можно провести решающие наблюдения...
Обсуждая связь экзотической фундаментальной физики и астрономии высоких энергий, отметим, что наблюдения частиц высоких энергий потенциально могут давать важную информацию об очень многих фундаментальных процессах на больших энергетических масштабах. В частности, есть важные астрономические пределы на возможное нарушение лоренц-инвариантности. Но лабораторные физики тоже не отстают: см. статью "Tests of Lorentz Invariance Using a Microwave Resonator: An Update".
Authors: P.Wolf et al.
Comments: 6 pages, 2 figures, to appear in Proc. of the 2003 joint IEEE FCS/EFTF meeting, to appear in Proc. of the 2003 Rencontres de Moriond
Эксперимент сводился к следующему: в лаборатории были установлены кольцевой сапфировый криогенный резонатор с собственной частотой примерно 12 МГц и находящийся с ним в резонансе водородный мазер, частота которого умножалась на 10. Вся эта система находилась на Земле, т.е. ее скорость относительно "неподвижного" реликтового фона периодически изменялась. При нарушении лоренц-инвариантности наблюдались бы измерения глубины резонанса в данной системе. Этого обнаружено не было, зато удалось получить самые сильные ограничения на возможную величину подобного нарушения.
Обратите внимание также на статью astro-ph/0306344, где рассматриваются другие эффекты, не предусмотренные обычной теорией относительности.
Authors: J.Hjorth et al.
Comments: 19 pages, 3 figures
Первой сверхновой, вспышку которой связали с гамма-всплеском, была близкая сверхновая SN 1998bw (а гамма-всплеск - GRB980425). Красное смещение у 1998bw было равно z=0.0085, что соответствует расстоянию ~37 Мпк. После этого события проявления сверхновых стали "обнаруживать" у многих других гамма-всплесков. (Слово обнаруживать взято в кавычки потому, что во всех случаях обнаруживались не более чем "указания на присутствие сверхновых", смотри, например, АНКу от 21 июня 2003 г.) Со сверхновой 1998bw были и другие проблемы: 1) небольшое, но значимое, несовпадение положения рентгеновского ореола гамма-всплеска со сверхновой; 2) если данная ассоциация верна, то полная энергия всплеска (при изотропии его излучения) составляла бы всего ~8.1047 эрг, что на несколько порядков меньше, чем у самого слабого всплеска с измеренным расстоянием.
Всплеск GRB030329 оказался вторым (а может быть первым) по близости к нам. Его красное смещение, измеренное авторами данной статьи на эшеле-спектрографе телескопа VLT (диаметром 8 м), оказалось равным z=0.1685, что соответствует расстоянию ~810 Мпк при WL=0.7 и H0=70 км/с/Мпк. Энергия этого всплеска была вполне типичной ~9.1051 эрг (в диапазоне энергий 30-400 кэВ при изотропном излучении).
С помощью телескопа VLT была прослежена спектральная эволюция оптического ореола GRB030429 в интервале 5-30 дней после всплеска. Первые спектры (3 и 8 апреля) имеют почти степенной вид, но по мере затухания ореола спектр становился все более похож на спектр сверхновой 1998bw (на поздней стадии). Этот факт не доказывает связи GRB030429 со вспышкой сверхновой, но является сильным аргументом в пользу данной идеи. Еще один аргумент - совпадение предполагаемого момента вспышки сверхновой с гамма-всплеском.
Спектры оптического ореола гамма-всплеска GRB 030429
Статья будет опубликована в журнале Nature 423, 847-850 (2003).
Authors: John Kormendy
Comments: 20 pages, 5 figures + 2 tables embedded as figures, LaTeX2e with wrapping fixed, uses ociwsymp1.sty; To appear in "Carnegie Observatories Astrophysics Series, Vol. 1: Coevolution of Black Holes and Galaxies," ed. L. C. Ho (Cambridge: Cambridge Univ. Press)
Наиболее точные определения масс темных объектов в центрах галактик
получаются по наблюдениям звезд, вращающихся близко от них.
В статье дается исчерпывающий обзор по поиску сверхмассивных черных дыр
этим методом. Сейчас есть уже несколько галактик (включая нашу и М31),
в которых на основании данных наблюдений можно исключить скопление темных
объектов типа коричневых карликов или компактных остатков.
Фактически, это означает, что мы имеем дело с черными дырами (или, можно
процитировать Кипа Торна: "Черная дыра - это самая консервативная
гипотеза").
Authors: Christopher M. Hirata and Uros Seljak
Comments: 27 pages, 8 figures
Слабое гравитационное линзирование напрямую связано с распределением масс во Вселенной (как видимого вещества, так и темной материи). Именно поэтому данный вопрос так привлекает космологов сегодня.
Однако, если смотреть через линзу на однородный фон, то никаких изменений заметить не удастся. Причем это утверждение совершенно не зависит от свойств линзы, она может быть собирающей или рассеивающей, стеклянной или гравитационной.
Влияние линзы можно заметить только на неоднородном фоне, при этом желательно знать как этот фон выглядел изначально, чтобы заметить появившиеся искажения. В этом смысле реликтовый фон (с его незначительными флуктуациями температуры) очень неудачный объект для подобных наблюдений. Ситуация становится существенно лучше, если у реликтового излучения наблюдается не только поток (или температура), но и поляризация.
Все эти вопросы подробно, четко и достаточно строго рассмотрены в данной работе.
Authors: C. D'Andrea, J. Poirier
Comments: To be presented at the XXVIII International Cosmic Ray Conference, Tsukuba, Japan
Authors: J. Poirier et al.
Authors: J. Poirier et al.
Начинать читать лучше именно с третьей статьи (astro-ph/0306371), в которой собственно описан эксперимент. GRAND - это небольшая установка из 64 станций по восемь камер каждая, размещенных на площади 100 на 100 метров. Эксперимент работает с 1996 г. Основным достоинством, по мнению создателей установки, является хорошее (для данного диапазона) угловое разрешение, достигаемое благодаря проволочным камерам (за разработку этих устройств в 1992 г. Шарпак получил Нобелевскую премию). Собственно, ничего выдающегося в самой установке нет. Просто, на наш взгляд, она является показательным примером небольших недорогих экспериментов, которых существует достаточно много. (Полная стоимость, указанная на странице проекта, порядка миллиона долларов. Сейчас проект ищет частное спонсорство, потеряв поддержку Национального Научного Фонда. Основные текущие расходы на поддержку установки, составляющие около 200 долларов в неделю, связаны с использованием аргона.) В первых двух статьях приводятся примеры, что может давать такая установка (кроме студенческого практикума).
В первой статье описана регистрация мюонного события, связанного с солнечной вспышкой 15 апреля 2001 г.
Во второй - описывается поиск совпадений событий, зарегистрированных GRANDом, с гамма-всплесками BATSE. Ни одного совпадения не обнаружено (самый сильный кандидат - на уровне 2.7 сигма).
Повторимся, ничего выдающегося в этих достижениях нет. Но, возможно, кому-то будет интересно почитать про работу небольших установок в США.
Authors: A. C. S. Readhead, T. J. Pearson
Comments: To appear in Carnegie Observatories Astrophysics Series, Vol. 2: Measuring and Modeling the Universe, ed. W. L. Freedman (Cambridge: Cambridge Univ. Press); 21 pages; low-quality figures
Радиоинтерферометры уже хорошо зарекомендовали себя при наблюдении реликтового фона. Они прекрасно работают на малых угловых масштабах, при этом данные приборы позволяют регистрировать как полный поток радиации, так и ее поляризацию.
Схема радиоинтерферометра
На сегодняшний день действуют три интерферометрических установки для исследования космического микроволнового фона: CBI - Cosmic Background Imager (установлен на высоте 5080 м в Чилийских Андах), DASI - Degree Angular Scale Interferometer (установлен на южном полюсе) и VSA - Very Small Array (на обсерватории Тенериф). Параметры установок достаточно похожи. В обзоре вы найдете их подробное описание, а также теорию наблюдений на подобных интерферометрах.
Внешний вид интерферометра CBI
Authors: N.Rambaux, E.Bois
Comments: 15 pages, 14 figures, 3 tables, submitted to A&A
До 1965 года считалось, что Меркурий обращается вокруг Солнца синхронно (подобно Луне вокруг Земли, орбитальный и осевой периоды при этом равны). В 1965 году было показано, что это не так, Меркурий обращается вокруг Солнца в спин-орбитальном резонансе 3:2 (осевой период - 58.656 дня, орбитальный - 87.969 дня). Этот неожиданный резонанс связан с ненулевым эксцентриситетом орбиты Меркурия и существенной асимметрией самой планеты. Данные, полученные космическими аппаратами MESSENGER и BepiColombo, позволили построить новую более точную теорию движения Меркурия. Эта теория позволяет предсказать его либрации. В движении планеты выявлены два собственных периода (15.847 и 1066 лет) и вековой резонанс (на частоте 278898 лет).
Схема возникновкемя 3:2 спин-орбитального резонанса Меркурия
Authors: M.R. Zapatero Osorio et al.
Comments: A&A, accepted for publication
В бурых (коричневых) карликах не идут основные термоядерные реакции (т.е. не горит водород, легкие элементы, типа Li, в этих объектах могут выгорать), время тепловой релаксации бурых карликов огромно. Можно ли ожидать, что в них возможна какая-то переменность?
Авторы данной статьи провели фотометрию молодого (1-8 млн. лет) бурого карлика S Ori 45 из скопления sigma Orionis в полосах I и J. Была обнаружена переменность с амплитудой 0.03-0.08m и периодом 2.5-3.6 часа в обоих фильтрах. Причины подобной модуляции могут быть различными, но скорее всего это вращение. В одном из сеансов наблюдений была зарегистрирована быстрая модуляция с периодом 46.4+/-1.5 мин, природа которой совершенно не понятна.
Authors: Jeremiah P. Ostriker, Paul J. Steinhardt
Comments: 18 pages, 5 figures
Безусловно, лучшие популярные статьи пишутся крупными авторитетными учеными, имеющими опыт и талант популяризаторства. Острайкер и Штейнхард безусловно относятся к их числу. Данная статья (без опознавательных знаков) представляет собой популярный обзор, посвященный темной материи. Авторы начинают с самого начала, с азов, продвигаясь постепенно к основной теме статьи:"как по данным о галактиках можно получить важную информацию о свойствах темной материи".
Authors: Hiroyuki Nakano et al.
Comments: 17 pages, 9 figures. Submitted to Phys. Rev. D
Если как-то возмутить форму черной дыры (такое происходит при падении на черную дыру или близком пролете массивного тела, при слиянии двух черных дыр и т.п.), то черная дыра будет стремиться в равновесному состоянию, а "избавиться от возмущений" она сможет единственным доступным ей способом - с помощью испускания гравитационных волн. Возмущение распадается на ряд фундаментальных мод - собственных колебаний черной дыры. Подобное излучение от черной дыры называется "звоном". Амплитуда таких колебаний может быть достаточно велика для регистрации на лазерных интерферометрах. Причем обнаружение подобного гравитационного излучения будет прямым доказательством существования черных дыр.
Авторами данной статьи построено семейство шаблонов - теоретических профилей сигналов - для эффективного поиска "звона" черных дыр.