До сих пор крупнейшими полноповоротными радиотелескопами в мире были немецкий Эффельсбергский радиотелескоп и американский Грин-Бэнк с тарелками по 100 м. Китай намерен обойти эти инструменты, начав строить монстра со 120-м полностью управляемой антенной. Телескоп будет следить за планетами и астероидами Солнечной системы. Полноповоротная конструкция позволит делать это в любой точке неба над горизонтом в любое время дня.

Полноповоротные антенны массива радиотелескопа VLA в США. Источник изображения: wikipedia.org

В лице радиотелескопа в Хуадяне на северо-востоке Китая (провинция Цзилинь) планетарная оборона получит впечатляющее подкрепление. С тех пор как обрушился 300-м радиотелескоп Аресибо в Пуэрто-Рико, который также выполнял функцию планетарного радара, следящих за околоземными астероидами радиотелескопов осталось не так много.

Сегодня самая большая сплошная тарелка у китайского радиотелескопа FAST, диаметр которой достигает 500 м. Но она создана в виде так называемой земляной чаши — в естественном углублении в земле и ограниченна в наведении на объекты и в слежении за ними. Такая антенна сама не поворачивается, это происходит с помощью подстройки фаз радиосигнала. Поворотный телескоп в этом плане — это верх гибкости, но его стоимость оказывается запредельной, поскольку нужны механизмы и противовесы, чтобы обеспечивать все степени свободы движения для гигантской антенны.

Место для строительства телескопа выбрано в мае 2024 года. К сегодняшнему дню фундамент сооружения отчасти уже залит. Ввод радиотелескопа в строй ожидается в 2028 году. Работы курирует Китайская академия наук (CAS).

Учёные впервые открыли факт бомбардировки Земли электронами заоблачных энергий. Такое могло произойти только в случае относительно близкого источника излучения. С наибольшей вероятностью это могла быть одна или несколько нейтронных звёзд. Установить точное направление на источник нельзя — электроны легко следуют изгибам магнитных линий и могли прилететь на Землю откуда угодно.

Художественное представление пульсара. Источник изображения: NASA

Открытие сделала группа европейских учёных на основе данных, собранных за 10 лет наблюдений обсерваторией High Energy Stereoscopic System (HESS) в Намибии. Доля электронов в потоке космических частиц едва достигает 1 %. Их нелегко засечь в шуме и среди других регистраций. Также следует учитывать, что напрямую прилетевшие из космоса частицы на Земле засечь нельзя. Они сталкиваются с атомами атмосферных газов и вызывают ливень из их обломков, которые регистрируются приборами и это даёт возможность восстановить картину того, что прилетело на самом деле.

Энергии электронов традиционно маленькие — порядка сотен гигаэлектронвольт. В данных обсерватории HESS были обнаружены электроны с энергией 40 ТэВ, что на порядки выше обычного. Важно отметить, что источник этих высокоэнергичных частиц не мог быть слишком далёким, поскольку электроны быстро теряют энергию при путешествии по Вселенной.

Расчёты показали, что частицы испустил неизвестный объект в пределах нескольких тысяч световых лет от Земли. На подобное действие способны нейтронные звёзды — компактные объекты с чрезвычайно сильными магнитными полями (пульсары, если точнее). Поскольку точное направление на источник установить невозможно, остаётся только догадываться, была ли это одна звезда или несколько.

Сделанные космической обсерваторией им. Джеймса Уэбба открытия в ранней Вселенной заставили учёных усомниться в основах современной космологии. В частности, «Уэбб» обнаружил в ранней Вселенной необъяснимо большие чёрные дыры, которые не должны были развиться в процессе эволюции звёзд. Объяснить наблюдаемое несоответствие можно в том случае, если чёрные дыры появились не после смерти первых звёзд, а раньше их — через доли секунды после Большого взрыва.

Художественное представление двух сближающихся чёрных дыр. Источник изображения: NASA

Идею рождения миниатюрных чёрных дыр или «семян» вскоре после Большого взрыва в своё время высказал физик Стивен Хокинг (Stephen Hawking). Они и сегодня могут находиться во Вселенной, медленно испаряясь в процессе излучения Хокинга. Но, ни одну миниатюрную чёрную дыру учёные так и не смогли обнаружить, как, собственно, и гипотетическое излучении Хокинга. Тем не менее, если «Уэбб» обнаруживает через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва сверхмассивные чёрные дыры, то теория Хокинга лучше других аргументов объясняет, почему так может быть.

Часть затравок чёрных дыр могла попасть в подходящие условия, где концентрация вещества была достаточно большой, чтобы эти объекты быстро набирали массу параллельно с эволюционирующей Вселенной на самых ранних этапах её жизни, доказали учёные. Сверхмассивные чёрные дыры образовались не из звёзд (хотя некоторые — вполне), а эволюционировали параллельно первым звёздам. И как только Вселенная развеяла мрак в эпоху реионизации, она явила последующему взгляду не только первые звёзды и галактики, но также сформировавшиеся сверхмассивные чёрные дыры.

Представившая свои выводы группа астрономов считает, что сделанные ими выкладки должны побудить учёных изменить модели эволюции звёзд, галактик и, собственно, чёрных дыр, а затем проверить эти модели наблюдениями. Возможно, со временем так и произойдёт. Пока работа «Уэбба» — это пиршество для наблюдателей. Теоретики ждут наработки большего объёма материала и пока лишь скептически улыбаются.

В понедельник — 25 ноября — астероид 2024 PT5 удалился от Земли и перестал считаться условной второй Луной. Объект размерами около 11 м в поперечнике был привлечён гравитацией планеты 29 сентября 2024 года и провёл с ней бок обок неполных два месяца. За это время астрономы ближе познакомились с 2024 PT5 и пришли к выводу, что это может быть осколок Луны. Получается, что 2024 PT5 вернулся к своим родителям.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.1/3DNews

Объект 2024 PT5 входит в группу астероидов Арджуны. Они движутся вокруг Солнца по орбите, близкой к орбите Земли и, в общем, считаются околоземными объектами. Наблюдение за 2024 PT5 выявило достаточно быстрый период его вращения — менее часа, что происходит в том случае, когда астероид рождается в результате ударного воздействия. Это открытие дало повод предположить, что астероиды Арджуна возникли в результате бомбардировки Луны крупными небесными телами. На поверхности спутника много крупных кратеров, поэтому такая возможность не должна удивлять.

По мнению учёных, чтобы 2024 PT5 мог считаться «маленькой луной» он должен был приблизиться к Земле на расстояние 4,5 млн км, имея при этом постоянную скорость около 3540 км/ч. В конце сентября 2024 года астероид 2024 PT5 полностью соответствовал этим условиям. Он стал временной маленькой луной нашей планеты, застряв у планеты на 56,6 дней. В NASA, что интересно, не склонны считать 2024 PT5 даже временным спутником Земли. Он никогда не был захвачен земным притяжением и как прилетел, так и полетел дальше.

Тем не менее, в NASA продолжат следит за этим объектом силами и средствами планетарной обороны. Астероид 2024 PT5 снова приблизится к Земле 9 января 2025 года. Агентство обещает держать объект «на мушке» 70-м антенны радара Goldstone Solar System Radar в Калифорнии. После этого «мини-луна» уйдёт из околоземного пространства на 30 лет.

Не секрет, что галактики могут сталкиваться, что ведёт к изменениям в ландшафте Вселенной и к эволюции самих галактик. Изучение последствий таких явлений позволит лучше понять основополагающие процессы мироздания и повысит точность прогнозирования. Интереснейшим объектом в этом плане остаётся самый опасный «перекрёсток» во Вселенной — так называемый Квинтет Стефана, где галактики сталкивались раньше и сталкиваются теперь.

Комбинированные данные. Источник изображения: William Herschel Telescope Enhanced Area Velocity Explorer

Интерес к Квинтету Стефана — группе из четырёх взаимодействующих галактик (пятая случайно оказалась в кадре) — подчёркивается тем, что «Джеймс Уэбб» запечатлел этот объект в своей самой первой сессии научных снимков, как только приступил к научной работе. Ранее Квинтет Стефана снимали другие оптические и радиотелескопы. Последние дают наиболее полное представление о распределении газа и пыли в области столкновения и поведении фронта ударной волны от столкнувшихся гало галактик.

В новой работе учёные объединили данные с радиотелескопов Low Frequency Array (LOFAR), Very Large Array и спектрометра William Herschel Telescope Enhanced Area Velocity Explorer (WEAVE) на телескопе им. Уильяма Гершеля в Ла-Пальме (Испания) с изображениями «Джеймса Уэбба». Общие данные помогли в деталях воспроизвести место «аварии», в ходе которой галактика NGC 7318b на скорости 3,2 млн км/ч врезалась в останки предыдущих столкновений. Скорость фронта ударной волны оказалась настолько большой, что смогла сорвать электроны с орбит атомов межзвёздного газа и пыли. Возникли области плазмы, которые хорошо видны в данных радиотелескопов и на спектрометре.

«С момента своего открытия в 1877 году Квинтет Стефана пленил астрономов, потому что он представляет собой галактический перекрёсток, где прошлые столкновения между галактиками оставили после себя сложное поле обломков, — заявила Марина Арнаудова, руководитель группы и исследователь из Университета Хартфордшира. — Динамическая активность в этой группе галактик теперь возобновилась из-за того, что галактика пронеслась сквозь неё с невероятной скоростью более 2 миллионов миль в час (3,2 миллиона км/ч), что привело к чрезвычайно мощному удару, очень похожему на звуковой удар реактивного истребителя». Только этот «истребитель» двигался в 800 раз быстрее обычного...

Квинтет Стефана на кадрах «Уэбба»

«Наряду с деталями удара и разворачивающегося столкновения, которые мы видим в Квинтете Стефана, эти наблюдения дают замечательный взгляд на то, что может происходить в формировании и эволюции едва различимых слабых галактик, которые мы видим на пределе наших текущих возможностей», — добавил другой автор работы.

Для роботизированного спектрометра WEAVE это было первое наблюдение. Прибор начал работать с 2022 года и с тех пор занимает 70 % времени наблюдений телескопа, на который установлен. С его помощью ожидается множество новых открытий.

Предсказанное 110 лет назад Эйнштейном гравитационное линзирование было подтверждено наблюдением через четыре года после публикации его работы. Это было сделано благодаря наблюдению искривления света звёзд гравитацией Солнца во время затмения. Десятилетия спустя, с появлением более совершенных телескопов, гравитационное линзирование стало популярным инструментом для изучения Вселенной. Но до недавнего времени никто не видел такого феномена, как «зигзаг Эйнштейна».

Источник изображений: Frédéric Dux

Началось всё с того, что астрономов заинтересовал далёкий квазар J1721+8842. Его первые наблюдения были проведены в 2017 году с помощью панорамного обзорного телескопа и системы быстрого реагирования (Pan-STARRS), расположенной в обсерватории Халеакала на Гавайях. Объект демонстрировал явление гравитационного линзирования, представ на снимках в четырёх экземплярах.

Как объяснил ещё в 1915 году Эйнштейн, материя тесно связана с пространством-временем. Массивные объекты искажают пространство-время, заставляя свет следовать этим изгибам. Изгибы, как линзы, фокусируют и направляют свет, отчего на снимках телескопов один и тот же объект будет двоиться, троиться и быть видимым одновременно в разных точках пространства. Чаще всего наблюдаются одиночные гравитационные линзы. Может быть, потому что их проще обнаружить? Но иногда возникают причудливые явления, такие как крест или кольцо Эйнштейна, когда фокусирующая свет далёкого объекта масса (галактика или скопление галактик вместе с собранной вокруг них тёмной материей) располагаются точно выверенным образом по отношению к объекту.

Квазар J1721+8842 оказался одним из таких уникальных объектов. А подключение к его наблюдению телескопа «Уэбб» сделало открытие поистине редким и первым в истории. Чувствительность «Уэбба» позволила выявить ещё две копии далёкого квазара — всего шесть. Оказалось, что свет от квазара, расположенного на удалении 11 миллиардов световых лет от нас, преломляется двумя массами — он дважды гравитационно линзируется. Сначала его свет преломляется далёкой галактикой на удалении 10 миллиардов световых лет, а затем более близкой к нам галактикой на расстоянии 2,3 миллиарда световых лет от Земли. Все три объекта выровнены таким образом, что свет от квазара как бы совершает зигзаг в пространстве-времени, отклоняясь сначала одной галактикой, а затем другой. Такого эффекта ещё никто не наблюдал.

Копии квазара обозначены буквами, дуги — это копии далёкой галактики (она тоже «размножилась»), в центре — ближняя галактика

Более того, уникальное расположение линзирующих масс и источника света (квазара) позволяет одновременно провести два измерения — установить ограничения на определение постоянной Хаббла и ввести ограничения в уравнения для оценки тёмной энергии. Обычно можно либо одно, либо другое. Одновременная оценка обеих спорных величин даст науке больше, чем другие измерения.

Что касается постоянной Хаббла, то есть намёки на то, что её величина отличается в местной Вселенной и в ранней. Относительно тёмной энергии вообще мало что понятно. Она «расталкивает» объекты во Вселенной и чем они дальше друг от друга, тем быстрее разлетаются в стороны. Две точки преломления света от J1721+8842 на разных концах Вселенной — это удобная возможность поискать отличия. Впрочем, учёные предупреждают, что выводы делать рано. Сначала необходима углублённая работа теоретиков с учётом полученных данных, а на это могут уйти годы.

Чилийским астрономам удалось сфотографировать «крупным планом» гигантскую умирающую звезду WOH G64 за пределами нашей галактики. Звезда, которая примерно в 1500 раз больше нашего Солнца, находится на расстоянии 160 000 световых лет от Солнечной системы. Она расположена внутри Большого Магелланова Облака, небольшой галактики, которая вращается вокруг Млечного Пути.

Художественное изображение звезды в газо-пылевом «коконе». Источник изображений: ESO

Ранее считалось, что для получения чёткого изображения звезды на таком удалении от Земли требуется телескоп диаметром не менее 100 метров. Астрономы Европейской южной обсерватории (European Southern Observatory, ESO) опровергли этот постулат, объединив в единое изображение информацию с четырёх 1,8-метровых телескопов.

Эти приборы являются частью Очень Большого Телескопа-Интерферометра (Very Large Telescope Interferometer, VLTI), построенного ESO в горах Серро Параналь на севере Чили на высоте 2635 метров. Эксперимент дал учёным уникальную возможность увидеть процессы, происходящие в конце жизненного цикла звезды.

«WOH G64 наблюдалась с помощью инструмента VLTI GRAVITY на длине волны 2,0–2,45 мкм. Нам удалось получить изображение внутренней околозвёздной среды WOH G64 — первое интерферометрическое изображение RSG за пределами Млечного Пути», — сообщили учёные в своём отчёте.

«Эта звезда, WOH G64, даёт нам вполне реальную возможность исследовать, что делает звезда, предположительно, непосредственно перед взрывом сверхновой, — рассказала астроном Университета Андреса Белло Кейити Онака (Keiichi Ohnaka). — “Непосредственно перед” в астрономическом смысле. Не сегодня, не на следующей неделе и не в следующем году».

Может пройти от 10 000 до 100 000 лет, прежде чем WOH G64 превратится в сверхновую, если это вообще произойдёт. Учёные уверены, что вероятность такого исхода весьма велика. Звезда окружена туманным яйцевидным коконом, который, как предполагает Онака, состоит из газа и частиц пыли, которые звезда испускает перед своей гибелью.

Главным доводом в пользу теории о близкой, по космическим меркам, гибели звезды является снизившаяся яркость её свечения по сравнению с давними наблюдениями. Онака полагает, что звезда за последние десятилетия стала выбрасывать всё больше и больше газа и частиц пыли, что снизило её яркость. Период потускнения может оказаться временным, но чаще всего звёзды уже никогда не возвращаются к исходному состоянию.

В последние годы астрономы научились с высочайшей точностью измерять содержание металлов в звёздах. Быстро выяснилось, что даже у звёзд из одного молекулярного облака есть сильные отличия в химическом составе, что можно объяснить только загрязнением от сторонних источников. Таким источником назвали землеподобные планеты с ультракороткими орбитами и доказали это с помощью моделей.

Художественное представление звезды с планетой на сверхкороткой орбите. Источник изображения: NASA

Родственные звёзды рождаются в одном и том же гигантском молекулярном облаке (GMC), хотя это не обязательно двойные системы. Следовало бы ожидать, что такие звёзды будут иметь весьма близкую металличность, хотя ни одно GMC-облако не является полностью однородным и небольшие различия обычны для звёзд, которые формируются в общей области звездообразования. Но когда различия, всё-таки, заметны, должно быть какое-то иное этому объяснение.

Новое исследование под названием «Загрязнение металлами солнцеподобных звёзд в результате разрушения планет со сверхкоротким периодом» предполагает, что источником обнаруживаемых несоответствий являются скалистые планеты. Авторами являются учёные из Северо-Западного университета (Northwestern University) и Корнельского университета (Cornell University). Исследование загружено на сайт arxiv.org и отправлено в сеть журналов AAS.

Ультракороткопериодические экзопланеты (USP) вращаются вокруг своих звёзд очень близко и обычно совершают полный оборот всего за несколько часов. Они имеют состав, аналогичный земному, и редко имеют радиус более двух земных. Их происхождение до конца не ясно. Они могли сформироваться дальше, а затем мигрировать ближе к своей звезде, или это могли быть остатки гораздо более крупных планет, которые потеряли свою атмосферу из-за звёздного излучения.

Одна из проблем в том, что планеты класса USP обнаружены примерно у 0,5 % солнцеподобных звёзд. С другой стороны, с учётом различий в металличности звёзд «из одного лукошка», такие планеты могут просто быстро поглощаться своими звёздами и, следовательно, загрязнять их металлами.

«Короткопериодические экзопланеты потенциально уязвимы к разрушению приливами и поглощению их звёздами-хозяевами», — пишут авторы. Исследования показывают, что от 3 % до 30 % солнцеподобных звёзд главной последовательности (FGK) поглотили скалистые планеты массой от 1 до 10 масс Земли.

Авторы разработали модель, позволяющую предсказать количество образующихся USP и время, необходимое для их поглощения. Предложенная модель может воспроизводить как наблюдаемую низкую встречаемость USP у солнцеподобных звёзд, так и их металличность от загрязнения. Модель показывает, что чаще всего поглощения происходят в компактных многопланетных системах и, часто, это происходит при миграции планет при переходе с более вытянутой орбиты на близкую круговую. В общем случае модель предсказывает, что планета поглощается звездой в промежутке от 100 млн до 1 млрд лет после формирования.

Эйнштейн окончательно сформулировал осенью 1915 года свои уравнения о связи материи, пространства и времени. С тех пор учёные провели немало наблюдений, пытаясь либо доказать, либо опровергнуть их применимость к нашей Вселенной. Наука ко всему относится со скепсисом, и это двигает её вперёд. Если однажды окажется, что Эйнштейн в чём-то ошибался, то это станет возможностью открыть новую физику, но пока это никому не удалось.

Моделирование космической паутины — нитей и скоплений тёмной материи, собирающие галактики вместе. Источник изображения: TNG

Строго говоря, уравнения Эйнштейна применительно к нашей Вселенной решил российский и советский учёный Александр Фридман в 1922 году. Потому нашу Вселенную можно справедливо называть «фридмановской». Она «пылевая» и нестатичная, что означает равномерное распределение материи (любая звезда или даже галактика на её масштабе будет выглядеть пылинкой) и расширение с ускорением. Сам Эйнштейн не предполагал, что такое возможно. Когда он выводил свои уравнения, никто, включая его самого, не знал о тёмной материи, тёмной энергии, чёрных дырах и других феноменах. Однако всё это нашло отражение в решениях его уравнений. Учёные продолжают пытаться найти в них изъяны, но пока безуспешно.

Сегодня уравнения Эйнштейна и его Общая теория относительности подверглись самому суровому испытанию за всё время. Учёные проанализировали первый год работы прибора DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) собирающего данные с 2019 года о галактиках и квазарах примерно с 3 млрд лет после Большого взрыва. Первый обзор по проекту был опубликован в апреле 2024 года. Сейчас ведётся подготовка обзора за первые три года работы прибора, а всего предусмотрено пять лет наблюдений. Полученные данные позволяют дать точную оценку скорости формирования галактик на глубину до 11 миллиардов лет назад. Это даёт учёным динамическую карту распределения масс по Вселенной, которое также можно рассчитать по уравнениям Эйнштейна.

На днях на сайте препринтов arXiv опубликованы три новые работы, отправленные на рецензирование, в которых даётся оценка выводов из Общей теории относительности в соответствии с распределением 6 млн галактик за 11 млрд лет истории Вселенной, полученных из годичного обзора DESI. Значимых расхождений в распределении масс между наблюдениями и расчётами по Эйнштейну нет.

Также новые выводы учёных позволили ограничить по верхнему пределу массу нейтрино и закрыть некоторые из альтернативной теории гравитации. Эйнштейн по-прежнему прав в определении точной зависимости между материей, пространством и временем. Вселенные не выбирают. Нам досталась такая: с абсолютной скоростью света, с ускоренным расширением и одинаковым пространством по всем направлениям.

Во время солнечных затмений мы видим солнечную корону — яркий ореол вокруг Луны, заслоняющей в такие моменты Солнце. Это светится разреженная внешняя атмосфера звезды с плотностью вакуума и температурой в миллионы градусов — корона Солнца. У чёрных дыр должна быть своя корона, но увидеть её практически нереально, зато возможно обнаружить её присутствие и определить форму.

Художественное представление диска аккреции у чёрной дыры. Источник изображения: NASA

Поиски короны чёрной дыры помогут в определении типов квазаров — активных ядер галактик. Чёрная дыра — это не тот объект, который можно рассматривать в телескоп и делать заключения об увиденном. Строго говоря, чёрные дыры — это всё ещё гипотеза. Неслучайно при присуждении Нобелевской премии по физике в 2020 году за открытие чёрной дыры в центре нашей галактики комитет осторожно написал об открытии «компактного астрофизического объекта», а не о чёрной дыре. Корона чёрной дыры — это ещё более эфемерное явление, чем существование самих чёрных дыр.

Где же у чёрных дыр корона? Известно, что чёрные дыры окружены веществом, которое формирует форму диска или тора в плоскости вращения дыры. Чем ближе вещество к горизонту событий чёрной дыры, тем быстрее оно вращается в диске и тем сильнее нагревается от трения и гравитации. Это уже зона аккреции, из которой вещество падает на чёрную дыру. И где-то на его внутреннем краю вещество превращается в нагретую до миллиардов градусов плазму. Эта сверхразогретая плазма и есть корона чёрной дыры. Другое дело, что обнаружить её и определить форму оказалось непросто.

Если диск аккреции направлен на нас своей плоскостью, то излучение короны в виде рентгеновских лучей теряется в общем излучении чёрной дыры (фактически — в излучении диска аккреции, ведь горизонт событий чёрной дыры никакой свет не покидает). При взгляде на диск аккреции сбоку свет от его центральной области блокируется более холодным веществом по краям. Но, как оказалось, не в случае короны чёрной дыры. Рентгеновское излучение от плазмы короны оказалось способным переотражаться в «бублике» газопылевого диска вокруг чёрной дыры таким образом, чтобы добираться до земного наблюдателя даже при взгляде с торца.

Учёные изучили дюжину таких «затемнённых» чёрных дыр, включая Cygnus X-1 и X-3 в Млечном Пути и LMC X-1 и X-3 в Большом Магеллановом Облаке, подняв данные обсерватории NASA Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE), и выяснили, что во всех случаях геометрия и поведение короны у чёрных дыр совпадают. Исходя из этого, геометрия и физика короны должна быть одинаковой как у чёрных дыр звёздной массы, так и у сверхмассивных чёрных дыр. Это означает, что можно собрать больше данных, в том числе, о квазарах, которые, как правило, слишком яркие, что само по себе является помехой для их изучения и любой новый способ исследования будет полезен.

В марте 2021 года в далёкой-далёкой галактике была зарегистрирована вспышка, которую приняли за сверхновую и присвоили ей индекс 2021hdr. Через год там снова полыхнуло. А когда данные начала собирать установка для поиска транзиентов им. Цвикки в Паломарской обсерватории, вспышки стали фиксироваться каждые 60–90 дней. Сверхновые так себя не ведут. Эту «дискотеку» вселенских масштабов устроило что-то другое, и ответ вскоре нашёлся.

Художественное представление слияния пары чёрных дыр с вовлечением облака газа. Источник изображения: NASA

Исходя из первых впечатлений, учёные сочли произошедшее приливным разрушением звезды чёрной дырой. Однако продолжительность повторяющихся вспышек оказалась настолько большой, что на все наблюдаемые эффекты не хватило бы никакой звезды. Тут явно было что-то другое.

Несколькими годами ранее группа учёных провела моделирование захвата системой из двух чёрных дыр, вращающихся вокруг общего центра и приближающихся к слиянию, облака молекулярного газа. Эта модель лучше всего объяснила наблюдаемые в районе события 2021hdr вспышки. Две чёрные дыры взбалтывали облако и порционно поглощали его вещество, преобразуя аккрецию в вспышки энергии. Вспышки в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах позже были обнаружены в этой области космической рентгеновской обсерваторией «Свифт».

Симуляция явления. Источник изображения: F. Goicovic et al. 2016

Собранный в разных диапазонах набор данных позволил рассчитать, что там, на расстоянии примерно 1 млрд световых лет от Земли, в созвездии Лебедя, вокруг общего центра тяжести вращается пара чёрных дыр общей массой 40 млн солнечных масс. Они находятся друг от друга на расстоянии 26 млрд км и совершают один оборот за 130 дней. Свету потребовались бы сутки, чтобы преодолеть пространство между ними. Через 70 тыс. лет эти чёрные дыры сольются. В их реальности это уже произошло миллиард лет назад, но до нас эхо от этого схлопывания докатится только через пропасть времени.

Если бы не случайно встретившееся на их пути облако межзвёздного газа, мы бы никогда не узнали, что в центре галактики 2MASX J21240027+3409114 происходит такая круговерть из чёрных дыр. Теперь учёные намерены изучить эту галактику внимательнее и оценить, насколько пара сливающихся чёрных дыр влияет на неё и ближайшие звёзды.

Франко-швейцарская группа учёных попыталась на фактическом материале проверить верность уравнений Эйнштейна, описывающих Вселенную. Для этого они воспользовались данными обзора Dark Energy Survey за первые три года наблюдений. Анализ влияния 100 млн галактик на пространство-время дал отклонения от предсказаний Эйнштейна на 3 сигма, чего недостаточно для открытия, но хватило для зарождения сомнений в верности уравнений великого учёного.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.1/3DNews

Как предсказал в 1915 году Эйнштейн, гравитация — это нечто большее, чем сила всеобщего тяготения, о чём говорил Ньютон и его законы. В 1919 году в ходе прямого измерения отклонения света звёзд Солнцем (его гравитацией) уравнения Эйнштейна были подтверждены наблюдением. С тех пор только ленивые учёные не пытаются опровергнуть Альберта Эйнштейна, который ввёл в метрику гравитации искажение не только пространства, но и времени. Пока уравнения Эйнштейна, являющиеся частью Общей теории относительности, остаются незыблемыми.

Исследователи из университетов Женевы (UNIGE) и Тулузы (III университет имени Поля Сабатье) воспользовались первыми данными обзора Dark Energy Survey, чтобы проверить уравнения Эйнштейна с помощью наблюдений за 100 млн галактик. Данные получены по объектам на удалении 3,5, 5, 6 и 7 млрд лет назад. По словам учёных, это первый анализ данных о влиянии масс галактик одновременно на пространство и время.

Согласно теории Эйнштейна, материя создаёт искривление пространства-времени тем больше, чем больше масса. Обычно это иллюстрируют помещением тяжёлого шара на эластичную поверхность, которую тот продавливает тем сильнее, чем он тяжелее — это принято называть гравитационными колодцами. Следует лишь помнить, что материя искажает пространство во всех направлениях в трёх измерениях, поэтому колодец на самом деле — это, скорее, шар или шарообразный объём в пространстве-времени. Но это детали. Из уравнений Эйнштейна можно рассчитать, насколько свет преломится — произойдёт гравитационное линзирование, когда он минует скопления масс. И если в этих расчётах появится отклонение от наблюдаемых, то Вселенная может оказаться совсем не такой или не везде такой, как предсказывал Эйнштейн.

Из данных Dark Energy Survey учёные вывели, что на удалении 6 и 7 млрд лет от нас уравнения Эйнштейна, можно сказать, безупречны. На удалении 3,5 и 5 млрд лет от нас появились отклонения между наблюдениями и расчётами. Отклонения составили 3 сигма, тогда как значимым результатом принято считать отклонения в 5 сигма. По мнению исследователей, существенные отклонения результатов наблюдений от предсказаний заставляют усилить интенсивность работ на этом направлении. Отличия стали наблюдаться на этапе, когда Вселенная начала ускоренно расширяться. «Гравитационные колодцы» на этом отрезке стали мельче — гравитация стала слабее проявлять себя.

За ускоренное расширение Вселенной отвечает тёмная энергия — неизвестная субстанция или свойство Вселенной, а может быть, даже, гравитация, раз изменения начали наблюдаться в связи друг с другом. Уравнения Эйнштейна описывают нашу Вселенную (Вселенная Фридмана) и любые другие версии Вселенных. Обнаружение в них изъяна стало бы открытием огромного значения и помогло бы ответить на много вопросов об устройстве мироздания.

Пресс-служба Университета МИСИС сообщила, что силами сотрудников созданы и запатентованы предельно чувствительные сверхпроводящие детекторы для сигналов терагерцового диапазона. Продуманная конструкция детекторов и предложенная схемотехника позволяют собирать наиболее полные данные об астрофизических явлениях и объектах. Также новый прибор может найти применение в медицине, биологии, авиации и безопасности.

Источник изображений: НИТУ МИСИС

Находясь между дальним инфракрасным и микроволновым диапазоном, субмиллиметровый диапазон позволяет собирать значительно больше информации, чем оптический и радиодиапазон. В нём меньше всего помех, которые могут маскировать слабые сигналы, а в терагерцовом диапазоне можно зафиксировать очень слабые тепловые сигналы. Они дают представление о состоянии и распределении холодного межзвёздного газа и пыли. Поэтому субмиллиметровые телескопы незаменимы для наблюдения молекулярных облаков и ядер туманностей. Также они позволяют определить целый ряд молекул и атомов в межзвёздной среде.

«Наиболее востребованными в радиоастрономии являются сверхчувствительные охлаждаемые детекторы. Используя самые короткие волны, появляется возможность создавать устройства для апертурного синтеза [как в случае снимка чёрной дыры Телескопом горизонта событий], то есть метода радионаблюдений с высоким угловым разрешением на небольших радиотелескопах, что позволяет изучать дальнюю Вселенную, исследовать химические вещества на экзопланетах — кислород, воду и т.д.», — рассказал автор патентов, д.ф.-м.н. Сергей Шитов, заведующий лабораторией криоэлектронных систем НИТУ МИСИС, ведущий научный сотрудник Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН.

В микросхеме активного сверхпроводящего терагерцового детектора интегрированы два сверхпроводящих прибора: RFTES-болометр (Radio Frequency Transition Edge Sensor — радиочастотный датчик края сверхпроводящего перехода) и СВЧ-предусилитель на основе магнитного датчика — сквида постоянного тока. В микросхеме заложена чувствительность к очень малым энергиям сигнала, преобразуемого в магнитное поле.

Регистрирующим элементом выступает микромостик в сверхпроводящем состоянии, охлаждённый до температуры ниже 1 К. Как только на мостик попадает тепловое излучение, он теряет сверхпроводимость и переходит в режим высокого сопротивления. Датчики (мостики) можно изготавливать в виде матриц. Каждый элемент может либо регистрировать определённую длину волны, либо создавать «пиксельное» изображение наблюдаемой области пространства.

«Терагерцовый диапазон позволяет исследовать области, которые ранее были недоступны для оптических наблюдений. Можно изучать такие астрономические объекты, как звёзды, галактики и межзвёздные молекулы, ведь терагерцовые волны могут проникать через некоторые непрозрачные вещества, например, через пыль. С помощью нового подхода к конструкции микросхем мы смогли решить проблему теплопритока к охлаждаемым частям приемного устройства, что улучшает общую эффективность детектора», — объяснил инженер-исследователь лаборатории криоэлектронных систем Никита Руденко.

Группа астрономов создала самую полную 3D-карту так называемого Местного пузыря — области пространства вместе с Солнечной системой, которая образовалась после взрыва сверхновой 14 млн лет назад. В общих чертах границы Местного пузыря были известны учёным. Новое исследование с помощью рентгеновского телескопа eROSITA позволило обнаружить неизвестный ранее элемент пузыря — что-то типа межзвёздного тоннеля или отростка в сторону созвездия Центавра.

Источник изображений: Michael Yeung/MPE

Интересно, что идея о соединении всех подобных пузырей, остающихся после взрывов сверхновых, своеобразными межзвёздными тоннелями была выдвинута учёными NASA ровно 50 лет назад. Сделанное с помощью нового инструмента открытие может стать первым шагом для сбора доказательств в пользу этой гипотезы.

Телескоп eROSITA стал первым рентгеновским инструментом, который наблюдал за Вселенной, находясь далеко за пределами Земли. Вокруг нашей планеты существует большое гало водорода, известное как геокорона. Геокорона распространяется более чем на 600 тыс. км от поверхности Земли. Солнечный ветер взаимодействует с атомами водорода в геокороне, возбуждая в ней рассеянное рентгеновское излучение подобно тому, которое испускают атомы газа в Местном пузыре. Телескоп eROSITA расположен в точке Лагранжа L2 на удалении 1,5 млн км от Земли и не страдает от помех в геокороне.

Для составления пространственной карты Местного пузыря небо было разделено на 2000 участков, каждый из которых рассматривался рентгеновским телескопом отдельно. Местный пузырь, оставшийся от взрыва сверхновой сравнительно недалеко от Солнца (так вышло случайно), разметал вещество в виде классической биполярной туманности. Внутри пузыря атомов существенно меньше, чем в остальном межзвёздном пространстве, и все они разогреты до миллионов кельвинов. К счастью для нас, атомы настолько разрежены в пространстве, что они не нагревают окружающую материю, но при этом легко детектируются соответствующими инструментами.

Градиент температур в Местном пузыре, измеренный eROSITA

Благодаря обзору eROSITA, Местный пузырь получил наиболее точное описание, включая определение градиента температуры. Впечатляющим открытием стало обнаружение «отчётливого рельефа» — ранее неизвестного тоннеля с разреженным газом в сторону созвездия Центавра. В том направлении находится несколько объектов — два молекулярных облака, туманность Гама, ещё один соседний пузырь, что-то ещё, но к какому конкретно объекту уходит тоннель, остаётся непонятным. Так или иначе, исследователи получили ценные данные, благодаря которым удаётся восстановить историю нашей галактики. А кто знает историю, тот не потеряется в будущем.

Интерактивную карту Местного пузыря и его ближайших окрестностей можно найти по ссылке. Жаль, что телескоп eROSITA переведён в режим сна 26 февраля 2022 года по требованию немецкой стороны. Он должен был работать 7 лет, а провёл за наблюдениями неполных 2 года.

В свежей работе, опубликованной на днях в журнале в Astronomy & Astrophysics, учёные рассказали о месяцах наблюдений за взрывом после слияния двух нейтронных звёзд. Это как Большой взрыв в миниатюре, выяснили астрофизики, которые час за часом восстановили происходящие во время взрыва и после него процессы, включая рекомбинацию электронов с атомами и образование материи.

Художественное представление взрыва килоновой. Источник изображения: ESO

Уникальное событие удалось обнаружить и идентифицировать 17 августа 2017 года. Двумя неделями ранее начал работать третий детектор гравитационных волн — франко-итальянская обсерватория Virgo. В дополнение к двум детекторам американской гравитационно-волновой обсерватории LIGO, появление третьего детектора позволило с небывалой доселе точностью локализовать источник гравитационных волн. Так было зафиксировано событие GW170817 — гравитационно-волновой всплеск от слияния двух нейтронных звёзд.

Когда две нейтронные звезды слились, это привело к величайшему взрыву, что теперь принято называть килоновой. Энергия подобных взрывов может в 1000 раз превышать яркость взрыва обычных сверхновых. Это событие получило свой собственный индекс — AT2017gfo, хотя оно является производным от слияния нейтронных звёзд.

Благодаря быстрой локализации события и последующим наблюдениям за ним десятками наземных и космических обсерваторий во всех возможных диапазонах, удалось собрать множество данных, первое комплексное осмысление которых появляется лишь теперь, спустя семь лет после события. И целое оказывается невероятно познавательным, даже несмотря на то, что даже по первым результатам оно было признано прорывом в астрономических наблюдениях.

По признанию учёных, они практически наблюдали за событиями Большого взрыва в миниатюре. Сегодня мы регистрируем реликтовое излучение вокруг себя, а почасовое наблюдение за килоновой AT2017gfo позволило увидеть процессы до его появления, во время и после него. Учёные наблюдали, как из горячей плазмы, когда ещё не было никакой материи в месте взрыва килоновой, электроны начали объединяться с атомами (рекомбинировать) и образовывать нейтральные атомы — тяжёлые элементы, которые во Вселенной рождаются только во время подобных «энергичных» событий.

В послесвечении события AT2017gfo учёные обнаружили стронций и другие тяжёлые металлы. В звёздах энергии термоядерного синтеза хватает лишь на образование атомов железа. Во время взрыва килоновой температура поднялась до миллиардов градусов, что можно соотнести с температурой Большого взрыва, после которого также начали образовываться атомы тяжёлых металлов. Такого нельзя воспроизвести ни в одной земной лаборатории. И небесных лабораторий для наблюдений таких процессов пока не так много. Но событие AT2017gfo показало, что мы можем экспериментальным (наблюдательным) путём доказывать базовые теории рождения и эволюции Вселенной. И даже наблюдать «Большой взрыв» и его последствия.