Новое исследование пульсирующих переменных звёзд позволило уточнить границы нашей галактики Млечный Путь. Они оказались на несколько десятков тысяч световых лет дальше от центра галактики, чем давали теоретические расчёты. Тем самым фактически мы уже входим в соприкосновение с соседней к нам галактикой Андромедой. Никакого свободного пространства между галактиками почти не осталось.

Источник изображения: NASA, ESA, AND A. FEILD (STSCI)

Уточнить внешние границы Млечного Пути позволило обнаружение по краю границ свыше 200 звёзд типа переменной RR Лиры. В силу своих свойств переменные звёзды типа RR Лиры позволяют точно определять расстояния до них. По сути, это местные маяки, характеристики которых очень похожи и дают возможность точной оценки дальности. Именно этим в новой работе занималась группа астрономов Калифорнийского университета в Санта-Круз.

Согласно расчётам, от центра галактики Млечный Путь до её края один миллион световых лет. Точно измерить внешние границы газового облака вокруг нашей галактики — так называемого гало — изнутри мы не можем, поскольку это сильно разреженный газ. Поэтому оставалось полагаться на теоретические выкладки, опирающиеся на косвенные измерения. В новой работе учёные использовали для этого измерения расстояния до 208 открытых переменных звёзд на краю нашей галактики. Одна из таких звёзд, например, оказалась на полпути между Млечным Путём и Андромедой, с которой мы идём к ДТП космических масштабов.

«Это исследование по-новому определяет, что представляет собой внешняя граница нашей галактики, — сказал один из авторов работы. — Наша галактика и Андромеда настолько велики, что между ними почти нет пространства».

По данным измерений выяснилось, что внешняя граница Млечного Пути на 40 тыс. световых лет дальше, чем предсказывали теоретические выкладки. В будущих территориальных претензиях к обитателям Андромеды это должно сыграть важную роль. Если серьёзно, учёные подкрепили теорию наблюдениями, что даст в руки астрономам ещё один инструмент для точной оценки астрономических явлений во Вселенной, а инструментов много никогда не бывает.

Используя данные с индийского радиотелескопа SARAS3, команда исследователей под руководством учёных Кембриджского университета смогла приоткрыть завесу тайны над событиями самой ранней Вселенной — произошедшими всего через 200 млн лет после Большого взрыва. У нас пока нет возможности увидеть самые первые звёзды и галактики, но полученная информация дала намёк на их ключевые свойства.

Источник изображения: University of Cambridge

В данных SARAS3 учёные искали информацию о распространении нейтрального водорода в ранней Вселенной. Информацию об облаках водорода и их движении радиоастрономы получают на основе обнаружения так называемой 21-см линии в радиосигнале или радиолинии нейтрального водорода.

Анализ данных строился на том, что плотное облако нейтрального водорода, которое как туман поглощает свет от первых звёзд во Вселенной, может стать источником вторичного излучения, а по этим данным можно будет восстановить физические параметры как звёзд на раннем этапе развития Вселенной, так и галактик, скрытых от нас этим «туманом».

Как оказалось, учёных ждал сюрприз — 21-см линии с амплитудой требуемой интенсивности в данных не нашлось. Но в этой неудаче скрывалось открытие. Отсутствие сигнала позволило ввести ограничения на массу и энергию первых звёзд и, соответственно, первых галактик. Тем самым модель эволюции звёзд вскоре после Большого взрыва получила важные уточнения. Теперь астрофизики будут лучше представлять, насколько массивными и энергичными могут быть звёзды и галактики первого поколения и, как надеются исследователи, уточнённые данные помогут увидеть их «отражение» в облаке нейтрального водорода на заре Вселенной.

По-настоящему зафиксировать такие объекты учёные надеются к концу текущего десятилетия, когда в строй войдут радиотелескопы нового поколения, в частности, когда будет запущена площадка Square Kilometre Array (SKA) в Австралии. Но и современные инструменты могут удивить. «Джеймс Уэбб», например, увидел кандидата в самые древние галактики возрастом 286 млн лет после Большого взрыва.

За многие десятилетия наблюдений за гамма-всплесками во Вселенной сложилась стройная теория. Все события строго делились на две категории: в результате слияний нейтронных звезд возникали короткие всплески (не дольше двух секунд), а при коллапсе сверхновых наблюдались длинные всплески (от двух секунд до шести часов). Источники всплесков никогда прежде не пересекались, но год назад это произошло: длинный гамма-всплеск возник из источника явно не из своей категории.

Источник изображения: Aaron M. Geller/Northwestern/CIERA and IT Research Computing Services

В декабре 2021 года группа астрономов под руководством учёных из Северо-Западного университета (Чикаго) обнаружила длинный гамма-всплеск длительностью 50 с. Событие получило номер GRB211211A, а увидели его космический рентгеновский телескоп «Ферми» и мультиспектральный телескоп земной Обсерватории Нила Герелса Свифта. Поскольку длинные гамма-всплески всегда фиксировались после взрыва сверхновых, на месте коллапса массивных звёзд долгое время оставалось послесвечение во всех электромагнитных диапазонах.

Длительное — до недели и более — послесвечение давало возможность навести на место взрыва оптические, инфракрасные и даже радиотелескопы и собрать как можно больше данных о событии. Но не в этот раз. Когда туда посмотрели через «оптику», то на месте взрыва ничего не увидели. Останков сверхновой там не было. Это означало, что длинный гамма-всплеск породило нечто иное, чем предполагала теория.

Учёные слегка удивились и начали подключать к наблюдению всё, что было возможно, благо объект взорвался сравнительно недалеко — на расстоянии 1,1 млрд световых лет от Земли — и наблюдать за ним было легко (не считая помех в виде густой облачности, что сильно мешало конкретно этой работе).

Следует заметить, что короткие гамма-всплески длительностью менее двух секунд всегда фиксировались в двойных звёздных системах в случае слияния двух нейтронных звёзд, нейтронной звезды с чёрной дырой или, что пока чистая теория — в случае слияния двух чёрных дыр. Массы объектов (за исключением, возможно, последнего случая) явно не хватало на длительный выброс энергии в гамма-диапазоне. Слияние и последующий взрыв таких объектов с 2010 года принято называть килоновой, поскольку энергии выделяется до 1000 раз больше, чем при взрыве сверхновых.

Детальное изучение события GRB211211A в других диапазонах показало, что послесвечение всё же есть, но оно довольно тусклое и несёт признаки взрыва килоновой. Иначе говоря длинный гамма-всплеск был рождён в условиях, которые к этому не располагали и раньше никогда не наблюдались. Это открытие, как минимум, заставит учёных изменить представление о природе гамма-всплесков во Вселенной. Помочь в этом смогут новые инструменты, как готовящийся к запуску в следующем году рентгеновский телескоп «Зонд Эйнштейна», так и «Джеймс Уэбб», инфракрасные датчики которого отлично подходят для поиска килоновых.

Телескоп «Хаббл» не отстаёт от своего молодого коллеги «Джеймса Уэбба» и с каждым новым снимком Вселенной доказывает, что возможности старого инструмента далеко не исчерпаны. Более того, «Хаббл» может позволить себе более широкий взгляд на космос, поскольку может фиксировать «свет» в видимом, ближнем ультрафиолетовом и ближнем инфракрасном диапазоне. И это помогло совершенно по-разному взглянуть на одно интересное место в космосе.

Нажмите для увеличения. Источник изображения: NASA, ESA

Недавно команда «Хаббла» представила два снимка одной и той же области шарового скопления NGC 1850. Это очень интересный объект для изучения. Это самое молодое подобное образование поблизости от Земли, которому всего 100 млн лет. NGC 1850 входит в состав галактики Большое Магелланово Облако — спутнице нашей галактики Млечный Путь. Это скопление удалено от нас на 160 тыс. световых лет.

Снимок шарового скопления NGC 1850 в условно двух диапазонах показал совершенно разные картины. Изображение слева на снимке выше сделано в ближнем инфракрасном диапазоне, а правое — в видимом и крайнем ультрафиолетовом диапазоне (на всех изображениях синтетические цвета, поскольку камеры «Хаббла» охватывают не доступный зрению человека диапазон). На левом снимке мы видим старое звёздное население скопления, среди которого около 200 красных гигантов, а на правом — молодые и преимущественно голубые звёзды.

Снимок в ближнем инфракрасном диапазоне (нажмите для увеличения)

Учёные полагают, что такой компактный кластер с условно двумя поколениями звёзд мог образоваться благодаря своей изначальной массивности. Первое поколение звёзд, которое мы видим на левом изображении, в процессе своего образования выбрасывало большое количество газа и пыли, но высокая гравитация из-за высокой плотности скопления не позволяла свободной материи рассеяться за пределы скопления. Сверх того, вещество активно притягивалось в скопление извне.

Снимок в видимом и ближнем ультрафиолетовом диапазоне (нажмите для увеличения)

Быстрое накопление вещества вскоре в два раза увеличило размеры скопления и там создались условия для формирования нового поколения звёзд, которое мы теперь наблюдаем на правом изображении. Наконец, всё это окутано рассеянными межзвёздными пылью и газом, что придаёт картинке дополнительный шарм. У обсерватории «Джеймс Уэбб» тоже есть планы взглянуть на NGC 1850, но такой красоты, как у «Хаббла» ей не получить. И это будет совсем другая история.

Космическая обсерватория «Хаббл» в процессе создания очередного изображения сверхглубокого поля нового участка неба получила снимок одной из необычных галактик из Атласа пекулярных галактик Хэлтона Арпа. Атлас включает 338 галактик с уникальными индивидуальными особенностями, что исключает их из привычной классификации. На снимке «Хаббла» во всех потрясающих деталях позирует галактика ESO 415-19 с двумя исключительно длинными потоками звёзд.

Нажмите для увеличения. Источник изображения: ESA/Hubble & NASA, J. Dalcanton, Dark Energy Survey/DOE/FNAL/DECam/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA

Центр галактики ESO 415-19, которая находится от нас на расстоянии 450 млн световых лет, выглядит как обычная спиральная галактика. Однако оба её рукава продолжаются потоками звёзд, подобно длинным широко раскинутым рукам из звёзд. Эти потоки когда-то давно в истории этой галактики были сформированы её приливными силами. В далёком прошлом ESO 415-19 столкнулась с меньшими по размеру галактиками или разорвала своих соседок по Вселенной. Захваченные гравитацией галактики звёзды за миллиарды лет вытянулись в длинные потоки, придав ей неповторимый вид.

Специально «Хаббл» не изучает галактики типа ESO 415-19 из Атласа пекулярных галактик Арпа. Однако эти объекты разбросаны по всему небу и в процессе других наблюдений или между сменой ориентации космической обсерватории они попадают в поле зрения этого прибора и учёных. На снимке сверхглубокого поля в области созвездия Печь (Fornax), куда попала галактика ESO 415-19, запечатлено свыше 10 тыс. галактик различных возрастов, размеров, форм и цветов. Но, такая как ESO 415-19, там одна.

Астрономические наблюдения заканчиваются многочисленными расчётами. Но в зависимости от множества факторов эти расчёты могут не совпадать у разных исследователей. В этом нет ошибки. В астрофизике многое, если не всё, получается с той или иной степенью точности. И чем менее точный результат, тем сложнее расчёты. Оказалось, с такими расчётами хорошо справляются ИИ-алгоритмы, выполняя работу за недели вместо месяцев и лет работы людей.

Источник изображения: NASA

Так, исследователи из Университета Карнеги-Меллона (CMU) использовали предоставленные Питтсбургским суперкомпьютерным центром (PSC) ресурсы, включая суперкомпьютер Bridges-2, выделенные по программе ACCESS, чтобы обучить искусственный интеллект предсказывать массу такого крупного скопления галактик, как Скопление Волос Вероники (333 млн световых лет от Земли).

Учёные предложили алгоритму всю известную информацию о скоплении и на выходе получили результат, который совпал с уже сделанными ранее предсказаниями астрофизиков. Тем самым эксперимент подтвердил способность алгоритма на основе машинного обучения предсказывать массу галактик с доступной нам точностью, которая, естественно, ограничена возможностями наших инструментов для наблюдения. И тут уже без разницы, кто считает — человек или ИИ.

Для вооружённого компьютерами учёного расчёт массы галактики может занять до одного года работы. Искусственный интеллект справился с этим за несколько недель. С учётом несметного числа галактик во Вселенной ИИ предоставляет инструмент прогнозирования, который поможет проанализировать намного больше астрофизических явлений, чем многочисленная армия учёных, а это открытия, на которые раньше не хватало времени и сил, и часто важные мелочи, на которые просто не обращали внимание.

Будет интересно узнать, как учёные распорядятся новым инструментом.

Европейское космическое агентство (ESA) опубликовало новый снимок, сделанный космической обсерваторией «Хаббл». По традиции перед Рождеством выбрана праздничная композиция. Разноцветные звёзды разбросаны на ярком красном фоне подобно праздничным огням или искрящемуся снегу. Отдельное внимание уделено небольшому «комочку» космической пыли и газа в виде головастика, которое далеко оторвалось от родной ему среды. Из таких «головастиков» рождаются звёзды.

Нажмите для увеличения. Источник изображения: ESA/Hubble & NASA, R. Sahai

На снимке мы видим участок туманности Westerhout 5. Он находится на расстоянии 7000 световых лет от Земли. Помимо красочной атмосферы снимок раскрывает массу интересных деталей. В частности, представленный на фотографии «головастик» — это свободно плавающая в пространстве так называемая испаряющаяся газообразная глобула (frEGGs). Каталожное название объекта: [KAG2008] globule 13 и J025838.6+604259.

Испаряющиеся газообразные глобулы (EGGs) были обнаружены относительно недавно и прежде всего на вершинах «Столпов Творения», культовые снимки которых обсерватория «Хаббл» сделала в 1995 году. Подкласс frEGGs отличается тем, что его представители имеет ярко выраженные «голову» и «хвост».

Высокая плотность пыли и газа внутри таких сгустков материи ведёт к тому, что процесс фотоиспарения в них проходит туже, чем в окружающем более разреженном веществе туманности. Как правило, фотоиспарение провоцируют молодые и горячие звёзды. Они испускают интенсивный ультрафиолетовый свет, который ионизирует газ и рассеивает его (испаряет). Более плотные глобулы мешают ионизации проникнуть внутрь и рассеять их вещество. Поэтому считается, что именно в глобулах создаются условия для возникновения протозвёзд. Из этого «головастика» на снимке «Хаббла» когда-нибудь тоже родится звезда.

Чем чувствительнее становятся приборы наблюдения за космосом, тем сильнее астрономы убеждаются в неполноте своих знаний даже по фундаментальным вопросам. Свежим примером этому стало исследование космического фона в оптическом диапазоне. Едва зонд New Horizons добрался до края Солнечной системы, где Солнце перестало ослеплять датчики, измерение яркости космического фона показало, что в его оценке учёные ошиблись в два–три раза.

Зонд «Новые горизонты» в представлении художника. Источник изображения: NASA/APL/SwRI and NASA/JPL-Caltech

Учёные из Рочестерского технологического института воспользовались данными прибора LORRI на космическом аппарате NASA New Horizons («Новые горизонты»), чтобы оценить яркость космического фона Вселенной в оптическом диапазоне. Сейчас «Новые горизонты» зашёл глубоко в Пояс Койпера далеко за орбитой Нептуна и продолжает быстро удаляться от Солнца.

После анализа сотен изображений фонового света, сделанных прибором Long-Range Reconnaissance Imager (LORRI) миссии NASA New Horizons, учёные смогли рассчитать космический оптический фон (КОФ) — сумму света, излучаемого звездами за пределами Млечного Пути за всю историю Вселенной. Выяснилось удивительное: яркость космического оптического фона оказалась от двух до трёх раз выше суммарной яркости всех известных нам галактик. Что-то испускает фотоны света со всех сторон из глубин Вселенной, и мы не видим и не понимаем сути источника этого излучения.

Совсем недавно вышла работа о том, что внутренние области Солнечной системы также испускают больше фонового света, чем можно было бы ожидать. Но в этом случае учёные хотя бы примерно представляют, откуда там может быть фоновое свечение. Что так ярко светится за пределами нашей галактики, сказать пока невозможно.

«Мы видим больше света, чем должны были бы видеть, исходя из популяций галактик, которые, как мы понимаем, существуют, и того, сколько света, по нашим оценкам, они должны производить, — сказала руководитель исследования Тереза Саймонс (Teresa Symons). — Определение того, что производит этот свет, может изменить наше фундаментальное понимание о том, как формировалась Вселенная с течением времени».

Разгадать этот феномен учёные надеются как с помощью новых измерений уже существующими приборами, в частности в рамках проекта CIBER-2 под управлением Михаила Земцова из Рочестерского технологического института и на перспективном спектрофотомере SPHEREx, который будет запущен в 2025 году. Также больше данных со временем предоставит зонд «Новые горизонты», который ещё дальше удалится от Солнца.

«Всё дошло до того, что стало настоящей загадкой, которую необходимо разгадать, — сказал Земцов, профессор-исследователь Центра детекторов и Школы физики и астрономии RIT. — Я надеюсь, что некоторые эксперименты, в которых мы участвуем в RIT, включая CIBER-2 и SPHEREx, помогут нам найти причину этого расхождения».

Космическая обсерватория «Хаббл» сделала впечатляющий снимок центральной области рассеянного скопления NGC 6530, которая выглядит как стена клубящегося дыма. В таких облаках молекулярного межзвёздного газа и пыли зарождаются звёзды, а вокруг них — планеты. Но это ещё не шарики, летящие по своим орбитам, а протопланетные диски из газа, пыли и камней и называются они проплиды.

Нажмите для увеличения. Источник изображения: ESA/Hubble & NASA, ESO, O. De Marco

Проплиды или протопланетные диски — эти зародыши планет — обнаруживаются достаточно редко. Подавляющее большинство проплидов было обнаружено только в одном регионе — в близлежащей туманности Ориона. Для более полного понимания происхождения и эволюции проплидов необходимы находки в других астрономических средах и условиях. Область рассеянного скопления NGC 6530 одна из таких альтернативных реальностей, где может быть множество протопланетных дисков вокруг юных звёзд.

Камера Advanced Camera for Surveys и Wide Field Planetary Camera 2 телескопа «Хаббл» позволяет делать снимки в широком диапазоне световых волн и захватывает инфракрасный диапазон — лучшее, что можно предложить для поиска раскалённых газовых дисков вокруг зародышей планет. Можно не сомневаться, вслед за «Хабблом» по этому пути пойдёт телескоп «Джеймс Уэбб», у которого на борту более чувствительные инфракрасные камеры.

Наблюдения «Хаббла» будут дополнены и расширены наблюдениями «Уэбба». Пройдёт совсем немного времени, и «Уэбб» наверняка представит снимки самых интересных областей рассеянного скопления NGC 6530 с ещё более впечатляющей детальностью. Более того, он сможет заглянуть глубже в эти клубы «космического дыма» и рассмотреть там особенно интересные детали.

С самого начала научной работы космической обсерватории James Webb («Джеймс Уэбб») стали поступать сообщения об открытии галактик в молодой Вселенной. Открытия посыпались как из рога изобилия, что очень удивило учёных. На этом отрезке развития Вселенной не должно было быть так много звёзд и уж тем более галактик. Древность этих объектов ещё следовало доказать, и «Джеймс Уэбб» помог поставить точку в этом вопросе.

Нажмите для увеличения. Источник изображения: NASA, ESA, CSA, STScI

Возраст объектов во Вселенной определяется по красному смещению (параметр z). Чем больше величина красного смещения, тем древнее звёзды и галактики. Прямые наблюдения в видимом и инфракрасном излучении не дают гарантии точного определения величины z. Красный спектр звезды вовсе не означает, что она находится на определённом расстоянии от нас. Красным она может светиться, например, по причине особенных ядерных процессов внутри.

Точно определить величину красного смещения звёзд и галактик (по звёздному населению) можно только при анализе спектра. При наблюдении линий спектра молекулярного водорода существует такой маркер, как предел Лаймана (длина волны 91,15 нм). После этого предела спектр обрывается, и по этой отметке можно легко вычислить истинное значение возраста звезды: достаточно наблюдаемые (и поэтому искажённые временем и расстоянием) величины соотнести с этой пограничной отметкой.

Телескоп «Джеймс Уэбб» имеет на борту инструмент для спектрального анализа излучения в ближнем инфракрасном диапазоне (NIRSpec). Этот инструмент позволил точно зафиксировать предел Лаймана для четырёх новых кандидатов в самые древние галактики, обнаруженные во Вселенной. На сбор данных понадобилось трое суток и 28 часов непрерывного сбора света от этих объектов. Самая древняя подтверждённая «Уэббом» галактика имеет величину красного смещения z13,2. Она возникла менее чем через 400 млн лет после Большого взрыва или на отрезке всего в 2 % от сегодняшнего времени существования Вселенной.

Следует сказать, что данная конкретная работа ещё не прошла рецензирования, но уже мало кто из учёных сомневается, что в ранней Вселенной полно и звёзд, и галактик. Новые и новые данные с «Уэбба» наверняка будут подтверждать это, что заставит земную науку задуматься о нашем явно ошибочном представлении об эволюции Вселенной на раннем этапе развития.

Одновременные наблюдения несколькими земными и космическими обсерватории крошечной галактики HIPASS J1131-31 по прозвищу Peekaboo («Ку-ку») позволили определить, что это самый близкий к Земле образец галактики из молодой Вселенной, когда в ней не было ничего, кроме атомов водорода и гелия. Это как окно в прошлое, но на расстоянии вытянутой руки — полный восторг для астрономов.

Источник изображения: NASA, ESA и Игорь Кораченцев (САО РАН)

Прозвище «Ку-ку» галактика HIPASS J1131-31 получила по причине внезапного появления из-за яркой звезды около 100 или 50 лет назад. До этого она была не видна. Размеры галактики HIPASS J1131-31 всего 1200 световых лет, а удалена она от нас на расстояние 20 млн световых лет. Иными словами, галактика «Ку-ку» находится в местной части Вселенной, хотя по её составу это было бы тяжело представить.

Дело в том, что HIPASS J1131-31 характеризуется как «чрезвычайно бедная металлами». В астрофизике, напомним, металлами называется всё, что тяжелее водорода и гелия. Галактики исключительно из водорода и гелия возникали и могли развиваться лишь на этапе вскоре после Большого взрыва. В юной Вселенной просто не было атомов иных веществ. Все они образовались гораздо позже в ядерных реакциях в поздних звёздах.

Впервые Peekaboo была обнаружена более 20 лет назад как область холодного водорода. Наблюдение провёл австралийский радиотелескоп Мурриянг в Парксе в рамках программы HI Parkes All Sky Survey. Позже наблюдения в дальнем ультрафиолетовом диапазоне с помощью космического аппарата NASA Galaxy Evolution Explorer показали, что это компактная голубая карликовая галактика.

«Сначала мы не понимали, насколько особенной является эта маленькая галактика, — сказал первооткрыватель объекта австралийский астроном Бербель Корибальски (Bärbel Koribalsk). — Теперь, благодаря объединенным данным космического телескопа «Хаббл», Южноафриканского большого телескопа (SALT) и других, мы знаем, что галактика «Ку-ку» — одна из самых бедных металлами галактик из когда-либо обнаруженных».

На примере изучения HIPASS J1131-31 астрономы могут исследовать галактическую среду и структуру, которые должны были остаться в далёком прошлом — миллиарды лет назад. «Хаббл» без длительных экспозиций различил в этой галактике около 60 звёзд. Снимки глубокого поля с длительной выдержкой смогут дать намного больше информации, а ведь есть ещё «Джеймс Уэбб» с его большей чувствительностью!

«Открытие галактики Peekaboo — это как прямое окно в прошлое, позволяющее нам изучать её экстремальную среду и звезды на таком уровне детализации, который недоступен в далёкой, ранней Вселенной», — сказал астроном Гагандип Ананд (Gagandeep Anand) из Научного института космического телескопа в Балтиморе, штат Мэриленд, соавтор нового исследования об интригующих свойствах Peekaboo.

Американские физики смогли поставить эксперимент, который обещает в итоге создать «теорию всего» — объединить все известные фундаментальные взаимодействия одной теорией. Сегодня на этом пути остаётся один барьер — невозможность связать теорию гравитации с квантовой физикой. Учёные предложили использовать для этого квантовый компьютер. Начали они с простого эксперимента, ведь если получится в малом масштабе, может получиться и в большом.

Источник изображения: Andrew Mueller/INQNET

Эксперимент проводился на квантовом компьютере Google Sycamore 2. В опыте были задействованы всего 9 кубитов из доступных 72. Сделано это было ради снижения уровня шума (ошибок). Более того, вычислительная (симулятивная) часть была возложена на 7 кубитов из 9, а два других служили входом и выходом из «червоточины». Симуляция воспроизводила ситуацию, как если бы в одну из чёрных дыр что-то падало и тут же возникало на выходе из другой далеко отстоящей от первой чёрной дыры.

Важно отметить, что никаких миниатюрных чёрных дыр на квантовой системе не создавалось. Алгоритм лишь воспроизводил сильно упрощённую модель поведения одной из подсистем теории голографического принципа квантовой гравитации, а именно модели Сачдева-Йе-Китаева (SYK). Одна система SYK, смоделированная кубитами, представляла вход «червоточины», а другая — выход.

В основе предложенной идеи лежит математически доказанное предположение, что запутывание кубитов имеет отношение к гравитационному взаимодействию. Если это так, то квантовая телепортация происходит через «червоточины». Эксперимент на квантовом процессоре Google показал, что информация «телепортируется» сквозь пару связанных «чёрных дыр»: поданный на вход сигнал мгновенно воспроизводится на выходе.

Строго говоря, эксперимент не привнёс в науку ничего нового. С тем же успехом можно было взять в руки мелок и нарисовать на асфальте кротовую нору из двух чёрных дыр, как вы себе это представляете. И всё же, учёные сделали шаг вперёд в развитии науки — они на практике доказали, что невообразимые простому разуму квантовые законы доступны для моделирования на квантовых системах. По мере совершенствования таких систем модели и симуляции будут всё сложнее и сложнее, пока не случится тот прорыв, который позволит человеку понять природу всего.

Учёные из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики сообщили, что попытаются подтвердить наличие сверхмассивной чёрной дыры в неожиданном месте — в центре карликовой галактики Leo I (Лев I). В таких галактиках нет условий для зарождения сверхмассивных чёрных дыр по типу той, что расположена в центре нашего Млечного Пути. Если в галактике Лев I сверхмассивная чёрная дыра будет обнаружена, то это перевернёт некоторые представления об устройстве Вселенной.

Классическое изображение карликовой галактики Лев I (тусклое пятно чуть выше центра изображения). Яркий объект слева — это звезда Регул.

Карликовая галактика Лев I находится примерно в 820 тыс. световых лет от Земли. Она является членом Местной группы галактик и считается одной из самых дальних галактик-спутников Млечного Пути. Согласно существующей теории эволюции чёрных дыр, в карликовых галактиках не может быть чёрных дыр сверхбольшой массы. Там банально нет столько вещества, чтобы оно упало на чёрную дыру и помогло ей эволюционировать до массы в несколько миллионов масс Солнца.

Тем удивительнее стало открытие, что звёзды в центре галактики Лев I вращаются так быстро, как будто в её центре находится чёрная дыра массой около 3 млн масс Солнца. Это наблюдение было сделано в конце прошлого года на спектрографе VIRUS-W на 2,7-м телескопе обсерватории Макдональда. Теперь учёные из Гарвардского центра астрофизики и Смитсоновского института берутся обнаружить эту чёрную дыру другими способами и, тем самым, надеются в корне изменить представление об эволюции чёрных дыр. Вселенная может оказаться кишащей сверхмассивными чёрными дырами, которые могут быть везде.

Напрямую мы не можем наблюдать чёрные дыры, поскольку электромагнитное излучение не может преодолеть горизонт событий этих объектов. Но в случае большого объёма падающей на чёрную дыру массы из аккреционного диска мы видим область яркого свечения вокруг чёрной дыры. К сожалению, у чёрной дыры Лев I такой массы нет и подобные явления нам недоступны для наблюдения. Вопреки этому учёные уверены, что вокруг чёрной дыры Лев I найдётся достаточно звёздной массы для однозначной визуализации и идентификации этого объекта, как сверхмассивной чёрной дыры.

Вокруг чёрной дыры Лев I в основном вращаются доживающие свой век красные звёзды-гиганты. Такие звёзды частот теряют свою звёздную массу в процессе выбросов звёздным ветром. Этой потерянной массы должно быть достаточно, чтобы визуализировать процессы в аккреционном диске чёрной звезды Лев I. Для доказательств своей концепции астрофизики приступили к изучению данных по галактике Лев I, полученных космической рентгеновской обсерваторией Чандра и радиотелескопом Very Large Array в Нью-Мексико. Открытие обещает быть удивительным.

Расположенная на севере Чили в пустыне Атакама Европейская южная обсерватория (ESO) недавно отметила 60-летие. Жемчужиной обсерватории является Очень большой телескоп (VLT), который включает по четыре отдельно стоящих 8,2-м основных и 1,8-м вспомогательных телескопов. Это самый совершенный оптический телескоп на Земле, имеющий наибольшее оптическое разрешение в мире. Теперь один из четырёх основных телескопов получил новый инструмент, который повысил разрешение установки.

Источник изображения: ESO

Прежний инструмент NACO со спектрографом SINFONI заменён на инструмент ERIS (Enhanced Resolution Imager and Spectrograph). ERIS располагает самым современным инфракрасным устройством для формирования изображений — системой камер ближнего инфракрасного диапазона (NIX). Кроме того, он содержит новый спектрограф SPIFFIER (модернизированный SPIFFI, SPectrometer for Infrared Faint Field Imaging).

«SPIFFIER собирает спектр с каждого отдельного пикселя в поле зрения. Это позволит астрономам изучить, например, динамику далеких галактик в невероятных деталях или измерить скорости звёзд, вращающихся вокруг сверхмассивной чёрной дыры в центре Млечного Пути, что является ключом к проверке общей теории относительности и пониманию физики чёрных дыр», — говорится в пресс-релизе обсерватории.

Первый научный снимок (представлен выше) с помощью нового инструмента получен при обзоре галактики NGC 1097. Для сравнения, рядом приведён тот же объект, снятый инструментом NACO. Сердце галактики NGC 1097 в созвездии Форнакс, которая удалена от нас на 45 млн световых лет, выглядит как кольцо с ярким объектом в центре.

В центре NGC 1097 находится сверхмассивная чёрная дыра, инфракрасный свет от деятельности которой мы видим на снимке. Она поглощает вещество из окружающего её аккреционного диска и сияет в этой области. Также на снимке мы видим яркие пятна — там, в облаках пыли и газа, рождаются новые звёзды. Сквозь облака пыли в центре кольца просматриваются звёзды фоновой Вселенной. Разница в чёткости снимков с NACO и ERIS разительная.

Как и NACO, инструмент ERIS обладает адаптивной оптикой. Испускаемые инструментом лазерные лучи создают высоко в небе на границе с космосом опорные «звёзды», которые позволяют в реальном режиме времени подстраивать кривизну вторичного зеркала таким образом, чтобы компенсировать дрожание воздуха на всём пути света через атмосферу Земли. Только так расположенные на Земле оптические телескопы могут догнать и даже в чём-то перегнать возможности космических телескопов.

Благодаря ERIS Очень большой телескоп поможет получать с Земли беспрецедентные по чёткости снимки далёких галактик, экзопланет и всего, что пожелают учёные. Этот инструмент будет флагманом земной астрономии около десяти лет, после чего может уступить место Чрезвычайно большому телескопу с зеркалом около 40 м, который строится недалеко от VLT.