Столкновение нейтронных звезд привело к загадочному результату
Недавно астрономам посчастливилось наблюдать фантастическое столкновение двух нейтронных звезд. Однако то, что произошло после, до сих пор ставит науку в тупик.
В августе этого года астрономы наблюдали за тем, как две нейтронные звезды слились друг с другом, произведя гравитационные волны и огромный по своей силе взрыв. Тогда ученые так до конца и не поняли, что же образовалось в результате: одна колоссальная нейтронная звезда, черная дыра или что-то еще.
Юнь-Вэй Ю в Центрально-Китайском педагогическом университете и Зи-Гао Дай в Нанкинском университете в Китае смоделировали этот взрыв (так называемую килонову), который в реальности может продолжаться от нескольких недель до нескольких месяцев. Согласно их расчетам, на месте столкновения должна остаться одна, но очень большая нейтронная звезда.
Столкновение нейтронных звезд: как это происходит
Существует три основные теории того, что может произойти при подобном столкновении. В первом случае образуется черная дыра; во втором — получается нейтронная звезда, которая живет всего лишь несколько миллисекунд, после чего превращается или в черную дыру, или в третий вариант — стабильную нейтронную звезду. Если в данном случае все прошло по третьему сценарию, то астрономам повезло наблюдать самую большую нейтронную звезду из когда-либо открытых.
Гравитационные волны, которые ученые наблюдали с помощью LIGO, не смогут прояснить ситуацию. Однако здесь на помощь ученым приходит килонова.
Поскольку изначально нейтронные звезды вращаются по спирали, они могут ускоряться до примерно 1/3 скорости света, объясняет Эдо Бергер из Гарвардского университета. Когда две такие звезды сталкиваются и становятся одной, объект сохраняет этот импульс и, как следствие, вращается невероятно быстро. В процессе этого огромная звезда излучает энергию, которая или дополнительно ускоряет процесс, или, напротив, замедляет его. Если нейтронная звезда замедлится до порогового предела, то неизбежно запустит самопроизвольный процесс по превращению в черную дыру. Точная масса, при которой происходит коллапс небесного тела, до сих пор неизвестна — ясно лишь то, что звезда должна быть колоссальной.
Точка зрения Земли
Таким образом, астрономам остается лишь наблюдать за килоновой. Повышение уровня излучаемой энергии будет означать, что две звезды успешно слились в одну. «Для нейтронной звезды килонова представляет собой излучение энергии в разных направлениях, в то время как для черной дыры это просто мощный импульс в одну сторону, своего рода «реактивная струя, которая вызовет заметный гамма-всплеск», говорит Бергер.
Сейчас мнения ученых расходятся. Ю и Дай уверены, что их математическая модель верна и что в результате образовалась огромная нейтронная звезда. Бергер, в свою очередь, указывает на мощный гамма-импульс и уверен, что столкновение привело к появлению новой черной дыры. Кроме того, он отмечает, что энергетический всплеск в модели китайских ученых затмевает сам взрыв, который астрономы наблюдали с помощью телескопов.
В ближайшие несколько недель ситуация должна разрешиться. Если раньше все теории строились на гипотезах, то теперь исследователям предстоит лишь расшифровать фактические данные и выяснить наконец, что же произошло в результате столь феноменальной катастрофы.
www.popmech.ru
Столкновение двух звезд, которое скрасит наше небо в 2022 году |
Две слабые звезды вскоре могут столкнуться друг с другом, просияют в нашем ночном небе и изменят его навсегда.
Ученые предсказывают, что две звезды, которые в настоящее время так близко друг к другу, что они имеют общую среду, будут объединены и взорвутся в 2022 году.
Когда это произойдет, яркость света звезды увеличится в 10000 раз. Это сделает его одним из самых ярких в небе, и будет видно в созвездии Лебедя и внутри узнаваемого Северного креста.
Профессор “Calvin College” Ларри Молнар, который сделал предсказание, сказал, что он может быть ошибаться на год в каждую сторону. Но даже так, это было бы в первый раз, когда такое предсказание когда-либо успешно было сделано.
“Это шанс один на миллион, что вы можете предсказать взрыв” – сказал профессор Молнар в заявлении. “Это никогда не было сделано раньше.”
Если и когда звезды столкнутся, они создадут то, что известно как красная сверхновая. Эти звезды остаются таинственными, и ученые надеются, что предсказание будет допускать дальнейшее исследование их.
Предсказание началось в 2008, когда другая двойная звезда, известная как V1309 Scorpii, стала красной сверхновой. То столкновение не было предсказано, прежде чем это произошло, но наблюдения показали, как слитые звезды затем столкнулись.
Ученые тогда наблюдали новую звезду, известную как KIC 9832227, до 2013 и 2014. После исключения других интерпретаций того, что звезды, казалось, становились ближе друг к другу, они убедились, что столкновение было наиболее вероятным объяснением своего необычного поведения.
“Мы действительно думаем, что к нашей звездной гипотезе слияния нужно отнестись серьезно прямо сейчас, и мы должны использовать следующие несколько лет, чтобы изучить это, чтобы, если взрыв действительно произойдет, мы знали, что привело к тому взрыву.”
– сказал профессор Мольнар.
Если предсказание Ларри будет верным, его проект продемонстрирует впервые, что астрономы могут поймать, когда умирают определенные двойные звезды, и что они могут отследить последние несколько лет звездной смерти на грани заключительного, драматического взрыва.
Со временем ученые и астрономы-любители будут в состоянии отследить изменения в яркости звезды и проверить, что это придерживается предсказанного графика.
qil.ru
особенности, последствия и интересные факты
Вселенная постоянно расширяется, космические объекты постепенно удаляются от нас, но не все. Учеными было установлено приближение огромнейшей галактики Андромеды к нашему Млечному Пути со скоростью 120 км/с. Уже составлены проекты столкновения галактик.
Млечный Путь – наш дом
Галактика Млечный Путь является нашей родиной. Она огромна, красива: ее можно увидеть невооруженным глазом на ясном ночном небе. Она представлена в виде белой полосы, разливающейся по всему небу.
По последним данным, диаметр нашей галактики составляет около 130 000 световых лет. В ней содержится около трехсот миллиардов планет, звезд и других небесных тел. Наша Солнечная система располагается на расстоянии 28 тысяч световых лет от центра галактики, на спиралевидной концентрации газа и пыли – рукаве Ориона.
У нашей галактики есть супники – мелкие галактики, вращающиеся вокруг гиганта по собственной орбите, независимо от других частей Млечного Пути. По данным наблюдений, через миллиарды лет Млечный Путь поглотит мелкие галактики Большое и Малое Магелланово Облако, а еще через некоторое время ее саму поглотит Андромеда.
Андромеда и Млечный Путь
Ученые подтвердили, что будет столкновение галактик Андромеда и Млечный Путь. Это две крупнейший системы, которые располагаются друг от друга на расстоянии около 2,5 миллиона световых лет. Галактика Андромеда находится в одноименном созвездии. Ее можно считать большим братом Млечного Пути.
Андромеда содержит триллион звезд (в Млечном Пути их около трехсот миллиардов), диаметр галактики — около 200 000 световых лет, а у нас — вполовину меньше.
Некоторые ученые утверждают, что наша галактика и Андромеда очень похожи. И Млечный Путь, и Андромеда способны объединять другие галактики меньших размеров, но с расширением Вселенной галактики расходятся друг от друга. Но эти два гиганта движутся навстречу друг другу. Скорость движения составляет, по разным подсчетам, от 120 до 200 километров в секунду. В результате этого ученые сделали вывод, что произойдет столкновение галактик. Это событие произойдет через пару миллиардов лет.
Ученые о столкновении
Столкновение галактик показывается в ролике от телестудии Роскосмоса. По мнению ученых, космические гиганты должны слиться в единое целое. Если к моменту столкновения галактик Землю будут населять люди, они смогут ощутить и увидеть это событие. Со слов ученых, Солнечную систему может выбросить из нашего рукава Млечного Пути дальше. Планета будет пролетать через кашу из звезд, комет, пыли.
Что произойдет при столкновении
Если вдруг произойдет столкновение галактик Млечный Путь и Андромеда, то это повлечет неминуемую гибель множества космических тел: ряд звезд будут полностью уничтожены, какие-то выбросит из галактик, некоторые поглотят черные дыры.
Спиральная структура объектов будут полностью нарушена, и на их месте возникнет новая, гигантская эллиптическая галактика. Этот процесс является нормой для эволюции галактик. О том, что объекта приближаются друг к другу, ученым известно не один год. Но только сейчас они сделали моделирование столкновения двух галактик.
Эволюция космоса
Во Вселенной есть галактики, находящиеся на орбитах с общим центром масс. В таких системах имеется центральная гигантская галактика и несколько спутниковых объектов. Во время эволюции, если движение более мелких галактик не совпадает по орбитам, то все они начинают вращаться вокруг этого центра. Если же орбита у галактик одинакова, то они будут объединены в одну крупную систему, в то время как более мелкий объект будет разорван. Подобные столкновения астрономы часто наблюдают. Считается, что Андромеда тоже сталкивалась с более мелкой галактикой в далеком прошлом. Наша система также поглощала мелкие галактики.
Столкновение
Крупнейшее столкновение галактик произойдет не скоро. Да и столкновением это событие называть не совсем корректно. Этому событию больше подходит термин «объединение». Поскольку в галактиках располагаются разряженные межзвездные среды, планеты и звезды вряд ли столкнутся друг с другом. Два гиганта объединятся, наложившись друг на друга.
Изменение скорости полета
Как уже упоминалось, ученым давно известно о приближении двух гигантских галактик. До некоторого времени астрономы не могли с точностью сказать, будет ли мощнейшее столкновение галактик или же они разойдутся, пока не создали математическую модель.
На данном этапе есть вариант радиального изменения скорости Андромеды относительно Млечного Пути путем измерения ее с помощью допплеровского смещения спектральных линий от звезд галактики, а вот измерить поперечную скорость не удастся. Пока что астрономам удалось определить приблизительную скорость движения галактик. По некоторым предположениям, гало точно столкнется, а вот сами диски могут не соприкасаться друг с другом. Однако другие ученые мира думают совершенно иначе.
Когда столкнутся
Во время сближения галактик у них будут кружиться ядра вокруг друг друга. Во время этого события звездные диски рассеются по сторонам от ядер. Моделирование сближения показало, что это событие произойдет примерно через два миллиарда световых лет.
Во время взрыва наша Солнечная система будет выкинута за пределы новой галактики примерно на тридцать тысяч световых лет. Есть вероятность, что она удалится от середины галактик на более дальнее расстояние, но этот шанс крайне низок – около 0,1 %.
Во время моделирования астрономами представилась возможность определить вероятность столкновения нашей галактики с другими системами. В результате наблюдений оказалось, что Млечный Путь может столкнуться с М33 (вероятность — 9 %).
Будет ли столкновение?
Андромеда содержит около миллиарда различных небесных тел: планет и звезд, а Млечный Путь — всего несколько сот миллиардов. По предположениям астрономов, столкновения Земли и Солнца с другими планетами и звездами — маловероятное событие. Скорее всего, все небесные тела будут выкинуты взрывной волной при слиянии черных дыр галактик.
После этого события на небе Земли будут сверкать другие созвездия, а может, даже к ней присоединится еще один спутник.
При слиянии галактик обычно не происходит столкновение звезд из-за слишком большого расстояния между ними. Однако между ними есть газ, который может нагреться и вызвать рождение новых звезд. Пыль и газ межзвездного пространства могут поглощаться существующими звездами, из-за чего их вес и размер будут изменены: возникнут сверхновые небесные тела.
Пока два гигантских объекта достигнут друг друга, газа в их рукавах будет мало: во время движения все газообразные массы будут превращаться в звезды или оседать на старых телах. Поэтому никакого гигантского взрыва не произойдет, но и гладким оно не будет.
Модель слияния
Впервые приближение Андромеды к Млечному Пути было замечено в 1920 году Эдвином Хабблом. Он оценил исходящий спектрографический свет от Андромеды и сделал сенсационное открытие: галактика движется к нам.
В 2012 году ученые сделали примерные подсчеты скорости приближения. Полученные данные позволили провести вычисления даты столкновения титанов.
Не так давно ученые создали модель будущего столкновения. Томас Кокс и Абрахам Леб построили математическую модель, которая позволила определить процесс столкновения и увидеть судьбу нашей родной Солнечной системы, Земли.
fb.ru
Сталкиваются ли звезды друг с другом?: moralg
Космос — это почти вакуум. В котором, однако, есть чрезвычайно разреженный газ из атомов и молекул, далеко отстоящие друг от друга звезды и разделенные еще большими расстояниями звездные острова — галактики. Сталкиваются ли молекулы газа с другими молекулами, звезды — со звездами, галактики — с галактиками?
С первого взгляда может показаться, что чем меньше объект, тем меньше вероятность ему столкнуться с себе подобным. Однако это не так. Поэтому под катом каждый может узреть истину, установление которой проводится простейшей арифметикой. И картинку, иллюстрирующую эту истину.
Назовем расстояние, пробегаемое частицей (молекулой, звездой, галактикой) от одного столкновения с себе подобной до другого столкновения длиной свободного пробега и обозначим его буквой λ (лямбда). Приближенная оценка этой величины такова:
λ ~ 1 / (n * σ), (1)
где n — число рассматриваемых частиц в единице объема, σ — площадь поперечного сечения частицы, * — знак умножения.
Для примера рассмотрим окружающий нас воздух. В нем n ~ 3 * 10**19 в куб. см., где двойная звездочка ** означает знак возведения в степень. А поскольку размер молекулы воздуха примерно равен l ~ 2 * 10**(-8) см, то σ ~ l * l ~ 4 * 10**(-16) кв.см. Подставляя эти величины в приведенную выше формулу, получаем: λ ~ 10**(-4) см. То есть, длина свободного пробега молекул в окружающем нас воздухе порядка 1/10000 сантиметра.
А время, в течение которого частица движется свободно между двумя столкновениями, каково? Очевидно, что это время (τ):
τ ~ λ / v , (2)
где v — характерная скорость молекул воздуха. Эта скорость порядка скорости звука, то есть равна примерно 330 м/сек. Отсюда следует, что в окружающем нас воздухе τ ~ 3 * 10**(-9) сек., то есть порядка трех миллиардных долей секунды.
И вот теперь перейдем к космосу.
1. Межзвездный газ. Его плотность в разных частях Галактики заметно отличается. Но в среднем в межзвездном газе порядка одного атома водорода в куб. см.. И поскольку размер такого атома примерно вдвое меньше размера молекулы воздуха, то в межзвездном газе λ ~ 10**16 см ~ 10**11 км ~ 10**(-2) свет. года. Поскольку один световой год равен примерно 10**13 км.
Много это или мало? Толщина газового диска Галактики в окрестности Солнца составляет несколько сот световых лет. Поэтому любой атом межзвездного газа успеет десятки и сотни тысяч раз столкнуться с себе подобными прежде чем сможет пересечь диск Галактики. Итак, межзвездный газ — столкновительная система.
2. Звезды. Ближайшая к нашему Солнцу звезда находится примерно в 4 световых годах от нас. Это означает, что в нашей части Галактики плотность звезд порядка 0,02 штуки на кубический световой год. Понятно, что ближе к центру Галактики звезд погуще. Поэтому сочтем, что для звезд n ~ 1 / куб.св.год. Размер нашего Солнца сочтем для простоты типичным — его диаметр немногим больше одного миллиона км. Или ~ 10**(-7) св. года. И поскольку сечение пропорционально квадрату диаметра, то λs ~10**14 св.лет. Но ведь 10**14 св. лет — это практически размер Вселенной! А типичный размер галактик порядка 10**5 св. лет. То есть, длина свободного пробега звезд по порядку величины в миллиард раз больше размера типичной звездной системы! Иначе — звезды практически не сталкиваются?
Подойдем с другого бока. Оценим промежуток времени между столкновениями звезд. Типичная скорость звезд в галактиках порядка 200-300 км/сек. Если ее подставить в формулу (2) с приведенной выше λs ~10**14 св.лет, то получится τs ~10**17 лет. Что в миллионы раз больше, чем возраст Вселенной (14 млрд. лет).
Итак, звезды в галактиках практически не сталкиваются.
3. Галактики. Ближайшая к нам крупная галактика — туманность Андромеды. До нее 2,5 млн. св. лет., а ее диаметр порядка 200 тыс. св. лет. Наша Галактика чуть поменьше, но для оценок будем ее считать такой же. Считая, что одна частица-галактика приходится на куб, размером в 2,5 млн. св. лет, а сечение σ равно площади круга диаметром в 200 тыс. св. лет, из формулы (1) получаем, что длина свободного пробега галактик λG ~ 10**8 св. лет, что на два с лишним порядка меньше размера Вселенной.
Итак, галактики во Вселенной сталкиваются.
В качестве примера взгляните на картинку столкновения галактик NGC 6621 и NGC 6622:
moralg.livejournal.com
Столкновение двух нейтронных звёзд, «преобразует» понимание Вселенной
Ученые впервые стали свидетелями крушения двух сверхплотных нейтронных звезд. Подобные катаклизмы породили по меньшей мере половину золота во Вселенной. Возбужденные этим открытием исследовательские группы рассказали об этом в понедельник.
Ударные волны и световые вспышки, излучаемые космическим огненным шаром, путешествовали около 130 миллионов световых лет, и были захвачены земными детекторами 17 августа. Об этом открытии рассказали одновременно на различных пресс-конференциях по всему миру и десяток научных работ были опубликованы в ведущих научных журналах.
«Мы стали свидетелями того, как перед нашими глазами разворачивалась история: приближались две нейтронные звезды, приближались… Оборачиваясь все быстрее и быстрее вокруг друг друга, а затем сталкивались», рассказал первооткрыватель Бенуа Мур из исследовательского института CNRS (Национальный центр научных исследований) Франции.
Новаторское наблюдение решило ряд физических загадок и послало дрожь предвкушения во всё научное сообщество.
Данное наблюдение смогло объяснить, откуда большая часть золота, платины, ртути и других тяжелых элементов во Вселенной. Телескопы увидели доказательства вновь созданного вещества в выпавших осадках, заявили команды—этот предположение существовало и ранее но сейчас оно подтверждается.
«Теперь совершенно понятно, что значительная часть, может быть половина, а может и больше, из тяжелых элементов во Вселенной являются фактически производными от такого рода столкновений», — сказал физик Патрик Саттон, сотрудник лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (ЛИГО), которые способствовали этому открытию.
Нейтронные звезды-это сгоревшие сердечники, которые остаются, когда у огромных звезд кончается топливо, взрываются и умирают.
Около 20 километров (12 миль) в диаметре, с чуть большей массой, чем наше солнце, они высокорадиоактивные и ультра-плотные—горстка материала весит столько, сколько гора Эверест.
Теоретически слияние двух таких экзотических тел создаст дрожь в ткани пространства-времени, известной как гравитационные волны, а также яркие вспышки высокоэнергетического излучения, называемого гамма-всплесками.
Теоретики предложили решение этой удивительной ситуации: инфлатон может быть совершенно новой частицей со свойствами бозона Хиггса, но с меньшей массой. В квантовой механике идентичные характеристики заставляют частицы колебаться — они циклически трансформируются друг в друга. Созданная таким образом модель инфляции имела бы только один параметр, описывающий частоту колебаний / трансформаций между инфлатоном и бозоном Хиггса.
17 августа в созвездии Гидры детекторы стали свидетелями обоих явлений на расстоянии 1,7 секунды друг от друга.
«Мы узнали в течение нескольких минут, что мы провели бинарное обнаружение нейтронной звезды», — сказал Дэвид Шумейкер, другой член ЛИГО, которая имеет датчики в Ливингстон, Луизиана и Хэнфорде, штат Вашингтон.
Наблюдение подобного, был плод многолетнего труда тысяч ученых в более чем 70 наземных и космических обсерваториях, разбросанных по всему миру.
Вместе с ЛИГО, в неё вошли команды из Европы, гравитационно-волнового детектора в Италии, и ряда наземных и космических телескопов, включая Хаббл.
«Это событие знаменует поворотный момент в наблюдательной астрономии и приведет к сокровищнице научных результатов», сказал Бангалор Сатьяпракаш из школы физики и астрономии Кардиффского университета.
Обнаружение является еще одним пером в шапке для немецкого физика Альберта Эйнштейна, который впервые предсказал гравитационные волны более 100 лет назад.
Три пионера LIGO, Барри Бариш, Кип Торн и Райнер Вайс, были удостоены Нобелевской премии физики в этом месяце за наблюдение гравитационных волн, без которых последнее открытие не было бы возможным.
Теоретически, маломассивные инфлатоны все еще могут быть скрыты в 1 проценте неисследованных колебаний. Эти случаи в конечном итоге будут исключены из будущих анализов с использованием новых данных, которые в настоящее время собираются на LHC. Однако физикам необходимо примириться с идеей о том, что если существуют инфляционные часицы, они либо более массивны, чем считалось ранее, либо встречаются в нескольких вариантах.
Пятое наблюдение и последнее, гравитационные волны — это первая из нейтронной звезды термоядерного синтеза. Остальные четыре были из слияния черных дыр, которые являются еще более тяжёлыми, и в отличие от нейтронных звезд, не излучают никакого света.
«Раньше», чем ожидалось
Последняя волна наблюдения, с другой стороны, сопровождалась вспышками гамма-лучей, которые ученые сказали, что пришли ближе во Вселенной и были менее яркими, чем ожидалось.
«Это событие говорит нам, что может быть гораздо больше этих коротких гамма-всплесков, идущих поблизости во Вселенной, чем мы ожидали», сказал Саттон.
«Это может быть вершина айсберга коротких гамма—всплесков, производимых столкновений и слияний нейтронных звезд» — захватывающая перспектива для ученых, надеющихся раскрыть дальнейшие секреты Вселенной.
Кроме всего прочего, есть надежда, что данные о столкновениях нейтронных звезд в один прекрасный день покажут скорость расширения космоса, что в свою очередь расскажет нам, сколько лет вселенной и сколько всего в ней содержится.
«Это чрезвычайно интересно наблюдать такое редкое событие, которое преображает наше понимание жизни Вселенной», — сказал Франц Кордова, директор Национального научного Фонда.
Нейтронная звезда создала «открытие жизни»
«Воистину момент Эврика», это всё на что я когда—либо надеялся, мечта сбылась» — обычно сдержанные ученые тянулись к звездам в понедельник, чтобы описать чувства, которые сопровождают событие «раз в жизни».
Свидетельство этого космического столкновения мчалось через пространство и достигло Земли 17 августа ровно в 12:41 МСК, приводя в напряжённую работу сотни телескопов и тысячи астрономов и астрофизиков всего мира.
Это было, как будто дремлющая сеть супер-шпионов одновременно начали действовать по всему миру.
Звездный разбойник стал известен двумя способами: он создал дрожь, называемую гравитационными волнами в континууме пространства времени Эйнштейна, и осветил весь электромагнитный спектр света, от гамма-лучей до радиоволн.
Ученые обнаруживали гравитационные волны ещё четыре раза до этого события, и это было удостоено Нобелевской премии по физике в начале этого месяца.
Но каждое из этих событий, порожденных столкновением черных дыр, длилось всего несколько секунд, и оставалось невидимым для телескопов земного и космического базирования.
Но в этот раз, при столкновении нейтронных звёзд, всё было по-другому.
Оно породило гравитационные волны—зафиксированные двумя американскими обсерваториями, известными как LIGO, и еще одной в Италии под названием Virgo (франко-итальянский детектор гравитационных волн) — которые длились поразительно 100 секунд. Меньше чем через две секунды, спутник НАСА зафиксировал всплеск гамма-лучей.
Настоящий момент «Эврика»
«Впервые мы наблюдаем катаклизмическое астрофизическое событие в гравитационных и электромагнитных волнах», — сказал исполнительный директор LIGO Дэвид Райтзе, профессор Калифорнийского технологического института (Caltech) в Пасадене
Начальные расчеты сузили зону до участка неба в южном полушарии, охватывающем пять-шесть галактик, но разочарованным астрономам пришлось ждать наступления ночи, чтобы продолжить поиски.
Наконец, примерно в 22-00 GMT (гринвичское время), телескоп в северной пустыне Чили засёк его: звездное слияние произошло в галактике, известной как NGC 4993.
Стивен Смарт, который руководил наблюдениями за телескопом новой технологии Европейской космической обсерватории, был восхищён, когда спектр осветил его экраны. «Я никогда не видел ничего подобного», — вспоминает он.
Ученые во всем мире были потрясены.
«Это событие по-настоящему стало моментом Эврики», — сказал Бангалор Сатьяпракаш, руководитель группы гравитационной физики Кардиффского университета. «Последующие 12 часов неизменно являются самыми захватывающими в моей научной жизни.»
«Есть редкие случаи, когда ученый имеет шанс стать свидетелем новой эры в самом начале — это одно из таких времен», — сказала Елена Пьян, астроном в Национальном институте астрофизики в Риме.
ЛИГО — астрономы Калифорнийского технологического института провели десятилетия готовясь на всякий случай, рассчитывая что их шансы 80.000-к-1 стать свидетелями слияния нейтронных звезд.
«В то утро все наши мечты сбылись», — сказал Алан Вайнштейн, руководитель астрофизического анализа данных на ЛИГО в Калтехе.
«Это открытие было все, на что я всегда надеялся, упаковано в одно событие», — добавил Франческо Паннарале, астрофизик Университета Кардиффа в Уэльсе.
Для этих и тысяч других ученых, GW170817-метка взрыва нейтронной звезды станет «вы помните, где вы были?» в этот момент.
«Я сидел в кресле своего стоматолога, когда я получил текстовое сообщение», — сказал Бенуа Моуз, астрофизик из Национального центра Франции по научным исследованиям и французский координатор Virgo. «Я вскочил и бросился в свою лабораторию.»
Патрик Саттон, глава группы гравитационной физики в Кардиффе и член команды LIGO, застрял в дальнемагистральном автобусе, пытаясь скачать сотни писем, переполнявших его почтовый ящик.
Слухи кружились внутри и за пределами астрономического сообщества, как ученые поспешили подготовить первоначальные выводы для публикации в понедельник в десятке статей, распространенных по нескольким ведущим мировых журналов.
Конечно нам не разрешили никому говорить,» Саттон сказал AFP. Но я не мог удержаться рассказать своему 12-летнему сыну, начинающему физику. — Он поклялся хранить тайну. Ему нельзя было говорить даже своим друзьям.
ЛИГО и Virgo: машины, которые открывают тайны Вселенной и дали ученым очередной взгляд на гравитационные волны в результате столкновения нейтронных звезд являются наиболее совершенными детекторами, когда-либо построенных для измерения крошечных колебаний во Вселенной. Обнаружение этих гравитационных волн впервые в 2015 году подтвердило вековую теорию общей относительности Альберта Эйнштейна.
Кратко: два американских подземных детектора известны как лазерный интерферометр гравитационно-волновой обсерватории, или LIGO.
Один из них расположен в Хэнфорде, штат Вашингтон; другие 1800 миль (3000 километров) в Ливингстон, Луизиана.
Строительство началось в 1999 году, и наблюдения проводились с 2001 по 2007 год.
Затем они прошли серьезную модернизацию, чтобы сделать их в 10 раз более мощными.
Впервые в сентябре 2015 года в полном объеме введены в эксплуатацию передовые детекторы LIGO.
14 сентября 2015 года детектор в Луизиане впервые принял сигнал гравитационной волны, возникшей 1,3 миллиарда лет назад в южном небе.
Virgo
Третий подземный детектор находится недалеко от Пизы, Италия, и известен как Virgo.
Построенный четверть века назад французско-итальянским партнерством, детектор Virgo завершил свой первоначальный цикл наблюдений в 2011 году, а затем прошел модернизацию.
Продвинутый Virgo начал свою работу в апреле этого года и сделал свое первое наблюдение гравитационных волн 14 августа, отметив четвертое такое событие, которое ученые наблюдали с 2015 года.
Virgo менее чувствителен, чем LIGO, но наличие трех детекторов помогает ученым в более узкой области поиска во Вселенной, где происходят космические события, и измеряет расстояние с большей точностью.
«Меньшая область поиска позволяет проводить последующие наблюдения с помощью телескопов и спутников для космических событий, которые порождают гравитационные волны и выбросы света, такие как столкновения нейтронных звезд» — сказала профессор Джорджии Тек Лаура Кадонати.
Как они работают.
Эти огромные лазерные интерферометры—каждые около 2,5 миои (четыре километра)—находятся под землей, чтобы производить наиболее точные измерения.
Они не полагаются на свет в небе, как делает телескоп.L-образные приборы отслеживают гравитационные волны с использованием физики лазерного света и пространства.
Скорее, они чувствуют вибрации в пространстве, что позволяет им раскрыть свойства черных дыр и нейтронных звезд.
«Как гравитационные волны, проходя через пространство тянется пространство-времени», — пояснил Дэвид Шумейкер, лидер передового проекта ЛИГО в Массачусетском технологическом институте (МТИ).
Детектор, короче говоря, » это просто большое устройство для изменения напряжения в пространстве электрического сигнала».
Один из способов представить искривление пространства и времени — это представить мяч, падающий на батут.
Во-первых, батут наклоняется вниз, растягивая ткань вертикально и укорачивая стороны.
Затем, когда мяч снова подпрыгивает вверх, горизонтальное движение ткани снова расширяется.
Прибор действует как преобразователь, меняя этот штамм на изменения света, а затем на электронный сигнал, чтобы ученые могли оцифровать его и анализировать.
«Свет от лазера должен перемещаться в вакууме, чтобы его не беспокоили все колебания воздуха» — сказал учёный, отметив, что LIGO содержит «самую большую высоковакуумную систему в мире».
Детекторы содержат два очень длинных рычага, которые содержат оптические приборы для изгиба света, и расположены как буква L.
Если одна рука укорачивается, а другая удлиняется, ученые знают, что они видят гравитационную волну.
www.astronews.space
Ученые отвечают на дурацкие вопросы
Начало 2017 года ознаменовалось знаковым событием в истории нашей научно-популярной рубрики: наш читатель впервые с гордостью объявил о том, что не смог дочитать статью до конца. Не дочитывали, конечно, и раньше, но стеснялись этого. Видимо, мы, с нашей занудной решимостью достучаться до самых дальних читательских извилин, все же переступили черту. В конце концов, в первую очередь мы должны нести людям радость, и лишь во вторую — знание (в той мере, в какой оно не омрачает радости). А значит, время вернуться к самому базовому формату просветительства: вопрос — ответ. Тем более что недавние научные работы как раз содержат в себе кратчайшие ответы на простейшие вопросы — из тех, что даже самый быстрый разумом читатель успеет прочесть, не отвлекаясь на пролетевшую муху.
Итак:
1. Что будет, если две звезды столкнутся?
На этот вопрос у ученых есть длинный ответ, с формулами. Есть и краткий ответ: будет большой бабах. Но если оба ответа вас не устраивают, предлагаем прекрасную альтернативу: очень скоро вы сможете увидеть это своими собственными глазами. Примерно в 2022 году, всего через пять лет, в созвездии Лебедя возникнет яркая вспышка. Примерно вот здесь.
Если вы не понимаете, где это, то расскажем словами: летней ночью почти в самом зените висит созвездие Лебедя, похожее на крест. Так вот, чуть правее перекладины этого креста и зажжется яркая-преяркая звезда. Приготовления к этому перформансу уже в полном разгаре: там, в созвездии Лебедя, два компонента двойной звезды KIC 9832227 уже сблизились на опасное расстояние и вращаются все быстрее и быстрее, все ближе и ближе друг к другу, в пределах общей атмосферы. Через несколько лет звезды упадут друг на друга. Происходящий при этом взрыв астрофизики называют «красная новая»: красная — из-за спектра, а новая — потому что невооруженным глазом сейчас на этом месте ничего не видно, а будет звезда, видимая абсолютно всем. Но посмотреть в телескоп, как там у них дела в созвездии Лебедя, можно уже сейчас. А если вам повезет и взрыв жахнет как раз когда вы приникли к окуляру — примите наши особые поздравления. Подробности можно прочесть тут.
2. Откуда организм знает, что он не выспался?
Для чистого сердцем простеца такой вопрос вообще не представляет сложности: знает оттуда, что спать хочется! Но чуть более изощренный ум не может не встать в тупик. Действительно: вы с шести утра бегали на лыжах, а я, например, писал статью, скрючившись за неудобным столом. А один мой знакомый, страдая бессонницей, смотрел сериал «Бывает и хуже», лежа на диване. Очевидно, что с нашими организмами происходили совершенно разные процессы. Однако результат один: всего восемь вечера, а уже клонит в сон. Как именно нейроны головного мозга узнают о том, что организм устал? Как они подсчитывают, достаточно ли было сна прошлой ночью и не пора ли восполнить дефицит?
Этот вопрос прояснил Сирил Михаил и его коллеги из Швейцарии. Во всем, говорят они, виноват белок под названием ERK-киназа. Вообще киназы — это общее название белков, которые только и умеют в жизни, что привешивать фосфат на какие-нибудь другие белки (то есть фосфорилировать их). В результате эти белки становятся более активными или, наоборот, теряют силу. В числе киназ есть и такие, которые по цепочке фосфорилируют друг друга. Отчего-то природе показалось уместным использовать их в передаче различных сигналов от внешней среды к клетке. Внешний сигнал активирует первую киназу, первая активирует вторую, и так далее по цепочке. А последняя киназа активирует белок, который уже и запускает нужный ген в ядре клетки. Так, грубо говоря, и работает довольно знаменитый сигнальный каскад ERK, имеющий отношение и к раку, и к многим другим недугам (в зависимости от того, в каких клетках он поврежден).
Доктор Михаил ставил опыты на мышах и в особенности на их нейронах коры головного мозга. Выяснилось, что, когда мышь бодрствует, ERK-киназа неуклонно фосфорилируется, пока беднягу-мышь не сморит сон (фосфорилированная киназа запускает соответствующие гены). А пока мышь спит, идет обратный процесс, киназа дефосфорилируется. Когда мышь упорно трудится, киназа фосфорилируется быстрее. Исследователи вывели мышей, у которых этой киназы в нейронах нет — они спали гораздо меньше, чем обычные мыши, а главное, их сон совершенно не зависел от того, хорошо ли они спали прошлой ночью и устали ли за день.
Таким образом, ученые получили ответ на вопрос, который дураку был очевиден и без всяких исследований. Так научное познание иллюстрирует диалектическую триаду: «Все понятно — ни фига не понятно — наконец хоть что-то понял».
3. Зачем удалять детям гланды?
В те годы, когда автор этих строк наслаждался счастливым детством, было принято думать, что, если удалить ребенку миндалины и аденоиды (это называется тонзиллэктомия и аденоидэктомия), он будет реже простужаться. Автор и сам пал жертвой этой теории. Заметим, что в те поры такую операцию детям делали практически без анестезии, крепко привязав их бинтами к специальному креслу. Если кому-то кажется, что я зол и язвителен, отчасти причиной может быть та детская травма.
Сейчас, разумеется, детские страдания вышли из моды, анестезия и седация стали обязательными. Однако некоторые врачи по-прежнему считают, что гланды и аденоиды лучше удалить заранее, на всякий случай, для общего повышения качества жизни (о тех случаях, когда они закрывают просвет носоглотки и реально мешают дыханию, мы тут не говорим). Именно для таких врачей и расстарались корейские исследователи, собрав огромную статистику среди корейских детей до и после операции тонзиллэктомии.
Их вывод прост и ясен: число обращений к врачу по поводу ОРЗ совершенно не зависит от того, удалены у ребенка миндалины (а также и аденоиды) или нет. Частота таких обращений сокращается с возрастом совершенно одинаково для этих двух групп детей. У взрослых никакой зависимости также не найдено.
Таким образом, резать ребенку гланды надо в двух случаях: если (по мнению незаинтересованного врача, а лучше нескольких) они перекрывают ему кислород здесь и сейчас, или если вы намерены преподать своей малютке хороший урок ненависти и бессилия, вроде того, что получил в свое время автор. Делать это для общего оздоровления, по-видимому, все же не следует.
4. Как муравей пятится задом?
Вообразите себе свой мозг, а на его фоне — муравья. Внутри муравья тоже есть мозг, уж совсем крошечны
snob.ru
 рис. Столкновение звездЧто произойдет, если какая-нибудь звезда подойдет к Солнцу настолько близко, чтобы заметно изменить направление его движения? Средние расстояния до звезд и их скорости на сегодняшний день довольно хорошо изучены, так что без особого труда можно вычислить вероятность того, что какая-нибудь звезда приблизится к Солнцу на минимальное расстояние, меньшее расстояния до Нептуна. Такие тесные сближения происходят редко, в среднем лишь однажды за 10 000 космических лет, т. е. маловероятно, чтобы за 20 космических лет своего существования Солнце уже испытало подобного рода столкновение с проходящим мимо соседом. Общий эффект близкого прохождения был бы, по-видимому, весьма незначительным, и хотя это событие в течение некоторого времени было бы сенсацией, особого вреда оно бы не нанесло. Изменились бы орбиты планет вокруг Солнца, особенно внешних планет, а Нептун и Плутон, возможно, переметнулись бы к незваному пришельцу и покинули Солнечную систему. После этого визита Солнце со стайкой оставшихся планет и, возможно, с несколькими вновь приобретенными планетами изменило бы направление движения примерно на 20° по сравнению с первоначальным. Какова вероятность столкновения Солнца с проходящей мимо звездой?Если бы это случилось, то результаты почти наверняка были бы катастрофическими для жизни на Земле. Но, пожалуй, у нас есть более неотложные заботы, так как средний промежуток времени между столкновениями звезд размером с наше Солнце составляет 109 космических лет, или 2,5 * 1017 земных лет! Единственное место, где иногда могут происходить столкновения звезд,— это ядро Галактики, но даже здесь вероятность данного события невелика. Редкость этого явления лучше всего иллюстрируется тем, что в нашей Галактике с массой, эквивалентной массе 100 миллиардов (1011) солнц, столкновения между двумя звездами возможны только раз в миллион лет. Если принять, что в некоторых областях Галактики звезды расположены ближе друг к другу, чем в окрестностях Солнца, и что существуют звезды, представляющие собой большую мишень, чем Солнце, то вероятность столкновения несколько увеличится. Однако весьма маловероятно, что даже в шаровом скоплении или в плотном ядре Галактики столкновения будут происходить чаще, чем раз в 1000 лет.  рис. Слияние нейтронных звезд Из этих простых расчетов видно, что вероятность катастрофы, связанной с прямым столкновением или близкими прохождениями звезд, гораздо меньше, чем постоянная опасность гибели всего живого из-за сравнительно небольших внутренних изменений в самом Солнце. Незначительные изменения в недрах Солнца, гораздо менее катастрофические, чем вспышка новой звезды, легко могут привести к полному исчезновению жизни на Земле. Конечно, это не повлияет на планетную систему в целом, но маловероятно, что жизнь на поверхности Земли сможет приспособиться к средней температуре вблизи точки кипения воды или к условиям 50-градусного мороза. Несложно убедиться, что последствия таких близких прохождений звезд, в общем, весьма незначительны. Однако не следует забывать, что траектория Солнца в какой-то мере непрерывно меняется в результате менее тесных сближений. Звезда, проходящая на расстоянии 0,5 пс от Солнца, изменит направление его движения немногим меньше чем на 1º. За большой отрезок времени число таких сближений до расстояний в несколько парсек довольно велико. Расчеты показывают, что суммарный эффект всех прохождений звезд на минимальных расстояниях менее 3 пс от Солнца за один космический год будет равен эффекту одного сближения Солнца со звездой до расстояния 100—200 астрономических единиц. Большая важность суммарного эффекта далеких прохождений видна из того, что одно прохождение на расстоянии 100 астрономических единиц может в среднем произойти лишь раз в 2,5 * 1013 земных лет, или в 100 000 космических лет. Совершенно ясно, что об одиночных близких прохождениях и о прямых столкновениях можно позабыть, а помнить о более далеких прохождениях, которые ввиду своей гораздо большей частоты оказываются несравненно эффективнее, вызывая изменения направления и скорости движения Солнца в течение длительных промежутков времени. Наша Галактика вращается еще недостаточно долго для того, чтобы обмен энергией между звездами разных типов был достаточно эффективным. Из приведенных выше рассуждений о столкновениях звезд следует, что вряд ли звезды сохранили бы так много индивидуальных особенностей в своих движениях, если бы наша Галактика существовала в своем современном виде значительно дольше 100 космических лет, или 2,5 * 1010 земных лет. |
astroinformer.com