Пенсионный советник

Есть ли жизнь вблизи пульсара

Обзор важнейших астрономических открытий апреля — мая

Лектор: 04.06.2017, 16:55
Jurik Peter/Shutterstock

Может ли существовать жизнь вблизи далеких пульсаров и на спутнике Юпитера Европе, а также сколько в галактике одиноких, бесхозных планет, — в традиционном астрообзоре от доктора физико-математических наук астрофизика Сергея Попова.

В апреле — мае, как, впрочем, и всегда, было много интересных результатов по экзопланетам и черным дырам, но начнем мы с Солнечной системы.

Новые наблюдения на Космическом телескопе имени Хаббла, проведенные Вильямом Спарксом и его соавторами, выявили продолжающуюся активность на Европе – спутнике Юпитера.

Речь идет о выбросах воды из подледного океана. Причем место выхода в пределах ошибок, одно и то же для ряда событий. Более того, в той же области спутник Галилео наблюдал температурную аномалию.

Значит, вероятно, активность продолжается в одном и том же месте в течение 20 лет.

Таким образом, накапливаются аргументы в пользу криовулканической активности спутника Юпитера. Это снова — после нескольких лет лидерства спутника Сатурна Энцелада — делает Европу самым интересным объектом для исследований с помощью посадочных модулей, с целью поиска жизни. Лететь к Юпитеру дешевле, быстрее и проще, чем к Сатурну. Высадка на Европу, вероятнее всего, проще, чем на Энцелад. Так что, возможно, в ближайшие годы будет одобрена соответствующая миссия, которая сможет проанализировать воду подледного океана Европы.

Теперь все-таки перейдем к экзопланетам. В работе Джейсона Диттманна и др. сообщается об обнаружении еще одной маломассивной транзитной планеты в зоне обитаемости около близкого красного карлика (звезда в семь раз легче Солнца).

Расстояние до нее — 12 парсеков (как до TRAPPIST-1), что делает планету хорошим объектом для изучения атмосферы (например, на будущем космическом телескопе Джеймса Вебба или на E-ELT). Радиус планеты около 1,4 земного, а масса — 6,6 земной. Важно, что возраст звезды, по всей видимости, превосходит 5 млрд лет.

Так что это в самом деле интересный кандидат в смысле поисков жизни.

Кстати, а что с системой TRAPPIST? В статье авторы моделируют потери атмосферы планетами системы TRAPPIST-1 и обсуждают, в связи с полученными результатами, возможность обитаемости этих тел и стратегии поисков жизни. Ожидается, что планеты будут иметь довольно слабое магнитное поле. Поэтому сильный звездный ветер (из-за того что планеты близки к звезде) приводит к довольно быстрой потере атмосферы. Лишь две внешние планеты могут удержать атмосферу на миллиард лет. Самая внешняя — вряд ли может быть обитаемой. Соответственно, на первое место выходит TRAPPIST-1g.

Авторы обращают внимание, что, выбирая планеты вокруг красных карликов с наибольшей вероятностью их обитаемости, следует обращать внимание на темп звездного ветра. Планеты, подвергающиеся наименьшему влиянию ветра, с большей вероятностью могут быть обитаемыми.

Если вас интересуют перспективы обнаружения жизни на экзопланетах, то теперь вам есть что почитать. В статье представлен очень подробный обзор по биомаркерам. Причем речь идет не только о наличии каких-то конкретных соединений (вроде кислорода, метана или озона) в атмосфере, но и о всех мыслимых признаках, которые можно дистанционно зарегистрировать.

Например, как внешние слои атмосферы или поверхность отражают свет, различные характеристики планеты, изменяющиеся во времени (скажем, сезонные изменения). Это первая из пяти работ. Последующие статьи этой серии (раз, два, три и четыре) все вместе составляют книгу.

Напомню, что самую первую экзопланету открыли около радиопульсара — нейтронной звезды. А может ли там существовать жизнь? Есть ли для этих планет свои зоны обитаемости? Почему бы не пофантазировать. Разумеется, вероятнее всего, планеты вокруг радиопульсара сформировались уже после вспышки сверхновой. Разумеется, жизнь на планете, обращающейся вокруг нейтронной звезды, нелегка. Ну а вдруг?

Авторы этой статьи рассматривают гипотетическую ситуацию, когда вокруг нейтронной звезды располагается планета земного типа с атмосферой. Задача: посмотреть, как излучение нейтронной звезды будет на эту атмосферу влиять. В частности, можно ли надеяться на то, что планета будет обитаемой. Авторы формулируют параметры зоны обитаемости для планеты вокруг нейтронной звезды. Также обсуждается вопрос сохранения атмосферы под действием излучения и потока частиц.

Экзопланетами мы называем тела в определенном диапазоне масс, вращающиеся вокруг звезд. Но есть еще и свободно летающие (free floating) планеты. Правда, обнаружить удалось лишь несколько массивных (около 12 масс Юпитера — т.е. на самом переделе — дальше уже идут бурые карлики, в недрах которых возможно горение дейтерия).

Однако естественно ожидать, что должно быть много маломассивных свободных планет. В работе авторы моделируют формирование планетных систем, концентрируясь на проблеме выбрасывания планетезималей и планет за счет взаимодействия друг с другом.

Расчеты показывают, что на одну звезду приходится две-три выброшенные каменные планеты.

Т.е. их общее число в Галактике порядка триллиона (тысяча миллиардов). Авторы полагают, что аппараты, подобные WFIRST (один из следующих космических телескопов), смогут обнаруживать такие тела за счет микролинзирования. Однако открытий будет немного (от силы десятки), и в основном это будут тела с массой порядка марсианской (что соответствует самым массивным планетезималям). Так что кроме Lone star может быть и множество Lone planets.

Кстати, вокруг одиноких планет могут существовать диски. Впервые с помощью ALMA удалось увидеть в миллиметровом диапазоне аккреционный диск вокруг одиночного объекта планетной массы. Результаты представлены в статье. Источник OTS44 является молодой свободной планетой с массой около 12 юпитерианских. Масса диска составляет десятые доли массы Земли. Очевидно, в нем могут образовываться небольшие тела.

Перейдем к черным дырам. Авторы работы анализируют поведение миллисекундного пульсара PSR B1820-30A в шаровом скоплении NGC 6624. Пульсар находится вблизи центра скопления и входит в двойную систему. Для параметров двойной получено два решения. Одно довольно обычно, и авторы имеют основания полагать, что оно менее вероятно. А вот второе — очень интересно. Получается, что пульсар вращается вокруг черной дыры с массой 7500 солнечных, находящейся в центре скопления. Разумеется, результат нуждается в подтверждении. Тем не менее — очень интересная возможность. Напомню, что пока нет надежного отождествления центральных черных дыр в шаровых скоплениях.

Другая интересная публикация связана уже со сверхмассивными черными дырами. С помощью наблюдения на VLA авторы статьи обнаружили радиотранзиент (т.е. переменный источник) вблизи центра радиогалактики Лебедь А. Источник за несколько лет набрал высокую светимость и сейчас является стабильным. Наблюдения на VLBA дают верхнее ограничение на размер источника 4 парсека. Обсуждаются различные гипотезы. Например, это необычная сверхновая (поскольку наблюдаемые параметры в радио соответствуют этому типу объектов, хотя собственно вспышки не наблюдалось).

Но сами авторы считают, что речь идет о двойном ядре галактики. Т.е. это вторая черная дыра.

Всегда интересно сообщать про рекорды. На этот раз героем стал белый карлик. Авторы статьи используют данные Кеплера (программа К2) для изучения свойств белого карлика SDSSJ0837+1856. Судя по всему, он является результатом эволюции одиночной звезды с массой около 4 солнечных. Интересным является то, что у карлика рекордно короткий период вращения — 1,13 часа. Все более короткие периоды принадлежат белым карликам, родившимся в двойных системах. Карлик относительно массивный (0,87 массы Солнца), и авторы обсуждают, как быстрое вращение может быть связано с массой.

Другой рекорд поставила нейтронная звезда. Лаура Сидоли и ее соавторы рапортуют об открытии самой медленно вращающейся нейтронной звезды из известных на сегодняшний день. Период вращения вокруг своей оси — 10 часов! Параметры хорошо укладываются в модель аккреции с оседанием, разработанную пять лет назад Николаем Шакурой и Константином Постновым в ГАИШ МГУ (кстати, Постнов является соавтором и этой работы).

Снова радуют открытиями исследователи быстрых радиовсплесков. Напомним, что этот феномен по-прежнему остается загадкой. Во-первых, в этой области тоже поставили рекорд. Всплеск FRB170107 (считайте, рождественский) был обнаружен на прототипе SKA в Австралии (ASKAP). У всплеска рекордный флюэнс (эта величина показывает, сколько энергии к нам пришло за все время вспышки, т.е. не самая мощная в максимуме, но более длинная вспышка дает большой флюэнс): 50–60 Ян*мсек (вероятно, больше было только у самого первого — т.н. лоримеровского, с которого все и началось в 2007 году, но там наблюдения были не столь точны).

Точность определения координат составила 8 на 8 угловых минут, что сравнимо с точностью телескопа в Парксе, на котором открыта основная масса таких всплесков. Таким образом, определить материнскую галактику, как обычно, не удается. Если мера дисперсии, приводящая к задержке сигнала на низких частотах, в основном набирается в межгалактической среде,

то красное смещение источника равно примерно 0,5. То есть, таким образом, радиоволны летели к нам около 5 млрд лет.

Это уже шестой всплеск с флюэнсом более 20 Ян*мсек. Т.е. ярких всплесков довольно много. Почитать про это можно в статье.

Второй интересный результат связан с единственным повторным источником быстрых радиовсплесков — FRB121102. На этот раз большой команде радиоастрономов его удалось одновременно пронаблюдать на нескольких радиотелескопах. Поскольку FRB121102 повторный, и всплески идут довольно часто (зарегистрировано уже в районе пары сотен), то можно потратить время на нескольких телескопах, чтобы одновременно зарегистрировать события. Это позволяет уточнить положение источника и его параметры.

В данном случае наблюдения велись на VLA, Arecibo и еще нескольких инструментах. Одновременную регистрацию удалось получить на VLA и Arecibo. Это дает возможность оценить наклон спектра в диапазоне 1–3 ГГц. Также новые результаты по FRB121102 даны в статье, где речь идет о том, что источник совершенно точно связан с областью звездообразования, что подтверждает его связь с молодыми нейтронными звездами, и статье, в которой рассказывается об одновременных наблюдениях источника в радио и в рентгене. Рентгеновского сигнала во время вспышек нет, что ставит ограничения на параметры модели.

Наконец, для неспешного чтения «выходного дня» хочется порекомендовать статью по истории науки. Причем именно по истории идей и методов. Рассмотрены некоторые космологические работы в период между созданием ОТО и признанием обнаружения расширения вселенной Хабблом. Обсуждаемые работы посвящены, в первую очередь, проблеме определения радиуса вселенной (или — радиуса кривизны вселенной).