Тайны магнитных звезд

Астрономы из канадского университета Макгилл обнаружили связь между аномальными пульсарами рентгеновского излучения (AXP) и магнитными звездами. Буквально, это означает, что они нашли доказательства того, что пульсары тоже являются магнитными звездами. Если результаты исследований окажутся верными, это примерно удвоит количество известных магнитных звезд.

В 1979 году была зарегистрирована мощная вспышка от нейтронной звезды. Открытие привело к появлению нового класса объектов - источников повторяющегося мягкого гамма-излучения (SRG). Позже, в середине 90-х, было найдено доказательство существования мощного магнитного поля вокруг SRG. По этой причине эти объекты получили название магнитных звезд. Эти быстро вращающиеся и обладающие сильным магнитным полем нейтронные звезды достигают в своих размерах 16 километров в диаметре, при этом они примерно в десять раз массивнее Солнца. На данный момент были известны лишь пять таких объектов. Эти звезды считаются самыми сильными магнитами в Галактике. Их поля достигают 1014 Гаусса, что в миллиарды раз превышает любое искусственно созданное магнитное поле на Земле.

Магнитные звезды относятся к группе пекулярных звезд в силу присутствия в их спектрах аномально сильных линий многих химических элементов. Аномалии обусловлены значительно более высоким содержанием (по отношению к водороду) этих элементов в атмосферах звезд, чем в атмосфере Солнца. Магнитные звезды вращаются в среднем в три раза медленнее нормальных звезд той же массы и практически не встречаются в составе тесных двойных систем. Имеются различные гипотезы происхождения этих звезд, однако ни одна еще не нашла точного подтверждения. Магнитные звезды встречаются как в старых, так и в молодых скоплениях, что говорит о том, что их свойства, по всей видимости, являются не "приобретенным", а "врожденным" признаком.

Ученые уже давно предполагали связь между источниками повторяющихся всплесков мягкого гамма-излучения и аномальными рентгеновскими пульсарами. Она была предсказана теоретиками Кристофером Томпсоном и Робертом Данканом еще в 1996 году. Однако до сегодняшнего дня эта связь не была экспериментально доказана.

AXP испускают периодические мощные импульсы рентгеновского излучения. Первый аномальный пульсар был обнаружен в 1982 году. Аномальными их называли потому, что ученые не могли понять источник энергии AXP. Загадка подобных объектов заключается еще в том, что область рентгеновского излучения является единственной областью спектра, где они поддаются регистрации.

Теперь ученые из университета Макгилл считают, что они нашли доказательства того, что источником энергии пульсаров является магнитное поле. Астрономы говорят, что энергия для аномальных импульсов рентгеновского излучения берется в результате ослабевания магнитного поля.

Просматривая данные, полученные спутником Rossi X-ray Timing Explorer, ученые обнаружили две вспышки рентгеновского излучения, по своим характеристикам схожим с SRG, от аномального пульсара под названием 1E 1048.1-5937 в созвездии Карина. Астрономы считают, что полученные ими данные является прямым доказательством существования мощного магнитного поля вокруг 1E 1048.1-5937. Исследователи предполагают, что, возможно, пульсары являются более мощной версией SGR.

Барионная материя - луч света в темном царстве.

Международная группа астрофизиков объявила на днях о том, что в облаке межпланетного газа вокруг Млечного пути им удалось обнаружить недостающее барионное вещество. Эта новость вряд ли обрадует приверженцев теории темной материи.

История возникновения термина темной материи уходит в 30-е годы прошлого столетия. Тогда известный швейцарский астроном Цвикки измерял по красному смещению скорость движения галактик в созвездии Волосы Вероники. Он обнаружил, что скорость эта соответствуют массе, которая в десятки раз должна была бы превышала массу, определенную по светящемуся или видимому (барионному) веществу. Он подсчитал, что светящегося вещества в скоплениях галактик недостаточно для того, чтобы сила тяготения удерживала их вместе. Астроном выдвинул гипотезу о существовании скрытой массы.

Он предположил, что недостающая материя на самом деле существует, однако, мы ее просто не видим. Согласно современным теориям, темная материя взаимодействует с обычным веществом лишь посредством сил притяжения. Это делает эксперименты по ее регистрации очень сложными. Несмотря на некоторые оптимистические заверения лидеров некоторых экспериментов, например, DAMA, до сих пор доказательств существования темной материи получить так и не удалось. По последним подсчетам, барионное вещество составляет лишь от 4 до 10% всей материи во Вселенной. Основная доля барионного вещества сосредоточена в звездах, однако, оно присутствует так же в межзвездном галактическом газе и пыле.

Именно галактический газ исследовали ученые при помощи спутника Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer (FUSE) и рентгеновских обсерваторий Chandra и XMM-Newton. Они изучали спектр поглощения ионов кислорода. Исследователи измеряли радиальную скорость таких кислородных облаков, применяя принцип Допплеровского смещения, пишет журнал PhysicsWeb. Они определили, что радиальная скорость межпланетного газа составляет более 100 километров в секунду. Эта цифра гораздо выше расчетной, которая основывалась на предположении, что облака газа заключены в рамки нашей галактики.

Скорость движения небесных тел относительно друг друга определяется их взаимной массой. Рассуждения ученых основываются на уже известной плотности светящегося вещества, определенной по яркости его излучения. Эта плотность соответствует определенной массе, недостаточной для удержания стабильности системы. Ученые считают, что полученные ими данные позволяют предположить, что облака на самом деле простираются по всей так называемой "местной группе" галактик, которая включает в себя Млечный путь, туманность Андромеды и еще около 30 мелких галактик. В общей сложности рамки кислородных облаков расширились, согласно теории исследователей, до 5 миллионов световых лет.

Ученые подсчитали, что полная барионная масса в "местной группе" составляет около 1012 солнечных масс, что соответствует наблюдаемой динамике движения небесных тел во Вселенной. Если выводы ученых верны, это означало бы, что исследователи нашли все 100% недостающего барионного вещества, не оставив ни йоты для темной материи. В экспериментах участвовали сотрудники Астрофизического центра Гарварда-Смитсониана, Государственного университета Огайо и обсерватории Монтепорцио.

Статья руководителя группы ,Фабрицио Никастро была опубликована в журнале Nature.

Открыты новые планеты вне Солнечной системы.

Астрономы сделали еще один важный шаг в своих поисках другой жизни во Вселенной, открыв две новые планеты, вокруг далеких звезд. По размерам они не превышают Сатурн (вторая по величине планета в Солнечной системе). Впервые ученые зарегистрировали объект меньше Юпитера, самой крупной из известных планет. За последние 8 лет за пределами нашей Солнечной системы было открыто 30 планет, все они размером с Юпитера и представляющие собой "газовые гиганты", на которых невозможна жизнь. Последнее открытие позволяет надеяться, что недалеко то время, когда будет возможно регистрировать планеты в 300 раз меньше Юпитера, т.е. размером с Земли, на которой возможно развитие жизни.

Ученые использовали гигантский телескоп Keck в Mauna Kea на Гавайях, детектируя гравитационные колебания, которые вызывают планеты, вращаясь вокруг своих звезд. Открытие было сделано группой ученых: Джоф Марси из Университета Калифорнии (Берклей), Пауль Батлер из Института им. Карнеджи в Вашингтоне и Стив Войт из Университета Калифорнии (Санта Круз). Существование планет размером с Сатурна, в три раза меньше Юпитера, подтверждают теорию 20-летней давности о формировании планет по принципу снежного кома: протопланета собирает осколки из диска пыли звезды, вокруг которой она вращается.

Член группы, доктор Мейси говорит, что поиск малых планет можно сравнить с перебиранием камушек на пляже, но на огромном расстоянии. "Сначала мы могли заметить только большие булыжники, планеты типа Юпитера или крупнее. Сейчас мы уже можем обнаружить камни-планеты размером с Сатурна и даже немного меньше", говорит доктор Мейси. "Но у нас все еще нет возможности увидеть планеты размером с Земли, которые можно было бы сравнить с пляжной галькой".

Масса одной из планет составляет примерно 80% от массы Сатурна, и ее орбита находится на расстоянии 6.1 миллионов километров от звезды HD46375, расположенной в созвездии Единорога в 109 световых годах от Земли. Вторая планета немного меньше, и ее орбита проходит на расстоянии 52.3 миллионов километров от звезды 79 Ceti из созвездия Кита. Она находится от нас в 117 световых годах. Обе планеты имеют короткие орбиты. Полный оборот вокруг своих звезд одна делает за 3 дня, а другая - за 75 дней.

В США существует проект "планетного" телескопа, который должен быть введен в действие в 2006 году. Ученые получат возможность "фотографировать" планеты, в пять раз крупнее Земли и находящиеся от нас на расстоянии 50 световых лет.

Авоська с черными дырами.

В десятых числах апреля в британском городе Бристоле состоялось ежегодное Национальное астрономическое собрание, на котором, как принято, ученые отчитывались перед коллегами о своих достижениях. Эти доклады дают представление о состоянии дел в современной астрономии.

Я уже рассказывал об открытии самых далеких объектов во Вселенной - квазарах, отстоящих от нас на расстоянии более 13 миллиардов световых лет. Природа квазаров и источник их беспрецедентно мощного излучения - одна из больших загадок современной астрономии. Однако их изучение позволяет понять развитие не только всей Вселенной, но и таких отдельных ее составляющих, как, например, эллиптические галактики.

Согласно докладу, представленному на собрании Мареком Кукулой из Эдинбургского университета, его группе удалось доказать, что этот тип галактик существовал и активно развивался 10 миллиардов лет назад, когда Вселенная была молодой. Более того, в последнее время появляются все больше данных о том, что квазары "подпитывались" и "подпитываются" энергией сверхмассивных черных дыр, находящихся в центрах материнских галактик рядом с квазарами. Любопытно, что в "ближней" части Вселенной все известные малоактивные (то есть старые) и массивные черные дыры находятся исключительно в центре массивных эллиптических галактик. Это приводит ученых к мысли о том, что сверхдалекие квазары являются предшественниками сегодняшних массивных галактик.

Группе Кукулы удалось с помощью орбитального телескопа "Хаббл" отделить мощный свет "близких" квазаров от света окружающих их миллиардов звезд. Оказалось, что за малым исключением все квазары принадлежат эллиптическим галактикам. Обратив взоры "Хаббла" к далеким квазарам и применив ту же технологию, астрономы обнаружили вокруг них яркие галактики. По словам Кукулы, "этот удивительный результат говорит о том, что массивные эллиптические галактики уже представляли собой яркие звездные системы в далекие времена отрочества Вселенной".

Ученых теперь интересует, состояли ли тогда эти галактики из молодых и формирующихся звезд или же из зрелых массивных светил. Предварительные результаты последних наблюдений говорят в пользу первой версии. А это значит, что тогда квазары существовали в галактиках, где протекали активные процессы формирования звезд.

Упомянутые выше малоактивные черные дыры на самом деле не такие уж "молчаливые". Об этом сообщил собранию Роберт Хайнс из Университета Саутгемптона. Он и его коллеги провели серию наблюдений за такими дырами с помощью телескопа им. Гершеля, расположенного на испанском острове Ла-Пальма, и новых телескопов Южной европейской обсерватории в Чили. Они обнаружили мощные вспышки света длительностью от нескольких минут до нескольких часов.

Наблюдая в видимой части спектра за газовым диском вокруг такой "малоактивной" черной дыры или нейтронной звезды, астрономы увидели, что время от времени весь диск освещается практически так же, как при рентгеновских вспышках. Если удастся совместить во времени оптические и рентгеновские вспышки, ученые получат возможность точнее определять, откуда исходит рентгеновское излучение и понять детали природы этих тел. Хайнс говорит, что "эти объекты далеко не такие молчаливые и спокойные, как мы думали. Вокруг них могут разворачиваться драматические события".

Говоря о темноте, якобы присущей черным дырам, стоит вспомнить о темной материи, которая, согласно многим космологическим гипотезам, ответственна за 80% массы Вселенной. Когда-то основными кандидатами на представительство темной материи являлись неуловимые нейтрино. Однако их роль в этой области с каждым годом становится все менее существенной. А последние расчеты кембриджских астрономов указывают на то, что на их долю может прийтись не более одной пятой темной материи. Такие данные представил коллегам Оуфер Лейхав. Они основаны на информации, собранной в ходе осуществления австралийско-британского проекта 2dF Galaxy Redshift Survey (2dFGRS). С помощью телескопа обсерватории в Новом Южном Уэльсе создается уникальный трехмерный каталог галактик, насчитывающий на сегодняшний день данные о 220 тысячах галактик.

Ученые сравнили распределение галактик, зафиксированное в каталоге, с теоретическими расчетами распределения вещества в разных моделях Вселенной в зависимости от массы нейтрино. В результате, они получили ограничение общей массы этих частиц во Вселенной и примерную массу нейтрино - менее одной миллиардной доли массы атома водорода. Теперь физикам предстоит подтвердить или опровергнуть выводы астрономов. Но как бы то ни было, интрига вокруг темной материи становится с каждый разом все более захватывающей.

К этому следует добавить сообщение Эндрю Тейлора из Эдинбургской королевской обсерватории о первых изображениях темной материи. Для их получения Тейлор и его товарищи использовали так называемые гравитационные линзы, при которых большие массы вещества искривляют изображения далеких объектов, усиливая их свет. Ученые проанализировали изображения сверхскопления Abell 901/2 размером в 10 миллионов световых лет, являющийся одной из самых крупных структур во Вселенной. Данные об искажении света от 50 тысяч галактик показали, что они буквально "плавают" в сгустках темной материи, а эти сгустки связаны между собой "нитями" из того же вещества. Существование таких нитей давно предсказывают многие гипотезы, утверждающие, что вещество во Вселенной распределено по схеме так называемой "Космической паутины" - сгустки, связанные нитями.

Новости науки от Михаила Висенс