« »

вторник, 23 августа 2016 г.

Звезда Тэбби: в тихом омуте кто ж там водится?

Концепт сферы Дайсона, нарисованный художником. 
Image is public domain art by CapnHack, via energyphysics.wikispaces.com.


на основе статей
Деборы Берд, EarthSky


УУУУУХ, как я сейчас распалю ваше воображение!

Преамбула


KIC 8462852 сотворила сенсацию в октябре 2015 года, когда астрономы Университета Пенсильвании выпустили препринт статьи, утверждавшей, что около этой звезды вполне могут быть ... мегастроения инопланетян похожие на  сферу Дайсона!

Как это часто бывает, ученые тут же разделились на скептиков и оптимистов. И понеслась...

История KIC 8462852


Астроном Йельского университета Табета (Тэбби) Бояжан (Tabetha (Tabby) Boyajian)  среди других скептиков и оптимистов занялась данными Кеплера. И вот она обратила внимание на крайне необычные свойства KIC 8462852, впервые употребив броское, красивое название "самая загадочная звезда Вселенной". Ах, как красиво!

Табета обнаружила, что видимый блеск звезды меняется совершенно непредсказуемым, странным образом. Эти изменения нельзя объяснить обычными транзитами обычных планет в разных сочетаниях!

Астроном Университета Луизианы Бредли Шефер (Brad Schaefer) поднял архивные данные - ни много ни мало за целый век! - и обнаружил, что яркость звезды Тэбби последовательно снижалась в течение 100 лет, и общее снижение яркости составило 20%! Подобное довольно сложно объяснить естественными причинами, но вот строительство сферы Дайсона вокруг звезды подходит как объяснение сюда просто идеально!

Аспирант Майкл Лунд (Michael Lund ) из университета Вандербильда проверил исследование Шефера, и обнаружил, что, скорее всего, это снижение яркости в результатах Шефера говорит о разнице характеристик фотоприемников и телескопов, которые использовались на протяжении века и чьи пластинки находятся в архиве DASCH Гарварда, покрывающем период времени с 1885 по 1993 годы.

В то же время Лунд отмечает, что результаты Кеплера совершенно бесспорны.

Тут Шефер зацепился с Лундом насчет правильности интерпретации данных, и, судя по всему, спорят о том, кто прав, а кто нет, и сейчас... Масла в огонь подкинули Монте и Симон, которые уже в данных Кеплера обнаружили, что звезда Тэбби снижала свою яркость с 2009 года на протяжении 1000 дней со скоростью 0.34% в год. Это в два раза быстрее, чем получается из исследований Шефера! Еще интереснее то, что в следующие 200 дней яркость звезды уменьшилась еще на 2.5%, а затем... стабилизировалась и совсем перестала меняться!

Что же творится там, в Лебеде?

В общем, предоставим почтенным астрономам с азартом возиться в звездной пыли, а сами обратимся к самой сути происходящего.

Так что же нашли в данных Кеплера? Отчего такой ажиотаж?


Тот самый график блеска звезды Тэбби. Очевидны падения блеска D800 и D1500.
Из статьи Бояжан

Космический телескоп Кеплер занимается поисками экзопланет методом транзитов, когда яркость звезды падает на сотые или даже тысячные доли процента во время прохода планеты по ее диску. Оказалось, что у KIC 8462852 время от времени блокируется целых 20% обшего количества приходящего от нее света! Невероятно! Астрономы полностью исключают наличие такой огромной планеты - это физически нереально. Звезда уже достаточно стабильна, чтобы менять спонтанно свою яркость как ей захочется. Инструментальная ошибка тоже исключается.

А тут еще это дивное, постепенное снижение яркости на протяжении всего 7-8 лет (это если не считать результаты Шефера - но, я уверен, он за них еще поборется).


Почему же тогда именно инопланетяне?

Астрономы стараются избегать объяснений природных явлений "зелеными человечками" - везде, где это только возможно. Мы еще слишком мало знаем о нашей Вселенной, к тому же бритву Оккама еще никто не отменял. И, конечно же, в своей статье Бояжан и ее коллеги рассмотрели альтернативные, естественные объяснения наблюдаемого поведения KIC 8462852 - например, гипотетическое мегастолкновение больших тел в этой системе на луче нашего зрения, которое, в принципе, могло бы создать такое же падение видимого блеска. Кроме того, в статье, естественно, нет ни одного упоминания слов "инопланетные мегаструктуры" (это пока чревато с репутационной точки зрения).

Но идея первой обнаруженной человечеством в Галактике инопланетной сферы Дайсона настолько притягательна, что, например, астроном Джейсон Райт (Jason Wright) из Университета Пенн даже пообещал опубликовать статью, где всерьез займется моделированием "роя мегаструктур, приемников излучения" вокруг звезды Тэбби.

Пожелаем ему удачи!


А на телескопах Кек у KIC 8462852 обнаружили еще и более тусклый (тусклее на 3.8m) компаньон, отделенный от нее мизерным углом всего в 2"! Что бы это могло быть?


Image via Keck telescopes, via T. S. Boyajian et al. (2015),
from http://arxiv.org/pdf/1509.03622.pdf, via Forbes.



Пожалуй, лучше всего весь этот горький катаклизм описал многоуважаемый Итан Зигель:

Конечно, это могут быть инопланетяне. Но кроме них есть еще много объяснений естественными причинами:

- это может быть молодая звезда с протопланетным диском из пыли и мусора, который настолько плотен, что может менять ее яркость в таких пределах,

- это может быть серия гигантских планет с кольцами, которые также ослабляют идущий к нам свет (прим. перев. - довольно невероятно, исходя из того, что мы прочитали выше, не находите?)

- это может быть звезда, сбросившая большое количество массы, которая, в виде непрозрачного газа, пересекает луч нашего зрения,

- это может быть старая, но, тем не менее, очень энергичная звездная система, где проходят массовые столкновения планет, оставляющих за собой кучи мусора,

- может быть также множество кометных тел, роящихся близко к звезде и периодически заслоняющих ее свет.




Концепт каскада комет, падающих на звезду. Это - одно из возможных объяснений загадки KIC 8462852.
Image via NASA/JPL/Caltech/Vanderbilt University.

Что дальше?


Астрономы продолжат заниматься этой системой. Ажиотаж уже нагнали, теперь с ней работают уже десятки конкурирующих научных организаций - а вдруг?

Систему будут смотреть в ИК-диапазоне, чтобы попробовать понять, нет ли там все-таки конверта из материала или облака мусора или роя комет или всего вместе. 

Систему будут слушать на тех радиотелескопах, которые окажутся в наличии (напомню, что все хорошие научные приборы разобраны по заявкам на годы вперед, и их заполучить для срочных наблюдений можно только случайно (ну, или за очень большие деньги :) )


И только время покажет, кто был прав.

Положение KIC 8462852 на небе. Как гласит Симбад, в визуальном диапазоне это ничем не примечательная звездочка 12й величины. 
А в пространстве нас разделяют 1500 световых лет.

Полезные ссылочки

На Кикстартере есть проект, куда можно вложить свои деньги и помочь исследованиям звезды Тэбби

Есть также проект Planet Hunters, где можно самому поучаствовать в открытии новых миров Кеплера!

Отличная инфографика (на английском) о сферах Дайсона и их значении.

Оригинальная статья Бояжан на архиве.орг (на английском, конечно)

А можно просто помечтать, как было бы красиво, если бы...


Табета Бояжан, которая обратила внимание на удивительные свойства звезды KIC 8462852
Image via exoplanets.astro.yale.edu

понедельник, 22 августа 2016 г.

Про Вселенную и вращение звезд



Космический телескоп Кеплер - лучший фотометр своего времени, который может измерять изменения яркости с точностью до 0.003 звездной величины. Изначально он планировался для поиска экзопланет, в чем более чем преуспел за прошедшие со времени запуска годы.

Но звезды меняют яркость не только потому, что по их диску шныряют экзопланеты, у фотометрического метода есть несколько других серьезных научных приложений.

И вот ученые решили сделать выборку под названием К2, чтобы поизучать вращение относительно молодых (до 1 гигагода) звезд.

Для этого было отобрано около 1020 звезд Плеяд, которые изучали в течение 72 дней с 30-минутными экспозициями. Реперными точками для определения периода вращения звезд, как правило, служат пятна и группы пятен на их дисках, дающие периодические крошечные ослабления блеска. Но, как и везде, возможны очень интересные нюансы, о которых и пойдет дальше речь.

В результате обработки данных звезды из выборки разделили на следующие группы
  • 559 звезд с уверенно определившимся единственным периодом вращения. Тут все просто.
  • 107 звезд с двумя максимумами или двумя минимумами — как правило, следствие двух групп пятен
  • 31 звезда с перемещающимися пиками или минимумами — следствие быстрой эволюции групп пятен и/или разной скорости вращения звезды в разных широтах
  • 114 звезд с изменением формы пиков или минимумов — следствие разной скорости вращения звезды в разных широтах или эволюции групп пятен
  • 5 звезд, у которых подозревают наличие облаков газа или мусора на луче нашего зрения,
  • 200 звезд с многочисленными пиками/минимумами — как правило, из-за быстрой эволюции групп пятен, разной скорости вращения разных широт, или неустановленной еще бинарности звезды,
  • 135 звезд с «биением» - в световой кривой наличие нерегулярных пульсов максимума или минимума вследствие быстрой эволюции пятен или разной скорости вращения разных широт
  • 89 — сложные пики — с той же причиной
  • 126 — мультипериодические звезды с близкими пиками, опять-таки, следствие эволюции пятен, и разной скорости вращения разных широт. В некоторых случаях — неразрешенная до этого бинарность звезды
  • 37 — мультипериодические звезды с разнесенными пиками, явно двойные
  • 8 — пульсаторы, короткопериодические переменные типа дельта Щита.


Вызывает интерес небольшая группа (всего 0.6%) для которой исследователи делают предположение о наличии облаков плотного теплого газа над поверхностью, попавшего туда в результате выбросов материала наверх больших корональных магнитных колец. Этот материал удерживается в таком положении центробежной силой и дает интересные периодические минимумы в световой кривой. Можно было бы ожидать, что это - быстро вращающиеся поздние М-карлики с низкой поверхностной яркостью, однако не исключен также и вариант, что мы имеем дело... с кометами или другим мусором на орбитах звезд, которые заслоняют частично их свет, что и приводит к появлению подобных минимумов. В таком случае было бы интересно поработать с этими звездами в инфракрасной области, чтобы попробовать найти тепловое излучение этих пылевых конвертов и окончательно решить вопрос о природе подобных минимумов. Здесь явно требуются еще руки, глаза и мозги... не хотите помочь?

Одна из этих 5 звезд — совершенно особенная, HCG 332, ставшая знаменитой после работы Опенгеймера и других астрофизиков в 1997 году. В том исследовании ученые пытались определить для Плеяд границу истощения, чтобы понять, какие звезды уже достигли в своем ядре температур, достаточных для поджигания процесса синтеза лития. Подобных звезд в Плеядах не обнаружилось (ну, то есть, все они оказались чуть моложе, чем надо). Однако, неожиданно оказалось, что в скоплении есть два М-карлика (HCG 332 и HCG 509) с сильными линиями лития — там, где, в принципе их быть не должно! Оба карлика находятся на 1 звездную величину выше главной последовательности одиночных звезд Плеяд, и это привело ученых к мысли, что, скорее всего, обе звезды не принадлежат самому скоплению и являются очень юными звездами, еще только вступающими на главную последовательность — то есть, рождающимися новыми звездами!

Звездное племя — такое разнообразное, такое блестящее, такое интересное, что не засунуть его ни в одну классификацию, ни в одну систему. Да, диаграмма Герцшпрунга-Рассела (спектр-светимость), хорошо работает там, где нужна предварительная систематизации разрозренных знаний о скоплениях большого числа звезд, но вот ведь в чем штука - возьми каждую из звезд, и, при пристальном рассмотрении, она расскажет о себе такие удивительные истории, какие не впишутся ни в одну диаграмму...

Совсем как люди - пообщайся с каждым, чтобы понять, какие они все разные, и какая у каждого своя правда.

А статистика нужна для описания безличной толпы.


Кому не нравятся Плеяды?
Плеядам все в округе рады
И астрономии любитель,
И астрофизики эксперт,
И любознательный родитель,
И депрессивных дум гонитель,
Уныния лихой ценитель
И знания худой конверт

Сияли синие гиганты
Очаровательные франты,
Вращались, как на карусели,
Искали то, в чем смысла нет
Они пыхтели и краснели,
Они метались и взрослели
И излучением хрустели
В теченье проходящих лет

Вокруг темно, с большой трубою
Проследуй тихо на балкон
Смотри, как царственным гербом
Они склонились над тобою.



Основано на реальных событиях, описанных в статье http://arxiv.org/pdf/1606.00055v1.pdf

пятница, 19 августа 2016 г.

среда, 13 июля 2016 г.

Про Вселенную и происхождение Солнца

пятница, 8 июля 2016 г.

среда, 29 июня 2016 г.