« »

четверг, 31 декабря 2015 г.

Пролет над Плутоном


Что можно вспомнить из ГЛАВНОГО в уходящем году?

Да, пожалуй, круче события, чем пролет над Плутоном, не было.

И результаты, которые в изобилии продолжают появляться в интернете по мере обработки данных КА Новые Горизонты, буквально каждый снимок, каждый ролик - это сюрприз, эстетика, мощь и красота Вселенной!

Вот как здесь. Бурый цвет - разные соединения на основе метана и азота, белый - азот в чистом виде, видны ледники, горы, долины, кратеры...

Мир на самом краю Солнечной Системы пришел в этом году к вам в дом всем своим огромным азотным сердцем Sputnik Planum!

Этот поразительный успех небесной механики и новых технологий получения, передачи и обработки данных.

Это - память о настойчивости самых разных научных коллективов, о силе знания, о крутизне любопытства, о вечном стремлении человечества туда, за горизонт своих событий - от первого шага за границу поселения, до освоения океанских просторов, околоземной орбиты, пустоты межпланетного пространства Солнечной системы - туда, еще дальше, к звездам!

Нет в нашей истории ничего с бОльшим смыслом, чем стремление за горизонт, в Большой Космос.

Если не правнуки, так, может, хотя бы правнуки правнуков смогут?

Учитесь, читайте книги, спрашивайте старших, растите интеллектуально - более серьезного объекта для изучения, чем сама Вселенная, в этой вселенной не сыскать.

вторник, 29 декабря 2015 г.

"ГАЛАКТИЗМЫ"* - ПОИСК ПРОДОЛЖАЕТСЯ!





сильно авторское переложение на основе фактов, 
28 декабря 2015 года

Куда бы мы ни посмотрели непревзойденно острым глазом Хаббла - везде, везде, везде видны галактики - спиральные, линзовидные, эллиптические, неправильные, даже просто потоки звезд, бывшие когда-то галактиками! 

Их миллиарды, триллионы... 

Вселенная просто битком набита галактиками! (Внимание, это была метафора) 

Астроном Уильям Киль заинтересовался галактиками, которые находятся на разных расстояниях от нас, но проецируются друг на друга так, что иногда бывает сложно сказать - вместе они или же на сотни миллионов световых лет друг от друга. 88 галактик Киль нашел сам. 

Для всех остальных был создан проект "гражданской науки" (да, есть такая на западе) под названием Galaxy Zoo. При помощи добровольцев число таких "галактических астеризмов" ("галактизмов"?) уже превысило тысячу! 

 Хотите присоединиться к охотникам за парочками галактик, прячущихся в темных небесах Земли? Тогда вам сюда - http://www.galaxyzoo.org/   

--- 
 * - Галактизм - только что изобретенный нами термин. Он определяет группы галактик которые находятся на больших расстояниях друг от друга, никак между собой не связаны, но проецируются на наше небо рядом. 

В общем, аналогия слова "астеризм", означающего то же самое, но для звезд. Один из самых известных астеризмов - созвездие Большая Медведица. 

Научной ценности термин "галактизмы" имеет чуть меньше нуля, придуман для красного словца, и не отражает никакие научные течения и школы.

понедельник, 28 декабря 2015 г.

воскресенье, 27 декабря 2015 г.

Итан Зигель. Самая одинокая галактика во Вселенной

Image credit: NASA, ESA, G. Illingworth (University of California, Santa Cruz), P. Oesch (University of California, Santa Cruz; Yale University), R. Bouwens and I. Labbé (Leiden University), and the Science Team.




25 декабря 2015 года

Сто лет назад Эйнштейн предложил Общую Теорию Относительности (ОТО), которая заменила идеи Ньютона об абсолютном пространстве и времени динамичной тканью пространства-времени, которая не только изгибается под действием больших масс и энергий, но также может расширяться или сжиматься вместе со всей Вселенной. Физики-теоретики - такие, как Александр Фридман, Уильям де Ситтер и Георг Леметр проработали множество математических сценариев и последствий ОТО, но окончательно раскрыть нам нашу Вселенную в том виде, в каком она есть, удалось Эдвину Хабблу, работавшему на 100-дюймовом телескопе Хукера на горе Маунт Вилсон.

Image credit: ESO and Digitized Sky Survey 2. Acknowledgment: Davide De Martin.

Наблюдая далекие галактики - спирали (а, позднее, и эллиптические), в глубоком ночном небе, он смог не только установить, что Вселенная расширяется, но и впервые измерить коэффициент этого расширения. Чем дальше галактика была от нас, тем быстрее она удалялась. Все следующие десятилетия, с улучшением технологий телескопостроения, наблюдения, фотоприемников, мы проникали вглубь Вселенной все глубже и глубже, и наше понимание ее расширения улучшалось.

Но все это стало возможным благодаря случаю - нашему положению в пространстве, в котором есть огромные, яркие галактики на расстояниях в сотни миллионов световых лет от Земли.



Мы изучаем пространство, наблюдая за тем, что находится вокруг нас. Оказалось, что не всем повезло так, как нам. Например, вот тут на снимке есть галактика MCG+01-02-015.

Image credit: ESA/Hubble & NASA and N. Gorin (STScI); Acknowledgement: Judy Schmidt.


Кажется, что она окружена другими галактиками, возможно, так и есть - с определенной перспективы. Но если сделать видео о полете "сквозь Вселенную" около нее, количество галактик, которое мы там встретим, будет равно нулю!

Насколько мы сейчас знаем из наблюдений Глубокого Поля Хаббла (космического телескопа, не астронома Эдвина - прим.перев), эта галактика находится в одиночестве, вокруг нее на долгие сотни миллионов световых лет по всем направлениям нет ничего.  


Image credit: ESA/Hubble & NASA and N. Gorin (STScI); Acknowledgement: Judy Schmidt.

Яркие звезды, выделенные дифракционными "лучами" на этом снимке, на самом деле находятся в нашей Галактике. Эта ультрадалекая галактика на самом деле гораздо больше и ярче Млечного Пути, содержит сотни миллиардов звезд, возможно, в 5-10 раз больше, чем в нашей Галактике. 

А за ней находится богатый еще более далекими галактиками фон, который сопровождает все подобные снимки, сделанные по всем направлениям земного неба.

Image credit: ESA/Hubble & NASA and N. Gorin (STScI); Acknowledgement: Judy Schmidt.

Есть тут галактики, которые гораздо ближе к нам, и, значит, очень далеко от MCG+01-02-015, которые на нашем снимке, лишенным перспективы, могу выглядеть так:

Image credit: ESA/Hubble & NASA and N. Gorin (STScI); Acknowledgement: Judy Schmidt.


или же значительно дальше - как вот эта желтая эллиптическая, выглядывающая справа из-за диска нашей. Эти галактики принадлежат межгалактической пустоте, расположены на огромных расстояниях от всех остальных; их газ остался практически нетронутым возмущениями со стороны комков большой структуры Вселенной, образовавшейся при Большом Взрыве.

Image credit: ESA/Hubble & NASA and N. Gorin (STScI); Acknowledgement: Judy Schmidt.

Если бы мы смотрели на расширяющуюся Вселенную из этой галактики, она бы показалась нам совсем пустой. Телескоп, который использовал Эдвин Хаббл для своих исследований, вступил в строй в 1917 году, и все 20е, 30е, 40е и 50е годы мы бы не нашли ничего около своей MCG+01-02-015.

Остановило бы это наши поиски? Могли бы мы в таком случае заключить, что наша галактика - единственная во Вселенной? Смогли бы открыть расширение Вселенной, Большой Взрыв, Темную Материю, которые требуют наличия хоть какого-то количества видимых нам галактик? Как здорово, что в очень темные ночи, вся Вселенная открывается нам навстречу - в отличие от несчастных жителей этой галактики, которые могли бы подумать, что Вселенная прячется от них.

И это заставляет вас удивиться тому, насколько положение нашей галактики во Вселенной необычно, а также, какие неправильные предположения мы можем делать, обладая всего одной точкой зрения, чтобы познать свое истинное место в этой Вселенной...

суббота, 26 декабря 2015 г.

Почему теория струн не является научной теорией

Image credit: flickr user Trailfan, via https://www.flickr.com/photos/7725050@N06/631503428.


23 декабря 2015 года

Можно написать множество различных определений, что такое наука, но, пожалуй, каждый согласится с тем, что это процесс, в котором
  1. приобретается знание о мире вокруг или об отдельном его явлении, 
  2. на основании этих знаний выдвигается гипотеза о естественном, физическом объяснении этого явления, 
  3. затем эта гипотеза проверяется, и на основании проверок или принимается или отбрасывается, 
  4. для объяснения проверенной гипотезы строится всеобъемлющая научная теория, которая также способна делать прогнозы других явлений, 
  5. затем она подвергается новым проверкам, для которых подбираются какие-то явления (пункт 3) и или подтверждается или опровергается, и в таком случае предлагается новая гипотеза (пункт 2) и так далее. 
Научный процесс всегда связан с постоянным накоплением данных, постоянным их уточнением и немедленным пересмотром гипотезы, если она выходит за границы теории, а также постоянными проверками теории на правильность.

Осознаем мы это или нет, наука всегда развивалась именно так. Гелиоцентризм вытеснил геоцентризм потому, что объяснял те вещи, которые геоцентризм не мог, например: 
  • луны Юпитера, 
  • фазы и относительные размеры Венеры и Марса в разное время года, 
  • периодичность кометных орбит.
Image credit: public domain work by Wikimedia Commons users Nichalp and Sagredo, of the phases (and angular size) of Venus in the heliocentric model.



Ньютоновская гравитация заняла место законов Кеплера из-за своей дополнительной силы, совместившей земную и небесную механику. Даже Эйнштейновские теории относительности - специальная и общая - появились потому, что ньютоновская гравитация не могла учесть случаи скоростей, близких к скорости света и сильных гравитационных полей. Они переместили наблюдения далеко за рамки того, что было доступно во времена Ньютона - например, в измерения жизненных циклов частиц, рожденных при радиоактивном распаде, а также смещение перигелия Меркурия в течение веков. Продолжавшийся сбор данных - в новых режимах, более точных, и на протяжении большего времени - позволил увидеть трещины в научных теориях, а также потенциал их расширения.

И теперь, в настоящем, Общая Теория Относительности Эйнштейна, пройдя все мыслимые проверки, лежавшие на ее пути, по-прежнему остается лидером теорий гравитации - от гравитационных линз до релятивистских смещений орбит двойных пульсаров, а три другие фундаментальные силы - электромагнетизм, сильные и слабые ядерные силы - описываются квантовыми теориями поля. Эти два разных класса теорий фундаментально не совместимы между собой, показывая, что в этой Вселенной есть что-то, чего мы не знаем, даже несмотря на успех Стандартной Модели и необходимость квантовой теории гравитации.

Image credit: NASA, of an artist’s concept of Gravity Probe B orbiting the Earth to measure space-time curvature.


Одной из теорий, которая обещает выход из ситуации, является теория струн, или идея о том, что все, что мы воспринимаем как частица или сила, на самом деле просто возбуждение открытой или закрытой струны, вибрирующей с определенной уникальной частотой.

Может показаться, что придумав название “теория струн” и представив ее как возможное решение научного вопроса, мы уже ответили на вопрос, является ли она научной теорией, утвердительно. Но она является теорией только в математическом смысле этого слова, и это означает, что у нее свой комплект аксиом, постулатов, элементов , а также теорем и их следствий. Подобные теории, групповые или числовые - примеры математических теорий, и теория струн - всего одна из них.

Image credit: Wikimedia Commons user Lunch, of a 2-D projection of a Calabi-Yau manifold, one popular method of compactifying the extra, unwanted dimensions of String Theory.

Но является ли она физической теорией?

Она делает вот такие физические предсказания:

  • существование десяти измерений,
  • фундаментальные константы определяются “вакуумом" теории струн,
  • существование суперсимметричных частиц,
  • существует математический эквивалент между теорией квантовой гравитации в, скажем, пятимерном пространстве и теорией поля без гравитации на его границах этого пространства - и поэтому, в четырех измерениях.


Без сомнения, это предсказания о нашей физической Вселенной. Но можно ли их как-то проверить?

Image credit: public domain work by Wikimedia Commons user Rogilbert.

И пока ответ - нет. Первый пункт - нам надо как-то избавиться от 6 измерений, чтобы вернуться во Вселенную, которую мы можем наблюдать, а способов совершить это может быть больше, чем атомов во Вселенной. Что еще хуже, каждый из этих способов дает разное значение “вакуума” теории струн, и совершенно непонятно, как в нем можно получить те значение фундаментальных констант, которые описывают нашу Вселенную - это второй пункт. Третий пункт кажется простым, но нам потребуются энергии в ~1015 больше, чем может достичь БАК, если мы хотим опровергнуть и отбросить эту теорию. Более того, суперсимметричные частицы - не единственное предсказание теории струн, найти их означает, что теорию струн пока отбросить нельзя, а это неверно. Последний пункт - это математическое, а не физическое предсказание, он ничего не дает для проверки или опровержения в этой Вселенной.


Хотя в этом месяце была целая конференция по этому вопросу, возникшая из-за спорного мнения, высказанного год назад George Ellis and Joe Silk, ответ очень прост: нет, теория струн еще не доросла до полноценной научной теории. Как сообщают Sabine Hossenfelder and Davide Castelvecchi в своем отчете, люди пытаются превратить ее в науку, изменяя само понятие "наука"


Image credit: Gideon Pisanty, of Tulipa agenensis sharonensis (Dinsm.) Feinbrun, Dor-Habonim Beach, Israel, February 26, 2012.

Абсурд! Если я покажу вам тюльпан и скажу “это роза”, вы сможете показать мне все розы мира и сказать - “нет, это не роза, это тюльпан”. Но если я изменю определение того, что такое роза, и включу туда тюльпаны, станут ли они розами? Или я просто сделаю из когда-то хорошего определения нечто значительно менее ценное?


Image credit: public domain, retrieved from https://pixabay.com/en/globe-earth-country-continents-73397/.

Если вы хотите выйти на уровень научной теории, вам следует позаботиться о проверяемых - и, поэтому или верных или неверных - предсказаниях своей теории. Даже физическое состояние, которое возникает как следствие уже установившейся научной теории - например, гипотеза мультивселенных - не является научной теорией пока у нас не будет метода опровергнуть или подтвердить ее, это, пускай даже очень хорошая, но все же гипотеза. Интересно, что теория струн начиналась как гипотеза струн, поскольку было понятно, что эта идея еще не доросла до настоящей научной теории.  (Конечно, в то время еще считалось, что струны - фундаментальные частицы внутри атомных ядер вроде кварков и глюонов)



Image credit: Г.С.Шаров (Тверской Государственный Университет State U.), 2013, http://inspirehep.net/record/1233875.

Она по-прежнему является гипотезой, и, возможно, когда-то она станет научной теорией, интересной с точки зрения физика. Когда наступит такой день, мы с удовольствием пригласим ее в пантеон научных теорий, но пока мы можем только согласиться с тем, что она предлагает некоторые очень интересные объяснения, а то, насколько они имеют отношение к нашей Вселенной, пока еще вопрос, которым наука сегодня не может решить.

пятница, 25 декабря 2015 г.

Из недалекого будущего: топ 10 предсказаний физика на 2016 год

21 декабря 2015 года

Image credit: Bock et al. (2006, astro-ph/0604101); модифицирован Итаном.


Наука - замечательный инструмент для предсказаний будущего. И вот что должен принести следующий год.

"Последние слова года принадлежат последнему голосу года. 
Слова нового года ждут другого голоса."
Томас Элиот

2015 год в науке был весьма показательным вот по таким причинам:
- Большой Адронный Коллайдер (БАК) вышел на самые высокие уровни энергии в истории,
- ученые нашли доказательства воды на поверхности Марса,
- подтверждено одно из последних великих предсказаний Большого Взрыва - космическое фоновое излучение нейтрино, и даже измерена его температура,
- открыто огромное количество экзопланет, что еще больше повысило наши ожидания от поиска жизни во Вселенной.

Но мы-то знаем - лучшее, конечно, впереди, и 2016 год обещает еще больше новых фактов о Вселенной. Можно сказать с еще большей степенью уверенности, что,  если вы почитаете различную околонаучную прессу, то увидите огромное количество предсказаний, которые никогда не станут реальностью!

И вот, без лишнего шума и пыли, вот перед вами 10 историй - мои (прим. перев. - Итана Зигеля!) предсказания того, что мы обязательно увидим в следующем году - с комментариями, насколько вероятно, что это событие произойдет в реальности.

Image credit: X-ray: NASA/CXC/Univ of Hamburg/F. de Gasperin et al; Optical: SDSS; Radio: NRAO/VLA.


1. Эксперименты по обнаружению темной материи установят новый рекорд дальности

Прямое обнаружение темной материи - что-то вроде "святого грааля" физиков. Несколько команд ученых - к примеру, XENON, LUX, CDMS и ADMX, гоняются за темной материей или наблюдая ее столкновения с обычной материей или пытаясь заставить ее взаимодействовать электромагнитными силами с излучением или аннигиляцией фотонов. Другие, непрямые методы, уже позволили наблюдать темную материю - например, при столкновениях массивных скоплений галактик, но прямых наблюдений еще пока не было.

Эксперименты вроде DAMA и CoGENT обнаружили годовую модуляцию количества взаимодействий частиц. Впрочем, этот результат можно объяснить и влиянием неких других факторов, а не темной материи. Пока наши эксперименты налагают большие ограничения на темную материю. Я думаю, что эти ограничения будут только нарастать, и, скорее всего, мы не сможем напрямую обнаружить темную материю и в 2016м.

Image credit: E. Siegel, from his new book, Beyond The Galaxy.

2) Физики БАК найдут по крайней мере 3 новые частицы... которые не являются частицами!

Стандартная модель элементарных частиц очень хороша. Очень-очень хороша. Слишком хороша - в том смысле, что когда мы изучаем результаты столкновений частиц, то, как они взаимодействуют и распадаются, для объяснения того, что происходит нам не требуется ничего, кроме Стандартной модели. И это - проблема для всех ее расширений, которые сейчас существуют - включая множественность измерений, суперсимметрию, техниколор или теорию струн. Это также проблема и темной материи, если мы когда-либо хотели бы ее найти в лаборатории.

В идеальном мире мы должны открывать при помощи БАК новые фундаментальные частицы. В физике частиц "золотым стандартом" для открытия является 5σ, но положение настолько ужасно, что сообщается о частицах 3.3σ, 2.5σ или даже 1.9σ! Почти наверняка это - не реальные частицы, а флуктуации. Такие типы сообщений мы называем "хвататься за соломинку", это свидетельство того, что мы не нашли вообще ничего. Я предполагаю, что на БАКе мы не найдем ничего нового, но сообщения об открытиях будут продолжать появляться, как будто это настоящие частицы, а не спекулятивные результаты, основанные на фантазиях... по крайней мере трижды в следующем году!

Image credit: NASA, via http://mars.nasa.gov/allaboutmars/extreme/quickfacts/.

3) В мае 2016 года Марс войдет в оппозицию, и в масс-медиа снова появится шум о том, что он "размером с Луну"

Нет, Марс не будет виден размером с Луну - ни сейчас, ни когда он достигнет оппозиции, вообще никогда в истории Солнечной Системы. Реальность по-прежнему невероятно интересна - у Марса, в отличие от всех остальных планет, огромная разница в расстояниях разных оппозиций - от 56 млн км в 2018 до 102 млн км в 2027. Но вполне очевидно, что это не является интересным для очень многих людей. 

А все потому, что орбита Марса - эллиптическая, что в сочетании с орбитой Земли приводит к тому, что "близкие" оппозиции кажутся в 5 раз ярче и по крайней мере в 2 раза больше, чем "далекие". Но даже самая близкая оппозиция приведет к тому, что видимый размер диска Марса на нашем небе будет около 25 угловых секунд (или 0.007 градуса), а полная Луна - размером 1800 угловых секунд (или 0.5 градуса). Чтобы сравниться в видимом размере с Луной, Марс должен оказаться на расстоянии всего в 800 тысяч км от Земли. Это никогда не случится. Но, я предвижу, что подобными идиотскими слухами будет полон весь интернет.

Image credit: Julianne Moses, Nature, 505, 31–32 (02 January 2014).

4) Мы побьем рекорд самой маленькой экзопланеты с водой в атмосфере

Что, вы уже решили, что в этом списке не будет никакого позитива? Реальность такова, что мы только начали искать планеты в данных Кеплера, в особенности включая планеты размерами от суперземель до мининептунов. Обычно это означает миры с ядрами с твердой поверхностью, сравнимыми по размеру с Землей или немного больше нее, с водородно-гелиевым конвертом вокруг них. Во многих случаях в атмосферах таких миров также попадаются очень интересные молекулы, многие из которых мы можем найти, увидев их линии поглощения в свете материнской звезды. 

Легче всего искать большие планеты у маленьких звезд, и изучать атмосферы маленьких планет легче у меньших звезд. По-прежнему очень тяжело найти воду на планете земного типа у звезды солнечного, но в таком случае мы можем изучать юпитеры, а у меньших звезд - планеты размером с нептун. Есть технология, при помощи которой можно найти мини-нептун у красного карлика малой массы, и если посмотреть на ее лимб (и нам поможет удачное стечение обстоятельств) - тогда можно попробовать ожидать открытие самой маленькой планеты с водой в атмосфере.

Image credit: Caltech/MIT/LIGO Laboratory.

5) Продвинутый LIGO даст первого кандидата на название гравитационной волны.

Еще одна очень крутая возможность - открытие гравитационных волн методом прямых наблюдений. Это - одно из остающихся еще пока неподтвержденных предсказаний Общей Теории Относительности Эйнштейна. Мы практически уверены, что такая рябь пространства-времени должна существовать. Мы уже наблюдаем тесные пары нейтронных звезд, и, согласно ОТО, постоянное сужение их орбит говорит об излучении гравитационных волн. Но пока мы не подтвердим этот факт прямыми наблюдениями, мы не можем говорить об этом наверняка.

До этого года подобной технологии просто не существовало. Но с появлением LIGO в сентябре  2015 г. мы должны собрать достаточно данных, чтобы надеяться на подтверждение гравитационных волн до конца следующего года. Отражая лазерные лучи зеркалами, расположенными на огромных расстояниях, мы должны получить достаточную чувствительность для измерения в пространстве между этими зеркалами гравитационных волн. Конечно, немного самонадеянно с моей стороны предсказывать такое открытие сразу же на следующий год после запуска новой технологии, но я такой фанат этого, что ставлю именно на 2016.

Image credit: Planck science team.

6) Но гравитационные волны от самого Большого Взрыва еще не обнаружат в 2016

В прошлом году команда BICEP2 навела большого шороху, объявив об обнаружении гравитационных волн, оставшихся от Большого Взрыва. Монументальное открытие по многим причинам, одна из которых - оно отлично вписывается в модель Хаотичной Инфляции, разработанной Андреем Линде (Andrei Linde) и совершенно противоречит другим моделям - "Новой инфляции" Албрехта и Штейнхарда и также самого Линде, согласно которым должны быть огромные, реально огромные гравитационные волны - одни из самых больших, которые только могут позволить различные инфляционные модели.

Но по мере поступления данных Planck, POLARBEAR и BICEP2, на эти волны были наложены новые ограничения, которые стали противоречить хаотичным моделям. Я думаю, что эти гравитационные волны не только не всплывут на поверхность в течение 2016 года, но и сами ограничения вырастут настолько, что сделают хаотичные модели маловероятными. И, далее, Линде с его аспирантами и сотрудничающими организациями так и не придут к соглашению.

Image credit: Yekaterina Pustynnikova / Associated Press, след метеора над Челябинском, Россия, 2013.


7) Кто-нибудь снова начнет спекулировать на теме большого астероида, летящего к Земле. Ни одного астероида вблизи Земли не появится.

Устали уже от людей, которые кричат, как заведенные "волк! волк!" в попытках получить финансирование для своих инвестиций низкой вероятности и высоких рисков? Возможно, среди них - пример всего домена "защиты от астероидов". Да, на самом деле в год происходит до двух падений "обычных" астероидов, при которых не бывает никаких разрушений или жертв, и которые несут - в худшем случае - проблем не больше, чем наводнение или торнадо.

Столкновения с образованием кратеров, или несущие угрозу городам, опасные пролеты крупных, километровых астероидов невероятно редки (при разумном определении, что такое расстояние опасности от Земли) - несмотря на все, что вы слышите. Каждый год обязательно повторяется история из серии - "О,НЕТ!!" астероид летит к нам, то есть, следует ожидать, что подобное будет и в следующем году. Я также прогнозирую, что его размер будет сильно преувеличен, и он не будет представлять никакой опасности. Впрочем, я могу и ошибиться, тут такая лотерея, иногда ты выигрываешь - или, в нашем случае, проигрываешь - и получаешь по полной.


Image credit: я и бесплатное ПО Stellarium, via http://stellarium.org/.

8) Жирафиды (жирафята?) - новейший метеорный поток в истории Земли - будет снова разочарованием

Но это не будет длиться вечно! В 2012 у кометы 209P/Linear было тесное свидание с Юпитером, которое отправило ее внутрь Солнечной Системы. В 2014 году она прошла всего в нескольких миллионах км от Земли, волоча за собой небольшой хвост из пыли и мусора, что привело к первому метеорному потоку в созвездии Жирафа, что было большим разочарованием, дав всего 5-10 метеоров в час с пиком 23-24 марта. Практически не было метеоров в 2015, не будет их и в 2016.

Но комета, которая их создает, находится на орбите с периодом 5 лет! Приходите в 2019 году, чтобы посмотреть на него - возможно, при движении вокруг Солнца, она создаст гораздо больше мусора, что обещает значительно лучшие шансы что-то увидеть через 3 года!

Новый объект (U) как он был виден ALMA. Credit: R. Liseau, et al.

9) Суперземля во внешней Солнечной Системе? Ставлю на то, что это обычный объект пояса Куйпера.

На прошлой неделе интернет сходил с ума от того, что, как сообщили, был обнаружен самый далекий объект Солнечной системы.

Заголовок содержал в себе термин "суперземля" - или планета больше Земли и меньше Нептуна - на расстоянии примерно 8 расстояний Плутона от Солнца. Но, несмотря на самые наши оптимистичные надежды, вряд ли это так - планетоподобные объекты Солнца находятся в плоскости эклиптики, а орбита этого лежит под огромным углом: аж 42 градуса! 

Более вероятно, что этот объект находится во внешней Солнечной Системе, но значительно ближе (примерно на расстоянии Седны) и меньше Плутона. Другие варианты - например, поместить его на большое расстояние и сделать коричневым карликом или даже маленькой звездой, даже если нам они и нравятся, вряд ли возможны - он бы тогда давал значительное излучение в инфракрасной области, а мы этого не наблюдаем. Последующие наблюдения помогут лучше определить параметры его орбиты и тогда можно будет совершенно точно сказать, что это такое. Ставлю на то, что вариант "суперземля" отпадет.


10) Нобелевская премия по физике 2016 года будет дана за одно из следующих открытий

- фермионные конденсаты и другие свойства сверххолодных атомных газов - Дебора Джин (Deborah Jin)
- крошечные наногенераторы энергии, которые работают на эффекте пьезоэлектричества - появления электричества в кристаллах под давлением - Жон Лин Уонг (Zhong Lin Wang)
- открытие экзопланет у звезд солнечного типа, скорее всего будет поделена между или Уильямом Боруки (William Borucki) ("отцом" проекта "Кеплер") или Александром Вольфшаном (Aleksander Wolszczan), который открыл первую планету у пульсара в 1992 году и Мишелем Майором (Michel Mayor) и Дидье Квело (Didier Queloz), которые открыли первую планету у другой звезды в 1995 году.

Нет причин считать, что не могут вручить три отдельные Нобелевские премии где-то в течение этого десятилетия, но я ставлю на то, что в следующем году это будут экзопланеты.

Светопись. Фото 97. Вулкан, извергающий звезды

понедельник, 21 декабря 2015 г.

воскресенье, 20 декабря 2015 г.

суббота, 19 декабря 2015 г.

NGC 4631 и 4627 - Кит-мама с детенышем

Image Credit & Copyright: R Jay Gabany (Blackbird Observatory) 
 Collaboration: David Martínez-Delgado (University of Heidelberg), et al.

19 декабря 2015 года

В созвездии Гончих Псов мирно плещется эта парочка галактик - NGC4631, прозванная Китом и ее спутник - NGC4627, которую можно, наверное, назвать китенком.

NGC4631 - мощная спираль, которую мы видим с ребра, а NGC4627 - небольшая эллиптическая галактика над ней, связаны потоками звезд, сорванных со своих мест силой гравитационного приливного взаимодействия этих космическо-водных гигантских млекопитающих.

Звезды, газ, пыль, сбиваются в кучи, мигрируют по невидимым межгалактическим дорогам, очерченным гравитацией, кружатся над плоскостью диска космического Кита-Мамы искрящейся пуповиной, связывающей ее со своим детенышем.

И все это великолепие плывет себе где-то в темных водах Гончих Псов - прямо навстречу своей новой жизни...

пятница, 18 декабря 2015 г.

среда, 16 декабря 2015 г.

Архив рентгеновских данных для будущего

На мой взгляд, авторы немного переборщили с визуализацией - ведь в рентгеновском архиве хранятся вовсе не красивые фоточки... ;)



вторник, 15 декабря 2015 г.

Эксперимент ANGEL


Команда ракетного университета Гленн (NASA) 4 сентября 2015 года провела такой эксперимент в Нью-Мексико: на стратосферном шаре вверх, на высоте 120 тыс футов (36 км), увезли стальную гондолу, оснащенную несколькими парашютами, и отпустили. 

Сначала гондола просто свободно падала, потом выпустила маленький тормозной парашют, который должен был имитировать спуск в разреженной атмосфере Марса. 

А уже затем, на относительно небольшой высоте раскрылся большой парашют, который управляемо приземлил гондолу... ну куда приземлил, туда приземлил, увидите, когда досмотрите ролик до конца.

понедельник, 14 декабря 2015 г.

Неожиданные открытия во внешних пределах Солнечной Системы - часть 2

Новый субмиллиметровый источник в окрестностях нескольких угловых секунд от α Центавра

R. Liseau, W. Vlemmings, E. O’Gorman, E. Bertone, M. Chavez, and V. De la Luz

10 декабря 2015 года

Абстракт

Контекст. Понимание формирования звездных и планетных систем требует понимания структуры и динамики их внешних областей, где, как считается, не должны формироваться большие тела.
Цели. Периодические поиски объектов размером с Седну позволяет наблюдение областей, которые обычно не исследуются.
Методы. Атакамский Большой Миллиметровый/Субмиллиметровый Массив особенно чувствителен к точечным источникам, представляя собой единственный на текущий момент инструмент, который позволяет обнаруживать объекты наподобие Седны значительно дальше от перигелия.
Результаты. Наблюдения АЛМА, разделенные 10 месяцами времени, открыли новый точечный источник с излучением черного тела, который, очевидно, движется вместе с α Cen AB
Заключения. Мы исключаем, что это может быть звездный объект системы α Cen AB, однако, приводим аргументы в пользу того, что это или очень удаленный ТНО, сверхземля или же очень холодный коричневый карлик во внешних пределах Солнечной Системы.

Ключевые слова:Звезды: отдельные αCenAB– Звезды:коричневые карлики–Субмиллиметровый диапазон:звезды–Планетные системы :Пояс Куйпера,общее– Планетные системы: Облако Оорта

1. Введение

Одна из самых интересных развивающихся областей науки - поиск планет у других звезд. С целью открытия планет напрямую, имеет смысл обратиться к близким к нам звездам. αCen - ближайшая к нам звезда на расстоянии 1.34 пк, которую давно считают тройной. αCen С, Проксима Центавра, отстоит на два градуса от двойной αCenАВ, и ее участие в этой системе было установлено на основе их взаимного движения еще в начале XX века (Innes 1917). Интенсивный поиск компаньонов как Проксимы, так и пары αCenАВ продолжался довольно долго, и увенчался открытием планеты земного типа у αCenВ (Dumusque et al. 2012). Однако существование αCenВb или любого другого возможного компаньона все еще требует проверки (Hatzes 2013; Demory et al. 2015; Rajpaul et al. 2016).

Глубокие наблюдения с Земли (VLT-NACO) в 2004 и 2005 годах, в сочетании с коронаграфией из космоса (HST-ACS) не выявили в пределах 5~7"(7-9 а.е.) от αCenВ никаких связанных с ней источников ярче Ks~18 (Kervella et al. 2006). Неправильная и неполная карта покрывает участок ~45"x35". Вследствие интенсивной яркости двойной на этих длинах волн, невозможно было подойти к звездам ближе, чем на 5", поэтому любой потенциальный объект мог бы укрыться в этой области. Самый яркий объект в этой выборке был Ks=12, а предельная звездная величина: 22 вплоть до радиуса 20" В дополнение к этому, более ранние снимки покрыли области в пределах 8" и там не было обнаружено никаких связанных с двойной источников со скоростью V<5 .5="" 2007="" br="" ervella="" the="" venin="">

10 лет спустя инфракрасное исследование области αCen переместилось на половину угловой минуты к западу, поэтому оно не перекрывается с нашими наблюдениями на АЛМА, выполненными в 2014 и 2015 году, которое выявило источник с правильной и высокой скоростью, что может быть участником системы αCen (рис.1). Проекция расстояния дает диапазон примерно между орбитами Юпитера и Сатурна. В этой статье мы обсуждаем природу этого объекта

 2. Обработка данных
(прим. перев. выпустим этот небольшой абзац с информацией, интересной только специалистам)

3. Результаты
Координаты αCen А и В для эпохи 2000 представлены в таблице 2 вместе с координатами неопознанного объекта, который уверенно виден в двух случаях (мы опускаем различные инструментальные эффекты, которые описаны в другой статье). 



В таблице 1 приведены частоты полос, где также отмечены плотности коррекции мощности главного пучка вместе с их статистическими ошибками.

4. Обсуждение
4.1. Новый участник системы αCen - αCen D?
В эпохи наблюдений на полосах 7 и 8 был обнаружен совместно движущийся с системой объект в пределах 5.5" от пары. Если он соразмерен по орбитальному периоду (или соответствует медленному движению в определенные периоды времени), тогда αCen D нельзя было бы найти на данных VLT-NACO потому, что вследствие интенсивного сияния αCenАВ  эта область была намеренно загорожена. На рис. 2 показана траектория движения на небе всех трех компонентов, вместе с предсказанными положениями для αCen D с учетом предположения, что αCen D находится на том же расстоянии, что и два других компонента (Таблица 3)


Рис.1. Слева: наблюдения системы 7 июля 2014 года в полосе 7. Отдельно от хорошо известной пары αCen А и αCen В находится ранее неизвестный источник, обозначенный как U на северо-северо-восток от В. Справа: здесь объект виден еще лучше в наблюдениях на полосе 8 2 мая 2015 года, в 5.5" к северу от компонента А.

Рис. 2. Область неба 1'x1' с траекториями αCen А (синим), αCen В (красным) и их центра масс (зеленым). Эти траектории включают орбитальное движение (на основе элементов, вычисленных Pourbaix et al. 2002), собственного движения (van Leeuwen 2007) и годичного параллакса (http://naif.jpl.nasa.gov/naif/toolkit.html). Черным показана траектория αCen D в предположении, что она не связана гравитационно, но обладает тем же параллаксом (π = 0′·′742, Table 3). Смоделированные вектора собственного движения μα = −1650 mas yr−1 и μδ = +1090 mas yr−1 . Вдоль траекторий точками отмечены годы с 2000. Наблюдаемые с ALMA положения (FK 5) в 2014 и 2015 отмечены кружками, которые значительно больше, чем неопределенности в определении положений.

Наблюдения всего в две эпохи делают невозможным более точный анализ, поэтому к "предсказанной" траектории следует относиться с осторожностью. Для определения природы этого источника требуются дальнейшие наблюдения.

Таблица 3. Скорости и параллаксы в системе αCen



Рис.3 Субмиллиметровый/миллиметровый SED неизвестного источника около αCen. Наклон линии 21±0.4. 


Рис.4 Положение звезд Главной Последовательности на диаграмме эффективной температуры для S 445 GHz = 3.64 mJy с радиусами, выраженными в радиусах Солнца (на верхней шкале) , с указанными спектральными классами. αCen D на расстоянии αCen будет соответствовать звезде Главной Последовательности М2 (штриховая вертикальная линия). Коричневые карлики слева от нее с RJup ∼ 0.1 R⊙ находятся на разных дистанциях. Левее и ниже - два очень холодных источника для типов Т 8.5 и Y 2 соответственно (Leggett et al. 2015)  с радиусами, предположительно, RJup.

На рис.4 представлена диаграмма температура - расстояние, для полосы 8, включающая положения (D, Teff) звезд Главной Последовательности поздних спектральных типов. Для примера, Проксима Центавра имеет визуальную яркость в 11m и спектральный тип М6, но ее нет на диаграммев районе вертикальной штрих-пунктирной линии, вместо этого она находится как М6 на 0.4 пк. Очевидно, это неверный результат вследствие того, что мы поддерживали световой поток на одном уровне, а температура и радиус звезды М6 слишком малы для того, чтобы давать эти значения на расстоянии 1.34 пк

Вместо этого на расстоянии  αCen, измеренное значение для αCen D должно было соответствовать М2, где мы использовали калибровки Bessell (1991), Rajpurohit et al. (2013) и Cox (2000), согласно которым звезда должна быть ярче 6m, и должна была попасть в каталог ярких звезд, в котором ее нет. На основе этого очевидного факта, конечно, нельзя исключить, что объект находится значительно дальше. Однако, большое собственное движение, скорее всего, ограничивает расстояние до объекта 5 пк как для, например, звезды раннего класса G ~4пк (рис.4). И в этом случае высокая светимость ~3m совершенно исключает наличие звездного источника. Совершенно невероятно, что звезда такой яркости и такого собственного движения оставалась бы незамеченной.

С другой стороны, у компактных объектов, не звезд, радиусы значительно меньше.  Рис. 4 показывает довольно экзотичный коричневый карлик малой температуры  (ULAS J003402.77 − 005206.7, T 8.5, Leggett et al. 2015), в предположении, что у него типичный радиус Юпитера (Oppenheimer et al. 2000) и температура 575 К. Есть и еще более холодный карлик с температурой 250К WISE J085510.83−071442.5 (Y 2, Leggett et al. 2015). На роль объекта мог бы претендовать исключительно холодный карлик на расстоянии примерно 20 000 а.е., однако его должен был тогда обнаружить телескоп WISE, если позволило бы его относительно небольшое разрешение (6.0")

Очевидным вопросом является - как тогда этот объект мог ускользнуть?  Находится ли он всегда так близко к двойной? Слишком холодный? Такой случай вполне можно допустить для  температур менее сотен К

Рис. 5. Световой поток на полосе 8 в зависимости от расстояний от Солнца и диаметров, до 6000 км (чуть менее диаметра Марса), указанных сверху. Этот рисунок аналогичен рис.4, только оба параметра - температура и радиус не определимы априори. Несколько известных ТНО показаны красными точками (www.minorplanetcenter.org/iau/lists/Sizes.html). В скобках указаны видимые диаметры в угловых миллисекундах и оцениваемая температура черного тела. Ширина пучка АЛМА (120 угловых миллисекунд) указана в правом верхнем углу, показывая, что все эти объекты видны ему как точечные. Наблюдаемая плотность светового потока на полосе 8 указана горизонтальной синей линией. Расстояние до объекта U еще предстоит определить.

4.2. Новый объект Солнечной Системы: ДТНО?

Эклиптическая широта αCen -42 градуса. то есть объект U находится слишком далеко от плоскости эклиптики. Но в проекции они хорошо вписываются в плоскость Галактики. Описать объект U как объект фона вряд ли получится, с быстрым собственным движением αCen. С другой стороны, если это просто пролетающий мимо объект, он мог бы находиться в дальних пределах нашей Солнечной системы, в поясе Эджворта-Куйпера или облаке Оорта (рис.5), хотя вероятность этого была мала, поскольку его движение было бы сравнимо с параллактическим смещением. В дополнение к этому, гравитационно связанное движение на расстоянии, скажем 1000 а.е. (афелий Седны) привело бы к орбитальному движению менее 40"в год, но видимое движение этого объекта на небе полностью бы подчинялось параллаксу ( ~200"). Интересно, что, когда мы изучили в общей сложности 766926 известных объектов Солнечной Системы в пределах 15' от  αCen во время наблюдений, подобного источника не было найдено вплоть до звездной величины 26m. И снова, дальний транснептуновый объект - суперземля Trujillo & Sheppard (2014),- хорошо коррелирует с нашими данными (например, для R ∼ 1.5R⊕, D ∼ 300AU, Tbb ∼ 15K,θ ∼ 80mas, рис.5).

Можно было бы подумать, что распределение ТНО в облаке Оорта изотропично, однако большинство известных нам ТНО не расположены вдали от эклиптики. Так, например, Седна  с i~12 градусов, а другие объекты - Biden (2012 VP113) и V774104 (10 ноября 2015, Science, DOI: 10.1126/science.aad7414) на i = 24◦ и в пределах 15◦ соответственно. Конечно, это - следствие наблюдательной инерции, поскольку, в основном поиски ведутся вдоль эклиптики (Schwamb et al. 2010), но нельзя исключать и большие наклоны орбит - например, у самой массивной планеты Эриды  i = 44◦.

Из-за предела чувствительности приборов, ТНО открывают, в основном, когда они близко к перигелию, а дальше они остаются невидимыми (e.g., Sheppard et al. 2011).  Однако считается, что на больших расстояниях от Солнца существует большая популяция этих объектов. Совершенно ясно, что АЛМА со своей уникальной чувствительностью, сейчас является единственным способом обнаружить подобные объекты далеко от перигелия - там, где их температура всего несколько десятков К. В пределах от 100 до 1000 а.е. должно быть большое скопление подобных объектов, из которых нам видна лишь малая часть (see also de la Fuente Marcos и de la Fuente Marcos 2014, и ссылки там).

5. Заключение

В течение 10 месяцев на протяжении с 2014 по 2015 годы наблюдения при помощи АЛМА открыли новый источник на двух полосах (0.74 мм - Полоса 8 и 0.87 - Полоса 7), в то время как шум на других полосах был слишком велик. Этот объект находится в пределах 5.5" от  αCen А и В, и совершает такое собственное движение, как и они. В пределах спектрального наклона 2, его субмиллиметровый SED кажется термальным. Однако, простые аргументы показали нам, что это вряд ли звезда, скорее всего, этот объект - часть Солнечной системы, в проградном (прямом) движении, хотя и на слишком большом расстоянии, чтобы его можно было обнаружить на других длинах волн, т.е. это или ДТНО ( значительно дальше 100 а.е.), или гипотетическая суперЗемля (более 300 а.е.) или сверххолодный коричневый карлик (~ 20 000 а.е.)

воскресенье, 13 декабря 2015 г.

NGC 602a и дальше...


В Малом Магеллановом облаке сокровище это кроется. (упс, второй день, как магистр Йода, говорю я)

Итак, тут у нас целая группа ядреных молодых звезд разгоняет вокруг себя пузырь газа!

Строительные леса уже не нужны, смотрите на них в полной славе и величии!

Все, что может быть сдуто, уже сдуто в пространство, но оставшиеся зерна повышенной плотности еще сопротивляются, и за ними тянутся огромнейшие хвосты (можно их даже назвать ветровыми тенями!)

В объеме этот пузырь выглядит еще более впечатляющим.

Слева от него видны галактики фона - мощные звездные дома за сотни миллионов световых лет, но жители планет в скоплении NGC602a, ослепленные ярким светом голубых гигантов вряд ли их увидят... хотя какие там планеты что-то твердое в их окрестности могло уцелеть разве только случайно. Да и то приливные гравитационные возмущения не для того существуют, чтобы дать существовать чему-то большому, твердому - ну, как Земля.

А какие траектории могут выписывать звезды в этом скоплении - это ж просто песня! Найдется ли компьютер, который в состоянии будет сосчитать эту задачу N мощных, упругих и ослепляюще ярких тел?

суббота, 12 декабря 2015 г.

50 лет освоения Марса

Неожиданные открытия во внешних пределах Солнечной Системы - часть 1

Ученые, работающие с радиотелескопом АЛМА, совершили недавно несколько знаменательных открытий в поясе транснептуновымх объектов на внешних границах Солнечной Системы. Впрочем, результаты продолжат обсуждать, вполне возможно, там обнаружится нечто более экзотичное, чем просто "каменная башка" пусть даже и диаметром больше Седны. Увидим.

А пока - небольшой микс из двух статей с arxiv.org, которые попали в наше поле зрения недавно.



Авторы:  W. H. T. Vlemmings, S. Ramstedt, M. Maercker, B. Davidsson

10 декабря 2015 года

Абстракт

Контекст. Благодаря удивительной, несравненной чувствительности массива Большого Атакамского миллиметрового/субмиллиметрового массива АЛМА появилась возможность поставить открытия на поток. Многие из этих открытий обещают быть весьма неожиданными.

Цели. На основе наших наблюдений при помощи АЛМА мы сообщаем об открытии ранее неизвестных источников сигнала в континууме, или нового, быстро движущегося точечного источника, природу которого мы постараемся определить в этой статье.

Методы. Измерения  точностью >5.8σ в плоскости изображения и >14σ в плоскости (u, v) выполнены для двух эпох наблюдений АЛМА для области в 25" звезды-гиганта ассимптотической ветви Главной Последовательности W Орла в континууме около 345 ГГц. Третья эпоха АЛМА,  покрывающая 50"x50" не детектировалась.

Результаты. Мы провели анализ, чтобы понять, могут ли эти сигналы быть шумом или представляют собой объект, и пришли к выводу, что наиболее вероятным объяснением является быстро движущийся объект с большим собственным движением (87"/год).

Заключение. Если в наблюдениях АЛМА не кроются какие-то еще неизвестные доселе проблемы, мы делаем вывод об открытии ранее неизвестного объекта Солнечной Системы. На основе анализа его собственного движения, мы заключаем, что если он гравитационно связан с нашей системой, то должен находиться в диапазоне расстояний от 12 до 25 а.е. и его размер от 220 до 880 км. Другой вариант (если объект гравитационно не связан с Солнцем) - это значительно больший объект, размером с настоящую планету, который находится на расстоянии около 4000 а.е. или 0.3пк. Наши наблюдения подчеркивают мощь АЛМА в плане обнаружения возможных объектов Солнечной Системы, а также то, как наблюдения в нескольких эпохах  критичны для идентификации источников, которые в противном случае могли бы считаться внегалактическими.

Ключевые слова. Малые планеты, астероиды, пояс Куйпера, субмиллиметровый диапазон, собственное движение

1. Введение

Со времени ввода в строй Большой Атакамский Миллиметровый/Субмиллиметровый Массив (АЛМА) сделал множество открытий. Например, АЛМА нашел галактику с удивительно большим как для ранней Вселенной количеством пыли (Watson et al. 2015), измерил самое большое вращение Фарадея, которое показало присутствие магнитного поля в пределах световых дней от сверхмассивной черной дыры (Martí-Vidal et al. 2015) и разрешил активность на поверхности звезды-гиганта асимптотической ветки (AGB) (Vlemmings et al. 2015).

АЛМА также серьезно прогрессировал в изучении объектов Солнечной Системы. В дополнение к наблюдениям больших планет и их спутников (e.g. Cordiner et al. 2015), которые часто использовались для калибровки инструмента, АЛМА оказался мощным телескопом для изучения карликовых планет, астероидов или дальних транснептуновых объектов (ДТНО) (e.g. Moullet et al. 2011). Уже сейчас, в своей самой расширенной конфигурации, АЛМА использовали для составления карты поверхности астероида 3 Юнона, с разрешением всего 60 км  (ALMA Partnership et al. 2015). И в следующих планируемых наблюдениях АЛМА сможет работать по многим объектам Солнечной Системы. Но вследствие небольшого поля зрения, АЛМА трудно использовать для поиска новых объектов - такие открытия можно совершить лишь случайно.

В этой статье мы заявляем об открытии неизвестного объекта, возможно, принадлежащего Солнечной системе, во время наблюдения нами звезды AGB W Орла. В §2 мы рассказываем о своих наблюдениях, обработке данных и результатах. В §3.1 мы обсуждаем вероятность того, что это внегалактический источник фона. В §3.2 мы размышляем о возможности того, что это не связанный гравитационно объект внешней Солнечной Системы, а в §3.3 мы описываем, что, скорее всего, это связанный гравитационно Кентавр или Транснептуновый объект на расстоянии от 10 до 20 а.е. Выводы представлены в заключении - §4.

2. Наблюдения и результаты.

Наблюдения проведены в две эпохи - 20 марта и 14 апреля 2014 года как часть проекта 2012.1.00524.S (PI: Ramstedt, S.). Установки наблюдений в этом проекте представляли собой 10-точечную мозаику, равномерно покрывающую 25" у звезды AGB W Орла и описаны в деталях здесь - 2012.1.00524.S (PI: Ramstedt, S.). Для анализа в этой статье мы используем только наблюдения главного массива АЛМА с разрешением 0.49"x0.44" с максимальным масштабом в 6". Наблюдения АЛМА в компактном режиме не включались. Для создания континуума данных были использованы усредненные данные обработанных 4 спектральных окон по 1.875 ГГц после удаления паразитных линий. На изображениях мы достигли плотности континуума в 0.39 mJy/beam и 0.45 mJy/beam на первую и вторую эпоху соответственно. Для потоковой калибровки был использован Титан 20 марта и квазар J1924-2914 (2.40 Jy) - для калибровки полосы. Калибровка усиления велась по J1911-2006 (0.50 Jy). Для наблюдений 14 апреля был использован J1924-2914 (2.35 Jy) для калибровок потока и полосы, а J1911-2006 (0.50 Jy) - для калибровки усиления.

Наблюдения третьей эпохи была сделаны во время проекта ALMA DDT (2012.A.00041.S, PI: Vlemmings, W.) (прим. перев.: далее идет абзац, описывающий особенности калибровки в третью эпоху, который можно безболезненно выпустить).

В дополнение к эмиссии континуума от W Орла, видной во всех трех эпохах, в первых двух был обнаружен четко различимый вторичный источник. В третью эпоху этот источник не виден на уровне 3σ 1.05 mJy. На рис. 1 показаны изображения первых двух эпох, созданных после удаления самой W Орла в плоскости (u,v). В обоих случаях источник появляется при сигнале >5.8σ. (прим. перев.: снова выпустим немного текста, перейдя к главному)

Оба источника разделяет 5.9".  Мы считаем, что если только в АЛМА нет какой-то неизвестной нам еще систематической ошибки, эти источники реальны, и их отсутствие в третьей эпохе весьма важно.


Рис. 1. Слева - наблюдения 20 марта, справа - 14 апреля. Чувствительность массива разная, поэтому после обработки данных видно разное количество объектов.  Найденный загадочный объект находится на левом снимке точно по координатам (0,0), а на втором он сместился левее и слегка вниз (смотрите сильно очерченный объект около координат (6,-2). Сама звезда W Орла ... вырезана отсюда полностью, но ее положение - точно в центре обоих снимков. 


3. Обсуждение
3.1. Источники фона

Установив, что сигналы, полученные в первые две эпохи, реальны, приступим к обсуждению их возможной природы.

Во-первых, это могут быть источники далекого фона (прим. перев.: ..и снова пропустим немного несущественного текста)
Поскольку площадь покрываемой наблюдениями области - всего около 0.14 квадратной угловой минуты, количество потенциальных далеких галактик фона в ней должно быть очень мало. Если мы имеем дело с несвязанными между собой объектами, должна быть более чем пятикратная переменность яркости каждого из них, чтобы объяснить это "перемещение".  При этом вероятность, что на таком участке неба могут оказаться такие переменные объекты, крайне низкая - это потребовало бы в итоге огромную плотность подобных объектов на единицу угловой площади, и подобное население на этих длинах волн уже бы давно обнаружили.

Принимая во внимание то, что наблюдаемая область находится всего в 8.5 градусах ниже плоскости Млечного Пути, мы не могли исключать наличия объекта внутри нашей Галактики. Для этой области ранее не было никаких свидетельств о наличии подобной переменности блеска звездоподобных объектов, которые могли бы показывать сильную субмиллиметровую эмиссию на этих длинах волн. Поэтому два независимых друг от друга объекта галактического происхождения переменной яркости тоже отпадают. Далее мы продолжили с предположением, что мы имеем дело с единственным перемещающимся объектом, который в дальнейшем именуем как Gna.

Рассмотрим случай, что Gna - движущийся звездный объект. Возможные орбиты такого объекта с учетом того, что он вышел за границы поля зрения в эпоху наблюдения 3, приведены на рис. 2. На этой основе мы пришли к выводу, что, если только объект не показывает сильную переменность своего блеска, можно исключить расстояния >4000 а.е., что с учетом его перемещения в 87"/год дает скорость в 410 км/с (если не принимать во внимание параллакс). Подобная скорость крайне маловероятна для звезд в радиусе 0.3 пк, что сразу же выводит из списка кандидатов возможные спутники самой W Орла, которая расположена на расстоянии около 395 пк (Danilovich et al. 2014). То есть расстояние в десятые парсека приводит Gna во внешние пределы Солнечной Системы.



Рис. 2. Потенциальные траектории Gna на основе наблюдений АЛМА (черные жирные точки). Штрих-пунктирная рамка показывает размер поля зрения наблюдений третьей эпохи, когда объект не наблюдался. Черная сплошная линия - траектория источника, если он находится на расстоянии в 20 а.е., зеленый пунктир - 2000 а.е., синий - 10000а.е., красный - 25000 а.е. Пустые кружки соответствующего цвета показывают предположительно положение источника во время наблюдений третьей эпохи, и для расстояния в 20 а.е. эта точка лежит в 1 градусе вне рисунка. Длина стрелок подчеркивает собственное движение, где 1"=2 км/c для каждой из орбит.


3.2. Удаленный гравитационно-несвязанный источник в Солнечной Системе

Хотя смещение Gna как показано на рис.2 довольно большое, оно не является параллактическим. Параллакс начинает чувствоваться для расстояний менее нескольких десятых парсека. И, чтобы объяснить наши наблюдения, параллактическое смещение должно было быть компенсировано увеличенным значением скорости - до 8.7км/c, как показано на рис.3.

Рис 3. Небесная скорость для Gna на расстояниях до 0.1 пк. До 1000 а.е. скоростной компонент для компенсации параллактического смещения будет доминантным в наблюдаемом движении, давая минимальную скорость в 8.7 км/с. Тонкие линии показывают конверт возможных ошибок на основе орбитальных вычислений.
(прим перев. "Конверт возможных ошибок" - как это романтично!)

На рис.4 мы приводим кеплеровскую скорость в перигелии, отвечающую максимальной скорости гравитационно связанного объекта с большой полуосью а. Обозначения рис.4 показывают максимальное текущее расстояние на основе соответствующих эллиптических орбит, когда Gna еще мог бы быть гравитационно-связанным телом. В таком случае это должны быть расстояния от 12 до 25 а.е. Поэтому, если тело находится во внешних пределах Солнечной системы, оно гравитационно не связано с ней.


Рис.4. Кеплеровская скорость гравитационно-несвязанного тела на круговой орбите (сплошная черная линия) и максимальная скорость в перигелии для гравитационно-связанного тела на эллиптических орбитах с разными эксцентриситетами е (красная, синяя и зеленая штрих-пунктирные линии). Скорость приведена как функция большой полуоси а. Горизонтальная линия соответствует измеренной скорости Gna. Символы обозначают расстояние перигелия, на которых наблюдаемая скорость соответствует орбитальной для одной круговой и трех эллиптических орбит. Круг соответствует круговой орбите, синий треугольник - орбите с е=0.25, квадрат - с е=0.44 и ромб - с е=0.95.


В таком случае самым интересным случаем было бы, если это планетное тело или коричневый карлик на внешней границе облака Оорта. Было несколько работ, предполагающих, что объяснения комет, влетающих во внутреннюю Солнечную систему, требуется наличие массивного тела на границе облака Оорта где-то около 1000 а.е. (e.g. Matese и Whitmire 2011). Но эту гипотезу сейчас подвергают сильным сомнениям. Совсем недавно инфракрасные наблюдения WISE установили, что нет никаких доказательств присутствия планеты массы Сатурна до 28000 а.е., Юпитера - до 82000 а.е., и коричневого карлика размером с Юпитер - до 260000 а.е. в положениях, предсказанных Matese и Whitmire (Luhman 2014). Субмиллиметровое значение яркости в 3 mJy на расстояниях от 5 до 50 тыс а.е. показало бы, что этот объект сохранил свое тепло или сам его генерирует, поскольку он явно получает недостаточно тепла от Солнца, чтобы иметь такую яркость в отраженном свете. Поэтому такие рассуждения приводят к большой планете (в пределах Нептун-Сатурн) или коричневому карлику размером с Юпитер, если Gna находится на расстоянии около 20 тыс а.е. Но, как отмечалось ранее, наблюдения третьей эпохи отбросили расстояния более 4 тыс а.е., если только Gna не показывает сильную переменность блеска. И, хотя, коричневые карлики и могут показывать переменность до 30% (Robinson и Marley 2014), субмиллиметровая эмиссия планет Солнечной системы гораздо ниже (e.g. Muhleman и Berge 1991). Поэтому непохоже на то, что Gna представляет собой гравитационно несвязанное планетное тело или коричневый карлик на расстояниях более 4000 а.е., хотя мы и не можем целиком исключить возможность,  что это большое планетное гравитационно несвязанное тело, которое движется с большой скоростью. Скажем, если Gna находится на расстоянии около 100 а.е., предполагая, что у него очень низкое альбедо и эмиссия серого тела, его диаметр мог быть до 3500 км. Подобная яркость может также соответствовать Нептуну на расстоянии 5200 а.е.

3.3. Близкий Кентавр или транснептуновый объект.

Наконец, мы рассматриваем случай, когда Gna гравитационно связан с Солнцем, то есть его положение на рис.4 - между 12 и 25 а.е. Такое расстояние показывает, что, скорее всего Gna - это кентавр, с большой полуосью между орбитами Юпитера и Нептуна, или ДТНО. Базируясь на таких предположениях мы можем ограничить его размер как показано на рис.5. Эта диаграмма показывает зависимость размера от расстояния объектов типа кентавр, там же для иллюстрации приведены Плутон и Церера. С учетом излучения серого тела, можно прикинуть размер подобного объекта в диапазоне от 220 до 880 км в зависимости от альбедо и расстояния. Это значение делает его самым большим кентавром из известных на текущий момент (de la Fuente Marcos и de la Fuente Marcos 2014).

Рис.5. Размеры и расстояния всех известных на текущий момент кентавров и рассеянных объектов диска Солнечной Системы с прямыми (черные кружки) и ретроградными (зеленые) орбитами (http://www.minorplanetcenter.net/iau/lists/t_centaurs.html). Крестиками отмечены Плутон и Церера. Сплошная черная линия показывает функцию размера от расстояния для Gna в случае излучения черного тела температурой 150К. Голубая и красная линии показывают эту же функцию в случае излучения серого тела соответственно для альбедо 0.95 и 0.05. Вертикальная линия с короткими штрихами - предел расстояния на основе вычисленных значений (до 4000 а.е.), вертикальные линии с длинными штрихами - диапазон от 12 до 25 а.е. в случае, если Gna - гравитационно связанный объект на круговой орбите.


Как отмечено на рис.2 в таком случае параллактическое смещение будет очень большим. И тогда можно было бы поинтересоваться, а как можно было в таком случае поймать объект в такое маленькое поле зрения в обе эпохи наблюдений. К счастью, наши наблюдения были сделаны около того времени, когда видимое параллактическое смещение, связанное с движением вокруг Солнца, в направлении на W Орла меняет свое направление (Солнце располагалось практически перпендикулярно к W Орла), что значительно увеличило шансы обнаружить объект.

Вычисление орбиты показало, что на расстоянии 12~25 а.е. орбитальное движение является ретроградным с наклоном в 120 градусов, и Gna в текущий момент находится в пределах 10 градусов от эклиптики. Все это делает Gna членом подкласса ретроградных кентавров, которые, как сейчас считается, являются пришедшими из облака Оорта объектами на нестабильных орбитах (Volk и Malhotra 2013; de la Fuente Marcos и de la Fuente Marcos 2014). Как показано на рис.5 Gna является самым большим объектом своего подкласса.

С учетом его размера, возникает вопрос, почему его не нашли раньше, поскольку наши предыдущие наблюдения участка в пределах 1' от W Орла его не показали. Ответом может являться то, что поскольку W Орла располагается всего в 8.5 градусах от плоскости Галактики, большинство обзоров ее избегали, чтобы не создавать путаницу (e.g. Sheppard et al. 2011)

Наилучшим способом, чтобы подтвердить, что Gna является кентавром или ДТНО, является проведение периодических наблюдений участка около W Орла в разных длинах волн близко к датам, когда он был впервые обнаружен.

4. Заключение

На основе наших наблюдений трех эпох на частоте 345 ГГц, мы заключаем, что:
- наблюдения континуума четко свидетельствуют о наличии источника уровня ~3mJy в разных точках для эпох, разделенных 25 днями. Если это не какой-то еще неизвестный систематический дефект АЛМА, мы считаем, что сигнал реальный. Практически исключено, что это шум, но даже в этом случае для подтверждения природы сигнала необходимо провести дополнительные систематические наблюдения на АЛМА
- последовательность потока и малая вероятность присутствия там двух независимых объектов фона переменной яркости, привели к выводу, что мы имеем дело с одним перемещающимся источником, названным Gna. 42 дня спустя, в третью эпоху наблюдений, объект не был виден.
- На основе видимого перемещения объекта почти в 6"между двумя эпохами, мы сделали вывод, что он находится на расстоянии менее 0.3 пк. Предполагая, что Gna не показывает сильной переменности блеска, его отсутствие в результатах наблюдений третьей эпохи, помещает его на расстояние до 4000 а.е. Только в случае пятикратного изменения блеска, Gna может быть большим планетным телом или коричневым карликом во внешних пределах Солнечной системы.
- Наблюдения не могу целиком исключить возможность того, что это гравитационно несвязанный большой объект на расстояниях до 4000 а.е. Его наличие в данных наблюдений двух из трех эпох и постоянство сигнала соответствует планете размером с Нептун на расстоянии около 2500 а.е.
- Если же объект гравитационно связан с Солнечной системой, наиболее вероятным объяснением его природы является то, что он принадлежит небольшой группе больших кентавров с ретроградной орбитой или транснептуновым объектам. В этом случае его расстояние находится в пределах от 12 до 25 а.е., а размер - от 220 до 880 км.