astro-ph/0305287
Последние витки вращающихся двойных черных дыр
(The final plunge of spinning binary black holes)
Authors: J.Baker et al.
Comments: 17 pages, 29 figures
Черные дыры - очень простые объекты, самая сложная из них в
стационарном состоянии описывается всего тремя параметрами: массой,
угловым моментом и электрическим зарядом (и/или магнитным зарядом, если
такой существует). В космосе, заполненном плазмой, реальное значение
имеют только первые два из них, так как аккреция частиц с зарядом
противоположного знака быстро уменьшает собственный электрический заряд
черной дыры почти до нуля.
Две черные дыры, образующие двойную систему, как и все другие двойные
звезды, будут излучать гравитационные волны. А если двойная черная дыра
достаточно тесная, то ее компоненты сблизятся и сольются за время
меньшее возраста Вселенной. Подобные события очень интересны тем, кто
занимается поиском гравитационных волн, поскольку черные дыры с более
высокой, чем у нейтронных звезд, массой, будут более мощными
источниками гравитационного излучения и их можно будет обнаруживать с
бОльших расстояний.
Каким моментом вращения (a) будут обладать черные дыры, входящие
в двойную систему, зависит от хода их эволюции. Однако, черная дыры,
образующаяся в результате их слияния, обязательно будет быстро
вращаться, поскольку ей "по наследству" достанется момент импульса
орбитального движения. Если сливаются две Шварцшильдовские черные дыры
(невращающиеся, с a=0), то черная дыры, образующаяся в
результате их слияния, будет иметь высокий момент
Слияние Керровских черных дыр этот параметр может уменьшить или
увеличить, в зависимость от взаимной ориентации орбитального и
собственных моментов импульсов в системе:
Из приведенного соотношения видно, что в таком процессе могут
образовываться даже предельно быстро вращающиеся черные дыры с
a/M=1. Конечно, это сказывается и на форме
гравитационно-волновых импульсов, что важно для их регистрации.
astro-ph/0305292
Определяя мультиверсы
(Defining Multiverses)
Authors: G.F.R. Ellis, U. Kirchner, W.R. Stoeger
Comments: 28 pages, 2 figures
О различных вариантах "параллельных" вселенных сейчас
пишут довольно много.
Однако, безусловно, тема эта более чем полуфилософская - никаких наблюдений
по сути дела нет.
Но надо как-то пытаться двигаться вперед, что и делают авторы.
Они пытаются начать с определений (по возможности на математическом языке),
которые позволили бы рассуждать о мультиверсах (и вообще об ансамблях
вселенных) не к терминах философских категорий.
Хотя, конечно, не избегают они и философских дискуссий.
На настоящий момент наиболее проработанным и частично подтвержденным
наблюдениями сценарием является хаотическая инфляция, предложенная
Андреем Линде, и развиваемая им и другими космологами.
Именно эти работы и послужили отправной точкой для автором статьи.
Пересказывать эту работу тяжело, потому советуем прочесть.
astro-ph/0305302
Результаты с Байкальского нейтринного телескопа
(Results from the BAIKAL neutrino telescope)
Authors: R.Wischnewski (for the Baikal collaboration)
Comments: 4 pages, 7 figures, contribution to the 28th International
Cosmic Ray
Conference, Tsukuda, Japan, July 31 - August 7, 2003
На глубине 1.1 км несколько месяцев в году работает
Байкальский нейтринный
эксперимент. В очень короткой заметке суммированы результаты наблюдений
за 1999 г.. даны новые верхние пределы на количество нейтрино сверхвысоких
энергий, нейтрино от WIMPs (weakli interacting massive particles - частицы
темной материи), а также дано краткое описание расширенной версии телескопа
- NT200+ - результаты работы которой сейчас обрабатываются.
astro-ph/0305306
История двух слияний: поиски странности в компактных звездах
(A Tale of Two Mergers: Searching for Strangeness in Compact Stars)
Authors: Madappa Prakash and James M. Lattimer
Comments: 10 pages with 6 figures
Плотность в центре нейтронной звезды примерно на порядок величины
превышает ядерную (такое повышение плотности вызвано собственной
гравитацией нейтронной звезды) Сегодня мы все еще не знаем свойств
ядерной материи настолько хорошо, чтобы сказать, что именно может
происходить в центрах нейтронных звезд. Этот факт служит одной из
причин того, что в астрофизике уже несколько лет конкурируют друг с
другом модели нейтронных звезд и странных звезд (см., например, здесь). Оказалось, однако, что
различить их наблюдательно достаточно тяжело. Авторы данной статьи
предлагают свой подход, они рассмотрели две тесные сливающиеся системы,
в каждую из них входит черная дыра массой M=3.5Mo, но в
одной их них вторым компонентом является "обычная" нейтронная звезда, а
в другую странная кварковая звезда (обе массой M=1.5Mo).
Эволюция этих систем до заполнения звездами своих полостей Роша
идет абсолютно одинаково, затем начинается перетекание вещества на
черную дыру. (Авторы полагают, что перетекание идет стационарным
образом, что достаточно разумно при высоком отношении масс в этих
системах.) Дальнейшая эволюция систем достаточно сильно различается -
странная звезда быстрее приближается и сливается с черной дырой. На
графике показаны зависимости масс звезд (M), их радиусов
(R) и полуосей систем (a) от времени (сплошные линии -
странная звезда, пунктир - нейтронная).
Может быть детекторы гравитационных волн смогут наконец найти странные
звезды?
astro-ph/0305310
Темная материя в шахте Боулби
(Dark Matter at Boulby Mine)
Authors: R. Luscher (for the Boulby Dark Matter Collaboration)
Comments: 6 pages, 5 figures
На прошлой неделе мы писали о Джоне Бартоне, физике-экспериментаторе, много
работавшем на различных подземных установках. Один из последних проектов, с
которым он был связан - это эксперимент по поиску частиц темной материи
(WIMPs) в глубокой шахте Боулби (Boulby).
Возможно, что загадка темной материи является сейчас наиболее важной (из
четко поставленных) в астрофизике, да и вообще в естественных науках
(исключая, возможно фундаментальные проблемы в биологии).
Никакого сомнения в существовании темной материи по сути дела нет,
но что за частицы ее составляют неясно. А потому очень хочется поймать
за бороду и посадить в пробирку несколько экземпляров.
В связи с этим в мире ведется довольно много подземных экспериментов разного
размера и стоимости, на разном оборудовании, по разным методикам,
основным или побочным продуктом которых является
регистрация
слабовзаимодействующих частиц.
В Боулби ведется два эксперимента. Первый основан на сцинциляциях в жидком
ксеноне. Сейчас готовятся к запуску новых версий этого эксперимента.
Второй содержит кубометр CS2 при низком давлении.
Идея состоит в наблюдении суточных (звездные сутки) вариаций
направлений отдачи при рассеянии частиц на ядрах
(nuclear recoil).
Пока, как и в других экспериментах, получены только верхние пределы. Но,
может быть, однажды ...
astro-ph/0305315
Каталог собственных движений звезд балджа в полях эксперимента OGLE-II
(The Optical Gravitational Lensing Experiment Catalog of stellar proper
motions in the OGLE-II Galactic bulge fields)
Authors: T. Sumi et al.
Comments: 10 pages, 10 figures, submitted to MNRAS
За несколько лет работы эксперименты OGLE-I и OGLE-II
(Optical
Gravitational Lensing Experiment) открыли несколько событий
гравитационного микролинзирования в направлении Магеллановых Облаков
[теперь таких событий уже несколько десятков] и более сотни событий в
балдже Галактики. И это все, что сделано в эксперименте "по его прямому
назначению". Зато побочные продукты совершенно великолепны: открыто
несколько десятков экзопланет по их прохождениям по дискам звезд,
найдено несколько десятков тысяч(!) переменных звезд, большая часть из
них классифицирована.
Все ли возможное извлечено из закромов данного эксперимента?
Оказывается нет! Доказательством чему является каталог собственных
движений 5 078 188 звезд из 49 площадок балджа Галактики, где
шли наблюдения в эксперименте OGLE-II. Наблюдения велись с 1997 по 2000
г. в фильтре I (в каталоге звезды от 11 до 18 величины). Индивидуальные
измерения положений в этом эксперименте не слишком точны, но за четыре
года на каждую звезду пришлось от 138 до 555 наблюдений, что позволило
достичь средней точности собственных движений
0.8-3.5.10-3 "/год.
систематическое введение
astro-ph/0305322
Самогравитирующий газ в присутствии темной энергии
(The self-gravitating gas in the presence of dark energy)
Authors: H. J. de Vega, J. A. Siebert
Comments: LaTex, 29 pages, 15 ps figures
Впечатляющая модель
"Большого Разрыва" Вселенной вызвала
новую волну интереса к тому как протекают различные элементарные
процессы в присутствии темной энергии. Неизбежно должны были появиться
систематические курсы - один из них (первый) перед вами. В данном
обзоре систематически изложено поведение самогравитирующего газа в
присутствии темной энергии. Особое внимание уделено изменениям
Джинсовской неустойчивости и переходу к термодинамическому пределу.
Последний возможен, когда число частиц N в рассматриваемой
системе и ее объем V устремляются к бесконечности при сохранении
плотности N/V(как в обычной термодинамике) и комбинации
V2/3. Последнее условие не
согласуется с картиной большого разрыва, но при постоянном значении
-члена с ростом
объема системы отталкивание всегда преодолевает самогравитацию.
Просмотрите эту статью, она дает представление о том, какие явления
могут происходить в нашей ускоренно расширяющейся Вселенной.
astro-ph/0305331
Компактный рентгеновский источник и возможный рентгеновский джет
в планетарной туманности Menzel 3
(A Compact X-ray Source and Possible X-ray Jets within the Planetary
Nebula Menzel 3)
Authors: Joel H. Kastner et al.
Comments: 12 pages, 3 figures; to appear in Astrophysical Journal
(Letters)
Планетарные туманности бывают разные. По всеобщему мнению это одни из самых
красивых объектов (вспомните замечательные хаббловские фотографии).
Бывают еще очень красивые "не совсем планетарные туманности".
Тонкость тут в том, что классическая планетарная туманность - это
сброшенная оболочка звезды, посвеченная появившимся белым карликом.
Т.е. звезда на стадии асимптотической ветви гигантов активно теряет вещество
в виде мощного медленного (10-20 км/с) ветра, а потом вылупившийся из нее
белый карлик своим ультрафиолетовым излучение ионизует вещество выброса.
Туманность Menzel 3, считавшаяся образцом биполярных планетарных
туманностей, имеет интересную особенность.
В ней "сидит" не одиночная звезда, а симбиотическая двойная.
Такие системы состоят из проэволюционировавшей звезды (гиганта и т.п.)
и белого карлика. Так что Menzel 3 - это планетарная туманность в
становлении, одна звезда сбрасывает вещество, а другая все это подсвечивает.
На рисунке на оптическое изображение наложены контуры ренгеновского,
полученного Чандрой.
Видно, что два "пузыря", образующие "крылья бабочки" заполнены горячим
газом. Его температура несколько миллионов градусов.
Вроде бы прослеживается джет и виден точечный источник в центре.
Это говорит о том, что белый карлик аккрецирует вещество выброса,
образовавшее вокруг него диск.
astro-ph/0305335
Схема единого описания маломощных аккрецирующих черных дыр -
струйно-доминированные аккреционные потоки и корреляция радио и
рентгеновского излучения
(A Scheme to Unify Low-Power Accreting Black Holes - Jet-Dominated
Accretion Flows and the Radio/X-Ray Correlation)
Authors: Heino Falcke et al.
Comments: Astronomy & Astrophysics, submitted, A&A LaTex, 7 pages, 3
figures,
also available at
this URL
Одна из целей научного подхода - описание наблюдаемых явлений
с точки зрения наиболее общего (единого ) подхода.
Отсюда поиски "теории всего", "Великое объекдинение" и т.д.
Похожие вещи происходят во всех областях науки.
В астрономии, например, пытаются объяснить активность галактик разных типов
в терминах эволюционных стадий сверхмассивных черных дыр.
Аккрецирующие черные дыры встречаются не только в ядрах галактик.
Есть такие объекты в тесных двойных системах.
По всей видимости есть черные дыры промежуточных масс.
Должны быть одиночные черные дыры, аккрецирующие вещество межзвездной
среды... Процессы должны быть в какой-то степени похожи
(о разных типах черных дыр см., например, обзоры Черепащука в
УФН).
В данной статье авторы представляют попытку единого описания различных
объектов, содержащих аккрецирующие черные дыры, чья светимость существенно
меньше эддингтоновской.
Разница в том, что при светимости порядка эддингтоновской доминирует
вклад диска, а при существенно меньшей светимости - нетепловое излучение
релятивистского джета. Кандидатов в такое состояние много: от тесных двойных
до активных и неактивных ядер галактик.
Основные предположения авторов сводятся к тому, что
джет всегда присутствует,
при некотором темпе аккреции (менее нескольких процентов от эддингтоновского)
диск перестает быть существенным источником излучения,
если мы смотрим "в жерло", то вклад джета больше вклада диска.
Сравнение с наблюдениями показывает работоспособность модели, однако ясно,
что она нуждается в дальнейшем развитии и новых проверках, поскольку
очевидно, что реальность устроена несколько сложнее, чем просто тонкий диск
+ джет.
миниобзор
astro-ph/0305337
Поиск экзопланет земного типа
(The Search for Extrasolar Earth-like planets)
Authors: S. Seager
Comments: 10 pages, invited review paper, Earth and Planetary Science
Letters
Frontiers, preprint version--see Journal ref for final version
Journal-ref: Earth and Planetary Science Letters (2003) 208, 113-124
Открытие "других Юпитеров" - это конечно очень интересно.
Но хочется, очень хочется!, "другие Земли".
Пока это технически очень непросто: масса у Земли маленькая, размер
небольшой. Поэтому ни по вариациям скорости звезды, ни по прохождениям
планеты по диску звезды, такую "крошку" не откроешь".
Надо развивать технологии, и этим активно занимаются.
Будут специальные наземные и космические наблюдательные проекты, целиком
посвященные поиску планет земного типа.
В обзоре кратко описываются все проблемы, связанные с поисками планет типа
Земли, а также рассказывается о готовящихся наблюдениях. Кроме того,
автор упоминает новые теоретические разработки в этой области.
astro-ph/0305345
Популяция ультрамощных рентгеновских источников я нормальных галактиках:
предварительные данные Чандры
(Ultra-Luminous X-ray Source Populations in Normal Galaxies: a
Preliminary Survey with Chandra)
Authors: P. J. Humphrey et al.
Comments: 16 pages including 7 figures, MNRAS accepted
Ультрамощные рентгеновские источники
(
ULX) - это тесные двойные системы с аккрецирующими компактными
объектами, чья светимость (в предположении сферической симметрии)
превышает 1039 эрг/с. Т.о. это могут быть черные дыры
промежуточных масс.
В статье представлен фактически каталог таких объектов по данным Чандры.
Всего было зарегистрировано более 60 мощных источников в 13 нормальных
(неактивных) галактиках. Из них только 22 являются интересующими нас ULX.
Авторы исследовали различные корреляциии выяснили, что появление
ультрамощных источников хорошо отслеживает темп звездообразования в
галактике.
astro-ph/0305347
Первичный обзор белых карликов в Слоановском цифровом обзоре неба
(An Initial Survey of White Dwarfs in the Sloan Digital Sky Survey)
Authors: H. C. Harris et al.
Comments: Accepted for AJ; 43 pages, including 12 figures and 5 tables
Большие проекты имеют много побочных продуктов (см. выше про проект OGLE).
Слоановский цифровой обзор неба
(SDSS)
не исключение.
В данной статье авторы представляют первые результаты по поиску белых
карликов в SDSS. На 190 квадратных градусах найдено 269 белых карликов и 56
горячих субкарликов (причем они выделены по спектроскопии!).
До этого там было известно 44 карлика и 4 субкарлика.
Очевидно, что после завершения обзора в руки астрономов попадет
колоссальная статистика по этим объектам, что конечно же важно для
изучения физики звезд, звездной эволюции и эволюции Галактики.
astro-ph/0305353
Поиск длинных комических струн по эффектам гравитационного линзирования
(Searching for a Long Cosmic String Through the Gravitational Lensing
Effect)
Authors: Y.Shirasaki et al.
Comments: Submitted to 28th ICRC (Tsukuba, Japan), 4 pages, 3 figures
По мере охлаждения Вселенной на очень ранних этапах её эволюции
(при энергиях вб