Описываются основные подходы к изучению статистических свойств распределения галактик, т.е. крупномасштабной структуры. Статья не является легким чтивом, кроме, быть может, исторического введения.

Хороший обзор на уровне старой доброй "Физики космоса". В нем рассказывается о появление первых объектов во вселенной и о росте крупномасштабной структуры. Но, разумеется, такой рассказ невозможен без некоторого космологического введения и рассказа о наблюдениях. Все это в обзоре наличествует.

В лаборатории Гран Сассо идет новый эксперимент по поиску частиц темной материи. Это DAMA/LIBRA (описание читайте в статье arxiv:0804.2738). Это развитие известного эксперимента DAMA, который несколько лет назад уже заявлял о том, что они видят сигнал, т.к. имела место сезонная модуляция, которую авторы проекта объясняли изменением относительной скорости Земли и частиц темной материи в процессе вращения нашей планеты вокруг Солнца. Сейчас авторы снова говорят о положительном результате уже на новой установке.

Авторы заявляют, что на уровне выше 8 стандартных отклонений видят годичную модуляцию на новой установке (с учетом старых результатов). Вывод сделан на основе 4-летних наблюдений. Интерпретация: наблюдается сигнал от регистрации частиц темной материи, заполняющих гало нашей Галактики.

Разумеется, большой раздел в статье посвящен возможным систематическим эффектам. Но в любом случае, видимо, придется ждать независимого эксперимента.

Авторы рассматривают вопрос о том, что нового мы можем узнать благодаря детектору LISA с учетом того, что можно будет точно определить из какой галактики пришел сигнал (возможно, что это можно будет сказать даже до пика всплеска). Статья прежде всего интересна объяснением некоторых возможностей и их обсуждением. В частности, можно будет ограничивать альтернативные теории гравитации, т.к. можн буде определять задержку между приходом фотонного и гравитационного сигналов. Кроме того, наблюдения на LISA дадут независимую оценку расстояния до галактик по их гравитационно-волновому сигналу, что также очень интересно.

Хороший обзор о роли нейтрино в космологии и о возможности использовать космологические данные для ограничения параметров нейтрино. Затронуты все возможные в данном случае аспекты: от роли нейтрино в формировании крупномасштабной структуры до космологических ограничений на число сортов нейтрино, от ограничений на массы нейтрино до перспектив обнаружения фона космологических нейтрино.

Авторы начинают с того, что вспоминают о большом интересе Ландау к проблеме космологической сингулярности. Конечно, со времен Ландау в космологии произошла настоящая революция, соответственно изменилась и постановка проблемы о космологических сингулярностях. В конце статьи авторы обсуждают некоторые новые вопросы.

Эта статья открывает серию работ, посвященных представлению результатов уже пяти лет наблюдений на спутнике WMAP. Другие статьи:
arxiv:0803.0570 Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP)Observations: Beam Maps and Window Functions
arxiv:0803.0577 The Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Source Catalog
arxiv:0803.0586 Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Likelihoods and Parameters from the WMAP data
arxiv:0803.0593 Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Angular Power Spectra
arxiv:0803.0715 Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Galactic Foreground Emission
arxiv:0803.0732 Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Data Processing, Sky Maps, and Basic Results

Никаких сенсаций нет. Наша вселенная по-прежнему состоит на 4.62 процента из барионов, на 23.3 процента из темного вещества, и на 72.1 - из темной энергии. Постоянная Хаббла 70.1 км/с/Мпк (+/- я везде опустил, они стали меньше). Спектр возмущений 0.96, но совместим с плоским в пределах менее трех сигма.

См. также статью сразу ниже, где дан обзор по методам изучения микроволнового фона.

Очень полезный обзор, поскольку в нем просто, строго и понятно объясняется что измеряют, изучая реликтовое излучение, как проводится обработка, и зачем все это нужно (т.е., какие важные параметры извлекаются в итоге).

Очень удачный обзор. Это действительно энциклопедическая статья. На вполне доступном уровне, но строго, там понемногу рассказано обо всем, что имеет отношение в заголовку статьи. по одной две страницы отведено таким темам как: история комологии, парадокс Ольберса, закон Хаббла, СТО, измерение расстояний, ОТО, тесты ОТО, гравитационное линзирование, черные дыры, космология Фридмана-Леметра, тепловая история вселенной, инфляция, реликтовое излучение, крупномасштабная стурктура, темное вещество, темная энергия. Я бы добавил еще чуть-чуть о первичном нуклеосинтезе....

По сути это популярная статья по топологии Вселенной. Люмине известен как автор нашумевшей статьи, в которой данные по реликтовому излучению интерпретировались в рамках модели в нетривиальной топологией. В данном обзоре рассказано о том, как такие модели выглядят, как их можно проверять по имеющимся данным и тп.

Достаточно подробное описание основных физических процессов, связанных с формированием свойств реликтового фона. Если вы хотите понять, как в спектре мощности реликта на разных масштабах возникают пики, и что мы можем из всего этого извлечь - то вам сюда.

Большой профессиональный (т.е. совсем не популярный) обзор по гравитации. теории струн и возможностям экспериментальной проверки.

Хороший профессиональный обзор. Затронуты все основные вопросы: как в теории (бегло, но достаточно), так и в эксперименте. Рассказывается и о лабораторных поисках частиц, и о гамма-наблюдениях, и об ускорительных экспериментах. Обзор рассчитан на специалистов.

Интересное эссе, посвященное некоторым загадкам в космологии и родственных областях. Основное внимание уделено эффекту Грейзена-Зацепина-Кузьмина (GZK) и проблемам с лямбда-членом.

Практически популярный обзор по анизотропии реликтового излучения. Описана и история исследований и открытий, и то "зачем это нужно" в космологии, ну и, конечно же, что еще предстоит сделать на будущих экспериментах. "Исторический" подход помогает понятнее все изложить, так что статья получается очень доступная.

Более объемный и менее доступный обзор по космологии. Хотя формул не так уж много. Так что надежда разобраться есть и у тех, кто не занимается этой областью.

В теории формирования галактик остаются серьезные неясности, но похоже, что более совершенные модели позволяют отвечать на важные вопросы. В данном случае рассматривается проблема влияния появившихся звезд на процесс "доделывания" галактики.

Для меня сюрпризом стала важность учета убегающих звезд. В представляемой модели авторы достигают разрешения порядка 50 парсек. Моделируются все основные составляющие межзвездной среды и тп. "детали", которые на самом деле являются определяющими для получения реалистической модели.

О возможной роли влияния активных ядер на формирование красных эллиптических галактик см. статью arxiv:0712.3289.

Хотя километровая антенная решетка (SKA) еще только-только проектируется, и даже не выбрано место постройки, уже проводят полезные школы и тренинги. Поскольку SKA будет работать и на космологию, даются обзоры по актуальным вопросам в этой области. В данном случае это эффект Сюняева-Зельдовича, состоящий во взаимодействии фотонов реликтового излучения с горячим газом в скоплениях галактик.

Обзор не простой, но очень полезный для тех, кто действительно хочет разобраться.

Появился целый ряд статей, посвященных различным аспектам исследования скоплений галактик. При этом большинство статей являются обзорами, имеющими более широкую область применимости, чем только скопления. Вместе они формируют целую книгу. Перечислю некоторые из них.
Nonthermal radiation mechanisms,
Thermal radiation processes,
Equilibration processes in the Warm-Hot Intergalactic Medium ,
Cosmological shock waves,
Observations of extended radio emission in clusters,
Nonthermal phenomena in clusters of galaxies,
Clusters of galaxies: setting the stage ,
Clusters of galaxies: beyond the thermal view,
Future instrumentation for the study of the Warm-Hot Intergalactic Medium,
Metal enrichment processes,
Numerical simulations of the Warm-Hot Intergalactic Medium.

Три статьи (включая arXiv:0801.0246, arXiv:0801.02467) Дона Пейджа, посвященные религиозно=философским аспектам современных космологических теорий.

Большой, доступный и толковый обзор от двух ведущих специалистов по внегалактической астрономии и космологии. Основные темы: темная материя и энергия, а также образование галактик и эпоха реионизации. Хорошо суммировано современное состояние дел. Ну а главной темой является попытка анализа того, что надо сделать в ближайшем будущем, какими методами и тп.

В самам деле, никакого бла-бла-бла. Практическое руководство. Даже задачи есть. Наверное, будет полезно не только тем, кто начинает изучать обработку космологических данных, а вообще всем, кто начинает использовать статметоды для работы с данными.

Исследование мер вращения большого числа далеких радиоисточников показало, что за z~2 доля объектов с малой мерой вращения очень мала. Т.е., как пишт авторы "вселенная фарадеевски непрозрачна". По их мнению, это говорит о том, что в ранние эпохи окрестности галактик были достаточно сильно замагничены. Другая возможность состоит в том, что велик вклад собственных полей источников.

Авторами разработана полуаналитическая модель, позволяющая учесть влияние реоинизации на процесс формирования галактик. Рассмотрены два варианта модели с различными сценариями радиационной обратной связи. Оба варианта находятся в согласии с ограничениями SDSS на содержание нейтрального водорода на z < 7. Предсказанные различия для томсоновской оптической толщи находятся в пределах одной сигма по результатам трехлетних наблюдений WMAP. Оба варианта согласуются с данными об эволюции Лайман-лимит систем (LLS), космической истории звездообразования, тепловой историей межгалактической среды, подсчетом галактик на больших красных смещениях. По мнению авторов, лишь наблюдения в линии HI 21 см позволят сделать выбор, какой из вариантов является наболее реалистичным. В статье обсуждается вероятность обнаружения сигнала с помощью существующих и разрабатываемых радиотелескопов.

В 1985 году в журнале Annu. Rev. Astron. Astrophys. вышел обзор "Big Bang Nucleosynthesis: Theories and Observations", написанный двумя авторами Boesgaard & Steigman. Прошло более двадцати лет, и Гари Стайгман вновь суммирует наиболее важные открытия в области первичного нуклеосинтеза. Обзор написан на доступном для некосмологов уровне и состоит из пяти частей: вступления, краткой аннотации моделей стандартного и нестандартного нуклеосинтеза при Большом Взрыве, описания наблюдательных данных по реликтовым нуклидам (дейтерий, гелий-3, гелий-4, литий-7), обсуждения согласия между современной теорией и наблюдениями, заключения.

На картах микроволнового фона (реликтового излучения), построенных командой WMAP, есть загадочное холодное пятно на галактической широте -57 и долготе 209 градусов. Авторы статьи проводят подробный анализ. Хитрость тут в том, что карты микроволнового фона строятся совсем не так, как обычные карты. Т.е. это не нанесение на карту неба "точек" с измеренной температурой. Построение карты завязано здесь на сложные методы обработки. В итоге может получиться так, что некоторые "детали" на карте возникают именно в следствии применения конкретного алгоритма построения, а вовсе не из-за существования каких-то выделенных областей на небе. Похоже, что именно так и появилось холодное пятно. Авторы детально разбирают, какие гармоники могли внести вклад в появление этого "миража".

Изучение химического состава межгалактической среды на различных красных смещениях показало наличие в ней тяжелых элементов уже на z = 5-6 и отсутствие существенной эволюции в металличности для интервала красных смещений 2 < z < 4. Процесс обогащения межгалактической среды является ключевым для понимания эволюции галактик, потому наблюдения межгалактической среды были и остаются одним из приоритетных направлений. Данная статья является четвертой в серии работ и посвящена анализу линий O VI, C IV, Si IV и H I в спектрах высокого разрешения 17 квазаров, полученных для на телескопах VLT и Кеck. Результаты исследования показали, что на интервале красных смещений 1.9 < z < 3.6 содержание кислорода [O/H] в межгалактической среде существенно не меняется. Аналогичный результат был получен ранее теми же авторами из анализа обилия в межгалактической среде углерода [C/H].

Прямое обнаружение эпохи "темных времен" и реионизации одна из приоритетных научных целей низкочастотных радиоинструментов, как действующих (Giant Metrewave Radio Telescope, 21- CM Array), так и разрабатываемых (Low Frequency Array, Murchison Widefield Array и Square Kilometre Array). Вследствие слабого и зашумленного сигнала, ожидается, что такие наблюдения будут крайне сложны. Успех экспериментов и корректной интерпретации результатов будет тесно связан с пониманием основных процессов и характерных масштабов реионизации, полученных из численных экспериментов. В работе кратко обсуждаются основные результаты численного моделирования в этой области. По оценке авторов, оптимальные наблюдательные частоты эксперимента лежат в диапазоне 140-160 MГц.

Небольшие комментарии по нерешенным проблемам, которые будут атакованы в ближайшие годы. Список включает в себя следующее. Поиск тензорных мод (например, по наблюдениям поляризации реликта). Ответ на вопрос о том, имеем ли мы дело с космологической постоянной, или же величина ее эволюционирует. Развитие структуры.

Подчеркну, что это именно комментарии, а не полноценный обзор. Т.е., несмотря на отсутствие формул читать все это легко тем, кто в теме.

В работе представлены результаты самосогласованного моделирования процесса реионизации и его влияния на состояние межгалактической среды. Результаты расчетов показали, что большая часть источников, ответственных на реионизацию, слишком слаба, чтобы их можно было зафиксировать в современных наблюдательных обзорах.

Отличный обзор по физике межгалактической среды, которого давно ждали. В деталях описано современное понимание структуры, свойств и эволюции межгалактической среды. Работа состоит из девяти частей и охватывает такие важные разделы как результаты наблюдений и численных экспериментов, основы теории реионизации, процессы взаимодействия галактик и межгалактической среды, описание запланированных наземных и космических экспериментов. По полноте и широте охвата материала данный обзор можно сравнить с книгой Каплана и Пикельнера "Физика межзвездной среды".

Ясное и простое объяснение того, что такое реионизация от одного из выдающихся космологов современности. Написанная на популярном уровне, эта статья не требует от читателя специальной подготовки, но в то же время предельно доступно разъясняет суть физических процессов, происходивших в ранней вселенной. Найденные образы и отлично подобранные сравнения не оставят никого равнодушным. Отдельное внимание уделено наблюдательной космологии и готовящимся проектам JWST (James Webb Space Telescope) и GMT (Giant Magellan Telescope).

Очень хороий обзор по лабораторным методам поиска частиц темной материи. Описаны все основные методики и эксперименты. Кому интересно, статья легко превращается в популярную.

Существует такая проблема: как быстро вырастить из зародышевых черных дыр сверхмассивные объекты в центрах галактик? Дело в том, что просто "напихать" вещество внутрь дыры за счет аккреции нельзя, т.к. при аккреции выделяется энергия, и этот поток излучения остановит аккрецию (точнее отрегулирует ее в соответствии с т.н. Эддингтоновским пределом, определяемым массой черной дыры).

Авторы рассматривают аккрецию на черную дыру из плотной газовой оболочки. Это похоже на ситуацию, в которой начинается рост массы черных дыр в центрах молодых галактик. За счет отвода энергии конвекцией, авторам удается обеспечить достаточно высокий рост массы. Так можно дорастить массу до нескольких тысяч солнечных за миллион лет. Потом оболочка, в которой идет конвекция, рассеивается. Это важный этап в процессе увеличения массы черных дыр. Вероятно, наблюдения на космическом телескопе следующего поколения могут дать ответ на вопрос реализуется ли такой сценарий в действительности.

Макс Тегмарк детально описывает свою гипотезу "математической вселенной". Суть ее в том, что за нашей физической реальностью стоит математическая структура. Т.е., не мы описываем природу в математических терминах, а природа и есть математическая структура. Скорее, наши органы чувств обманываются, воспринимая физическую, а не математическую реальность.

В качестве короткого введения в мультиверсы стоит прочесть arxiv:0711.4460.

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

Я бы сказал, что это методическая статья. Проделав некоторые преобразования с базовыми космологическими уравнениями, автор обсуждает горизонты, возникающие во вселенной. Автор вводит термин "горизонт кривизны", который, по сути, совпадает с горизонтом событий. Разница только в том, что эти горизонты возникают в разных системах отсчета.

См. также еще одну статью этого автора, на этот раз не методическую. По сути, первая статья может считаться введением ко второй.

Заодно стоит прочесть классические статьи Rindler, в которых вводятся горизонт событий и горизонт частиц: http://adsabs.harvard.edu/abs/1956MNRAS.116..662R, http://adsabs.harvard.edu/abs/1956MNRAS.116..335R. Немного популярно про горизонты можо почитать тут mid://1194830, или тут http://www.vokrugsveta.ru/publishing/vs/archives/?item_id=2557.

В работе кратко представлены результаты космологического моделирования формирования шаровых скоплений в молекулярных облаках галактик на больших красных смещениях. В то время как из наблюдений четко следует, что все звезды и шаровые скопления формируются в молекулярных облаках, начальные условия фрагментации облаков остаются наименее определенным параметром. Возраст большинства шаровых скоплений сравним с космологическим временем, потому естественно предположить в качестве начальных те условия, которые были характерные для ранней вселенной. По мнению авторов, параметры моделируемых скоплений находятся в хорошем согласии с наблюдениями близких молодых скоплений.

Мини-обзор суммирует результаты рентгеновских наблюдений межгалактической среды. На красных смещениях z > 2 теоретические оценки числа барионов согласуются с наблюдениями, согласно которым большая часть барионов содержится в DLA системах (Damped Ly-alpha systems). Для красных смещений z < 2 половина барионов "потеряна". Звезды, галактики и скопления галактик не могут в сумме дать нужного количества барионов. Активные фазы галактической эволюции, сопровождаемые взрывами сверхновых и галактическим ветром, приливные взаимодействия галактик предполагают обогащение межгалактической среды барионами. Согласно современным космологическим оценкам, существенное количество барионов может содержаться в тепло-горячей межгалактической среде (the Warm-Hot Intergalactic Medium или WHIM). WHIM представляет собой горячий и крайне разреженный газ с температурой T= 10⁵-10⁷ K и концентрацией n= 10^-4 - 10^-6 частиц в кубическом сантиметре. Многочисленные попытки обнаружить WHIM с помощью спутников XMM-Newton и Chandra были успешны только для близкой межгалактической среды. Предел чувствительности современных рентгеновских спектрометров не позволяет уверенно наблюдать WHIM на космологических расстояниях. Следующее поколение рентгеновских спутников (XEUS), возможно позволит получить гораздо больше информации о свойствах WHIM и содержанию в ней барионов. Обо всем этом говорится в обзоре.

Подробный обзор по трем кандидатам в темную материю. Обзор написан на астрофизическом, а не теорфизическом уровне сложности. Так что во всем можно разобраться.

Современные наблюдения показали, что даже на далеких красных смещениях z > 5 химический состав межгалактической среды (МГС) отличен от первичного. Возникает вопрос, как именно проходило обогащение МГС в ранней Вселенной? Эта проблема является одной из наиболее дискутируемых в современной космологии. Данная статья посвящена численному моделированию эволюции карликовых галактик, погруженных в гало темной материи. Рассмотрена их эволюция c учетом радиационного влияния первых звезд (звезд населения III). Согласно расчетам авторов статьи, в результате динамического влияния звезд населения III карликовые галактики теряют до 40% всех тяжелых элементов и обогащают межгалактическую среду на самых ранних этапах эволюции Вселенной.

Архиважная статья! Это воспроизведение классической работы, посвященной антропному принципу (до этого она была малодоступна в электронном виде). Кроме того Картер сделал небольшое послесловие. Советую всем прочесть!

EXIST - это спутник для исследования неба в жестком диапазоне спектра. Ожидаемый запуск - примерно в 2015 году. В статье рассмотрена чувствительность прибора к гамма-всплескам. Разумеется, чувствительность будущего аппарата существенно превзойдет параметры существующих приборов.

Представлен каталог из 70 скоплений галактик, которые детально наблюдались на XMM-Newton. Сравнение с результатами с Chandra показывает, что оценки температур газа в скоплениях по данных двух спутников систематически различаются.

Как известно, сверхновые типа Ia используются в космологии как стандартные свечи. Именно по этим объектам почти 10 лет назад было обнаружено ускоренное расширение вселенной. Тем не менее, всегда звучит сомнение: а что если свехновые "там" не такие как "тут". Т.е., нет ли какой-то существенной эволюции сверхновых за последние несколько миллиардов лет. Может быть те, что находятся на больших красных смещениях не близнецы-братья "нашим" сверхновым?

Авторы сравнивают спектры далеких и близких сверхновых. Спектров много, использованы только высококачественные данные по хорошо изученным сверхновым. Основной вывод таков: никакой существенной эволюции не обнаружено.

Понятно и подробно описаны эффекты, имеющие место во время рекомбинации. Также обсуждаются перспективы наблюдения последствий этих эффектов. Учитывая важность правильного понимания того, как проходила рекомбинация, все это очень интересно.

Достаточно подробные, но доступные лекции по космологии. Достоинством является то, то Эд про все-все, что хоть как-то может быть связано с исследованиями на LHC, постарался упомянуть.

Большой хороший обзор. Всем рекомендую хотя бы посмотреть. Знать, как все это определяется - очень важно.

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

Отличный обзор Бенедетты Чьярди о механическом, химическом и радиационном влиянии первых звёзд и галактик на формирование крупномасштабной структуры. Статья может быть популярным введением в более серьёзный обзор тех же авторов (Ciardi & Ferrara, 2005, Space Science Reviews, 116, 625).

В последние годы активно обсуждается потенциальная возможность определения временных вариаций постоянной тонкой структуры из анализа абсорбционных линий в спектрах квазаров высокого разрешения. Однако современный уровень точности, достижимый телескопами Keck/HIRES и VLT/UVES, пока не позволяет однозначно разрешить этот вопрос. В данной заметке закрывается сенсационное сообщение, опубликованное ранее в astro-ph/0402177, о достигнутой точности $\Delta\alpha/\alpha=(-0.06\pm0.06)\times10^{-5}$. На основе более корректной статистической обработки тех же наблюдательных данных авторами заметки доказано, что уровень точности на сегодня не может быть принципиально лучше, чем $\Delta\alpha/\alpha=(-0.44\pm0.16)\times10^{-5}$. Подробный анализ результатов опубликован в astro-ph/0612407.

Литий - совершенно уникальный химический элемент, состоящий из двух изотопов 6Li и 7Li. Синтез лития происходит тремя спосособами: сразу после Большого Взрыва в процессе первичного нуклеосинтеза (только 7Li), в процессе звёздной эволюции на стадии AGB - асимптотической ветви гигантов (только 7Li) и при взаимодействии космических лучей с атомами межзвёздной среды (в основном 6Li). Поскольку 6Li синтезируется гораздо позже 7Li, отношение изотопов лития 6Li/7Li в старых малометалличных звёздах гало служит одним из важных наблюдательных тестов теории первичного нуклеосинтеза. Авторы данной статьи (половина из них - всемирно известные учёные) двумя различными способами изучили содержание изотопов лития в атмосфере малометалличной звезды HD 74000, принадлежащей гало нашей Галактики. Результаты этого анализа, основанного на новом методе разделения блендированных линий изотопов 6Li и 7Li, показали, что для всех ранее опубликованных работ можно с большой уверенностью говорить о систематической переоценке содержания изотопа 6Li. По оценке авторов, содержание 6Li в атмосфере звезды HD 74000 (металличность [Fe/H]=- 2.0 dex) не превышает одного-двух процентов от содержания изотопа 7Li. Если результат подобного анализа будет подтвержден для статистически значимого числа малометалличных звёзд, исчезнет необходимость поиска вариантов синтеза 6Li на ранних этапах эволюции Вселенной и наблюдательное ограничение теории первичного нуклеосинтеза будет надёжно подтверждено.

Реионизация - сравнительно недолгий этап эволюции Вселенной от момента образования первых звёзд на z= 30-40, когда межгалактическая среда была полностью нейтральной и холодной, до момента, соответсвующего красным смещениям z=6-7, когда МГС стала ионизованной и горячей. Прогресс в понимании природы и свойств этого недоступного прямому изучению периода достигнут в последние годы благодаря современным космологическим наблюдательным проектам и моделированию переноса излучения в условиях ранней Вселенной. В заметке Илиана Ильева дано доступное не космологам изложение основных фактов о реионизации. Эта небольшая статья (и главное ссылки в ней) может быть полезной для первого ознакомления с темой, которая становится всё более и более популярной.

"Вторые звезды" - это светила, возникшие сразу после первых. Первые состояли только из первичного вещества, поэтому в основном были очень массивными и жили недолго. Сейчас таких нет (если, конечно, где-то не осталось достаточное количество плохо перемешанного газа). "Вторые звезды" образовывались из уже слегка обогащенного тяжелыми элементами вещества. Поэтому они могли быть маломассивными, а значит могли дожить до наших дней. Т.о., они являются уникальными "свидетелями эпохи". О том, что они рассказывают нам - в статье.

В пару к предыдущему обзору можно порекомендовать статью по первичному содержанию легких элементов во вселенной (см. также выше статью 0708.3819).

Обзорные лекции по космологической постоянной. Обозреваются разные аспекты, включая возможные пути решения проблемы в рамках теории струн.

Дан обзор различных сценариев образования сверхмассивных черных дыр. Разумеется, авторы обсуждают недостатки различных сценариев и возможные пути решения имеющихся проблем.

Авторы приводят достаточно убедительное рассуждение в пользу того, что не стоит воспринимать факт нашего существования как нечто безусловно объясняющее величину космологической постоянной. Например, при подобном объяснении молчаливо предполагается, что мы являемся типичными наблюдателями, что не очевидно.

Авторы обсуждают, как наличие достаточно массивных (не испарающихся) первичных черных дыр может влиять на свойства реликтового излучения, реионизацию и тп. Удается дать существенно (на порядки) более строгий предел на черные дыры с массой более 0.1 солнечной. Учет первичных черных дыр достаточно большой массы может быть важен при определении космологических параметров (ведь при такой процедуре всегда закладывается некоторая модель).

Автор рассматривает быстрое формирование черных дыр в ядрах галактик за счет прямого коллапса газа (т.е. без образования звезд). За счет аккреции такие дыры быстро наращивают свою массу до нескольких тысяч солнечных. Это может помочь решить проблему быстрого роста массы сверхмассивных черных дыр.

Дается обзор того, что могут сказать о космологических параметрах данные о пространственном распределении галатик. Рассматривается трехмерное распределение галактик, а также интегрированный эффект Сакса-Вольфа.

Представлен каталог красных смещений и его описание для примерно 77 миллионов галактик в Слоановском обзоре. Конечно, фотометрическое определение красных смещений не слишком точное, но сравнение, проведенное авторами, показывает, что в среднем ошибка приемлема.

Большой обзор по космомикрофизике и родственным темам. После вводной части автор рассматривает, как астрофизические наблюдения могут дать ограничения на физические теории, и наоборот, как новые данные LHC смогут ограничить модели, используемые в астрофизике.

В последние годы изучение скоплений галактик в рентгеновском диапазоне стало одной из горячих областей астрофизики. Новые спутники позволяют получать очень интересные данные (напомню, что самое сильно свидетельство существования темной материи получено с использованием рентгеновских данных по скоплениям). Кроме того, планируются новые инструменты (например, eROSITA на российском Спектре-РГ). Обзор рассказывает о том, что сделано, и почему это интересно.

Вообще, скопления галактик сейчас притягивают внимание исследователей. См7, например, статьи arxiv:0708.0585, посвященную корреляции оптических данных по скоплениям галактик в SDSSS с радиокаталогом, и arxiv:0708.0579, где изучается взаимодействие джетов со средой в скоплениях галактик.

В астрофизическую часть Архива отзеркалили майскую статью, посвященную любопытной теме. Речь идет об интересной концепции "нечастиц". В данной же статье автор рассматривает, какие ограничения на эту модель могут дать астрофизические данные, и что тут можно вообще ожидать.

Довольно интересно, как люди пытаются оптимизировать визуализацию результатов расчетов формирования первых звезд и тп.

Лекция посвящена перспективам обнаружения эффектов воздействия реликтовых (космологических) гравитационных волн на фоновое микроволновое (т.е. реликтовое) излучение). По мнению автора уже следующее поколение экспериментов (Planck и др.) сможет дать положительный результат.

Статья будет интересна всем, кто интересует созданием новых теорий гравитации (особенно, "на коленке").

Авторы обсуждают набор принципов, который начали обсуждать уже десятки лет назад, которые необходимы при попытках создать новую теорию гравитации. Сложности начинаются уже с созданием эдакого "руководства по созданию новых теорий (для чайников)".

Сразу уж и ссылка на свежую статью, посвященную одному из аспектов расширенных теорий гравитации: arxiv:0707.2819.

Авторы изучают будущую эволюцию реликтового фона. Задача, на мой взгляд, чисто академическая (какая нам разница, какие карты смогут строить в далеком будущем), но зато описывается много интересной физики.

Дается обзор прошлых, настоящих и будущих экспериментов по наблюдению реликтового излучения в Антарктиде.

Откуда взялись магнитные поля - не ясно. Проблема в том, "что было в самом начале". Если есть хоть слабые поля, то придумано уже достаточно много механизмов для их усиления (о них тоже идет речь в обзоре). Но откуда взять зачаточные (seed) поля? Интересно? Читайте!

Авторы детально рассматривают, как данные с новых ускорителей смогут быть использованы для проверки теорий темной энергии и темного вещества. Выводы на удивление оптимистические (по-крайней мере для энергий порядка 1 ГэВ).

"Сейчас время быть космологом," - с такой фразы начинается данный неплохой обзор по космологии. Марк является специалистом по реликтовому излучению, поэтому не удивительно, что значительная часть обзора так или иначе связана с этой темой. Подробно объясняется много моментов, особенно связанных с поляризацией реликта. Также подробно разбирается вопрос о темном веществе, рассматриваются основные гипотезы. Затем, следуя заголовку (в котором, замечу, реликта-то не было:) ), автор переходит к темной энергии. Здесь больше приводятся данные наблюдений, чем разбирается теория.

Обзор оказывается не очень сбалансированным, но, повторюсь, про реликтовый фон там рассказано очень хорошо. Кроме того, остальные части написаны очень ясно, ну и информация там свежая.

P.S. Забыл сказать, что приводится хороший "словарик", в котором кратко разъяснены некоторые термины и описаны эксперименты.
P.P.S. Да! И ссылок почти 200 штук!

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

Абель 520 - это богатое скопление галактик на z=0.201. По данным о слабом линзировании удалось построить распределение массы. Удивительная особенность скопления такова: у него есть массивное темное ядро. Другие свойства не вызывают удивления (т.е. никакой суперэкзотики, на первый взгляд, нет). Ядро совпадает с максимумом рентгеновского излучения (за него отвечает горячий газ), а вот галактик там - мало.

Небольшой обзор, посвященный истории формирования и эволюции массивных галактик. Согласно современным воззрениям, такие объекты формируются уже на z>2. После z порядка 1 слияния с другими крупными объетами уже практически не происходят. Описываются основные наблюдательные факты, подтверждающие эту стандартную картину.

Последние годы идет массированная проверка MOND (модифицированной ньютоновской динамики) и других подобных теорий на разных астрофизических системах. Все проверки в пользу стандартных теорий. Не исключение и новая работа. В данном случае по данным SDSS изучается движение спутников галактик. Все хорошо укладывается в стандартную теорию, а MOND полностью "провалилась".

См. также arxiv:0706.3703.

Давно уже было замечено, что в среднем радиоизлучение от дисковых галактик намного слабее, чем от эллиптических (речь идет о крупных эллиптических галактиках). Было высказано предположение, что это может быть связано с тем, что в эллиптических галактиках центральные сверхмассивные черные дыры быстрее вращаются. В данной статье авторы проверяют эту идею.

В самом деле, расчеты показывают, что из-за того, что рост масс черных дыр в эллиптических галактиках происходит во время мощных эпизодов аккреции, связанных со слияниями с крупными галактиками, а в дисковых масса дыр растет из-за скромных эпизодов, вращение черных дыр быстрее в эллиптических.

Речь конечно же идет не о какой-то прямой регистрации, а о том, что удается увидеть эффект темной энергии в динамике галактик. Т.е., уже "у нашего порога", всего лишь в 1-2 Мпк от нас, можно увидеть, что динамика расширения вселенной определяется темной энергией.

Это не первая статья данной группы по исследованию динамики галактик в Местном объеме. Кроме этого, авторы исследовали другие группы галактик. Однако в этой работе представлен наиболее полный набор данных по исследованиям Местного объема по данным Космического телескопа.

См. также arxiv:0706.4171, где речь идет об аналогичных измерениях, но не для Местной группы галактик, а для группы М81/М82.

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

Авторы рассматривают, как данные наблюдений могут дать существенные ограничения на теории модифицированной гравитации. Используется стандартный набор космологических данных: данные по сверхновым, по реликтовому излучению и по распределению галактик. В первую очередь рассматриваются т.н. f(r) теории гравитации, которые в последнее время активно обсуждаются в литературе.

Некоторый обзор теорий гравитации можно найти в свежем е-принте arxiv:0706.1146.

Другой препринт, посвященный ограничениям на f(r) теории гравитации: arxiv:0706.2399.

Сейчас в мире существует достаточно много групп, занимающихся численным моделированием формирования крупномасштабной структуры. Для внятного обсуждения результатов, полученных этими группами, необходимо сравнивать сами компьютерные программы. Для этого надо проводить некоторые стандартные вычисления, и детально разбираться нет ли противоречий в разных кодах. Этим уже несколько лет занимаются. В статье представлены очередные результаты сравнения. Вроде бы все хорошо.

Как известно, вопросы о происхождении темной энергии остаются покрытыми мраком. Один из подходов, используемых при попытках решения этой проблемы, связан с понятием "мира на бране". В статье дается обзор попыток рассмотрения природы темной энергии в рамках "миров на бране". Сразу скажу, что формул много.

Более простой обзор по темной энергии (но бе столь детального обсуждения бран) можно найти в коротком обзоре arxiv:0706.2186.

Очень удобная вещь - список почти 700 работ по космологии, разбитых на несколько секций. Внутри многие секции также структурированы. Некоторые секции или подсекции предваряются минивведениями.

Хороший понятный обзор по нейтринной астрономии (за вычетом солнечных нейтрино). В основном рассмотрены нейтрино от сверхновых, а также нейтринов высоких энергий.

В литературе часто обсуждается вопрос о том, как можно использовать космические гамма-всплески в качестве инструмента для космологических исследований. По сути, в обзоре собраны все основные идеи в этом ключе. В основном речь идет о связи звезд популяции III с гамма-всплесками, об изучении темпа звездообразования и межгалактической среды на больших красных смещениях.

В лекции собрано более-менее все, что нужно знать для первого (но серьезного) знакомства с формированием крупномасштабной структуры, формированием и эволюцией галактик и первыми звездами.

В обзоре много полезных формул и зависимостей. В общем, все очень серьезно, достаточно полно и по делу.

Хорошим дополнением послужит следующий пункт нашей программы.

Эти лекции посвящены первым галактикам и звездам. Здесь формул уже практически нет, зато есть много наблютельных данных и результатов сравнения модельных расчетов с наблюдениями. Так что материал в самом деле прекрасно дополняет предыдущий.

Представлены свежеоткрытые далекие квазары. Среди них - самый далекий на сегодняшний день: CFHQS J2329-0301. Он находится на красном смещении z=6.43 (напомню, что перевод красных смещений в расстояния или время от большого взрыва является модельно зависимой процедурой).

См. также новость на Гранях.

Один из популярных методов определения постоянной Хаббла основан на использвании эффекта Сюняева-Зельдовича. Эффект состоит во взаимодействии горячих электронов в скоплениях галактик с микроволновым фоном. В результате взаимодействия от электронов фотонам передается энергия. Поле реликовых фотонов имеет известные характеристики. Если мы полагаем, что строение скопления нам также известно, то по наблюдений эффекта мы можем определить размер скопления, а следовательно и расстояние до него.

Неоднократные попытки определения постоянной Хаббла с помощью этого метода приводили к результату, систематически меньшему, чем по другим индикаторам. В статье авторы анализируют причины этого расхождения. Авторы используют усовершенствованную модель, в которой учтены различные детали связанные с формой скоплений, с распределением вещества в них и тп. В итоге систематическое расхождение удается снять.

См. также свежую работу Максима Маркевича, в которой он исследует влияние обилия гелия в скоплениях галактик на определение расстояний до скоплений по эффекту Сюняева-Зельдовича и рентгеновским данным.

Описание наблюдений эффекта Сюняева-Зельдовича с помощью нового приемника на 32-метровом телескопе в польском Торуне можно найти в статье 0705.3336.

Приведена сводка последних данных по верхним пределам на вариации фундаментальных постоянных. Разумеется, в пределах погрешности наблюдений все постоянно.

Автор представляет список из почти 100 ссылок (с комментариями) по вопросам темной энергии и ускорения расширения вселенной.

В короткой перспективе это довольно полезный материал.

Подробно, но очень понятно (без массы формул и тп.) описана компьютерная программа и ее применения для космологических вычислений. Рекомендую всем, кто интересуется тем, как проводятся мощные вычисления в современной астрофизике.

Авторы используют пересмотренные параллаксы цефеид, полученные с помощью спутника Гиппаркос. Используя новые результаты, они пересматривают расстояния до галактик, использовавшихся при оценке постоянной Хаббла. В среднем оценка постоянной возрастает применрно на 10 процентов.

Довольно интересный обзор, ибо затрагивает практически все известные астрономические объекты. Конкретно, авторы рассматривают функции масс объектов от мелких астероидов до скоплений галактик. В очень широком пределе грубо можно описать "вселенскую" функцию масс одним степенным показателем около -2 (см. рис. 10 на стр. 12). Конечно, отклонения есть, и зачастую они очень велики. Но, повторюсь, на мой взгляд интересен не какой-то конечный вывод о глобальной функции масс, а именно обзор.

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

Область, которой посвящен обзор, на мой взгляд достаточно сложна. С другой стороны, автору удалось написать текст, доступный более-менее любому студенту-физику. Если формулы на уровне серьезных общих курсов физики и математики вас не смущают, то есть шанс разобраться в довольно интересной теме.

Отмечу также еще один обзор, посвященный лептогенезису.

По новостям прокатилось сообщение об обнаружении кольца из темной материи. А вот и оригинальная статья.

Отмечу, что несколько дней назад появилось другое похожее сообщение arxiv:0705.1720. Там речь шла о разделении видимого и темного вещества в гравитационной линзе. Линза представляет собой кольцо эйнштейна.

Рассматривается совместная эволюция галактик и сверхмассивных черных дыр в рамках стандартной иерархической модели. Уникальность численной модели состоит в том, что все-все-все по возможности рассмотрено совместно.Вроде бы, все основные закономерности и наблюдательные факты находят свое место в данной модели.

См. также arxiv:0705.2238

Большой и подробный обзор по современным инфляционным моделям.

Написано вполне доступно. Масса ссылок (200). Иллюстрации удачно все дополняют.

Авторы рассматривают вопрос о том, требуют ли современные наблюдательные космологические данные введения модифицированной гравитации, или же достаточно стандартных предположений. Исследуются три параметра: плотность темной энергии, ее уравнение состояния (параметр w, равный для космологической постоянной -1), и эволюция темной энергии - производная dw/da. Подход состоит в следующем. Разные данные, используемые в работе, "чувствительны" или к геометрическим расстояниям, или к росту структуры. Значит, эффективно можно определять все исследуемые параметры или по геометрии или по росту структуры. В стандартном случае параметры в обоих подходах будут одинаковыми, а вот во многих теориях с модифицированной гравитацией равенства не будет. Если в результате анализа окажется, что "геометрические" и "ростовые" параметры различны, то это будет серьезнейшим аргументом в пользу новой физики. Если же нет - то можно наложить существенные ограничения на параметры аьтернативных теорий.

Результаты работы говорят о том, что нововведений не требуется. Однако важно понимать, что это не закрывает альтернативные теории в принципе. Во-первых, можно подгонять их параметры так, чтобы они проходили этот тест. А во-вторых, авторы делали некоторые разумные упрощающие предположения. Вероятно, что будут появляться похожие работы, исследующие ситуацию более детально.

Другое тестирование "стандартов" проводится в статье arxiv:0705.0440. В ней авторы оценивают число сортов нейтрино по комплексу космологических данных. Тут тоже все спокойно. Стандартное значение, равное 3, пока является наилучшим.

Люмине с коллегами проверяют свою модель нетривиальной топологии вселенной, используя данные трех лет работы WMAP. Разумеется, все сходится.

См. также 0705.0332, где авторы также обсуждают разные варианты нетривиальной геометрии.

Снова "ищут, но так и не могут найти".
Поиски аксиона хорошо мотивированы с теоретической точки зрения. Аксионы почти наверняка существуют (например, они "достовернее" нейтралино). С другой стороны, не ясно, окажутся ли они важными для космологии. Теоретики дают разные возможности.

Обзор в основном посвящен именно экспериментальным поискам, поэтому, думаю, многим будет интересно.

Рассмотрен математический аспект классификации возможных вселенных. Наблюдательные тесты обсуждаются в основном в контексте результатов WMAP по реликтовому фону. Разумеется, автор говорит о защищаемой им модели.

Автор называет свой обзор "педагогическим введением в теорию инфляционных космологических квантово-механических возмущений". Это "обзор не для всех": в нем около 200 непростых формул. Так что педагогический характер состоит в том, что введение действительно подробное, но все это для тех, кто реально занимается соотвествующей наукой, проводя реальные расчеты.

"Ищут, но так и не могут найти" (с)
В статье описаны продолжающиеся поиски редких событий в подземном эксперименте DAMA в Италии. Наблюдения продолжаются, но надежды, если честно, не очень много. Хотя, пределы все время улучшаются, и для ограничений на фантазию теоретиков это все очень важно.

Еще один обзор от Жана-Пьера Люмине. На этот раз он посвящен истории развития космологических теорий.

Начинается все с 1917 года и прослеживается до самого последнего времени. Особое внимание автор уделяет идеям Леметра, которые, на взгляд Люмине, во многом недооценены.

В современных космологических теориях ученые не просто используют "космологическую постоянную", но играют с параметрами темной энергии, что приводит к различным нетривиальным вариантам динамики расширения. Обзору всех этих игр и ограничениям, налагаемым наблюдениями на эти экзерсисы, и посвящен обзор.

Серьезный (не для посторонних) обзор основных космологических моделей для мира на бране.

Странный текст, но заслуживает прочтения, отчасти именно из-за неожиданного взгляда на вещи.

Основная мысль автора состоит в том, что союз астрономии и физики высоких энергий в деле изучения темной энергии может быть разрушителен для астрономии (об этом ниже). Кроме того, автор предостерегает от вложения очень больших средств в изучение темной энергии (речь идет, видимо, в первую очередь о планируемых спутниках).

Автор детально рассматривает различия в подходах к исследованию, принятых в астрофизике и в физике высоких энергий. Слияние астрофизики и физики высоких энергий, по мнению автора, может привести к тому, что эффективные астрофизические принципы организации исследований (речь в первую очередь идет о крупных поектах, в основном космических) может быть необратимо изменен. В итоге, астрофизика изменится настолько, что может перестать быть столь притягательной и эффективной, какой она является сейчас.

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

Очередная статья группы Караченцева, Чернина и др. Идея состоит вот в чем. Благодаря наличию большого вклада темной энергии уже на структурах масштаба Местной группы галактик можно обнаруживать эффекты расширения Вселенной. Размер Местной группы чуть больше 1 Мпк, а критический радиус, выше которого темная энергия начинает доминировать, составляет (для массы нашей группы) несколько сот килопарсек. Т.о., для далеких членов Местной группы можно заметить расширение. Авторы красиво называли это "хаббловский поток у нашего порога". Теперь авторы показали наличие эффекта на примере другой группы галактик, аналогичной Местной.

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

Собственно, это не оригинальная статья, а "эссе на тему". Основная мысль его проста и понятна. Мы живем к замечательную (правда, длинную) эпоху, когда можно изучать космологию. В далеком будущем, если вселенная будет также ускоренно расширяться, мы будем видеть лишь наш "обитаемый остров", а дальняя вселенная будет недоступна даже для наблюдений.

Поскольку эссе написано очень ясно, то я и обращаю на него ваше внимание.

Авторы обсуждают, как будущие наблюдения реликтового излучения (в первую очередь, регистрация следов тензорных возмущений) могут быть использованы для проверки (т.е. для постановки ограничений) струнных теорий.

Сразу скажу, Пол Фрэмптон - достаточно известный и компетентный ученый. Поэтому данное эссе (по сути, представляемый текст является небольшой научно-популярной книгой) вполне заслуживает прочтения. Автор задается "вечным" вопросом о природе времени.

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

В лекции приводится подробный вывод уравнений, позволяющих рассчитывать эволюцию анизотропии реликтового излучения. Содержание очень техническое. Тем не менее, для специалистов будет очень полезно и интересно.

С одной стороны, наблюдения сталкивающихся скоплений галактик дали столь сильные аргументы в пользу существования темной материи, что спорить с этим все сложнее и сложнее. С другой стороны, "за бороду" частицы темной материи не пойманы, значит, по меркам теории элементарных частиц и аналогичных ей, которые привыкли базироваться на данных лабораторных (ускорительных и тп.) экспериментов, еще ничего окончательно не доказано. При этом, благодаря работе Бекенштейна, модифицированная ньютоновская гравитация (MOND) пережила второе рождение после появления теории TeVeS. Теоретическая привлекательность последней очень велика, несмотря на то, что, во-первых, есть данные наблюдений, которые MOND без ухищрений описать не может, а во-вторых, для TeVeS нет, как говорят, микрофизической мотивации. Вот разрешению последней проблемы и посвящена статья.

Авторы показывают, что теории типа TeVeS могут возникать в некоторых вариантах теории струн. Также авторы обсуждают, как нейтрино могут играть роль в появлении темной энергии.

Также отмечу, что на первой страницы приведено очень удачное, как мне показалось, описание TeVeS.

Скажу сразу, на мой взгляд, результат нуждается в проверке и подтверждении. Кроме того, это именно наблюдательный результат. Вопрос о его интерпретации - это вообще отдельное дело.

Итак, авторы обнаружили анизотропию в расширении вселенной. Конкретно, обнаружены вариации постоянной Хаббла на уровне 9 км/с/Мпк на масштабах 10-20 градусов. Результат получен по галактикам, находящимся дальше нашего сверхскопления. (Внутри нашего сверхскопления анизотропия, конечно, тоже есть, но тут это все естественно и ожидаемо).

В заключении статьи авторы подчеркивают, что вообще говоря, такая анизотропия - это также ожидаемый результат. Если она и впрямь существует на уровне порядка 10 км/с/Мпк, то это объясняет, почему разные проекты не могут "договориться" о значении постоянной Хаббла на том же уровне точности.

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

Образование в разных странах устроено по-разному. У нас аспиранты пока как правило "прослушивают" некий философский курс, подтягивают английский (которым к аспирантуре пора бы владеть хорошо) - и все. Сейчас обсуждается вопрос о том, не нужно ли аспирантам читать специальные курсы. Кое-где их уже и читают. Читают их и в других странах, например в Италии.

Однако, читать - мало. Хорошо бы оформлять lecture notes и выкладывать их в доступное место. Именно так и поступил Массимо Джиованнини со своим курсом по физике реликтового излучения.

Короткая заметка, содержащая некоторый общий подход к критике космологических теорий с переменной скоростью света. Автор указывает некоторые ключевые вопросы, на которые четко должна отвечать любая теория с переменной скоростью света:
1. Как в теории выглядит процедура измерения расстояний?
2. Как в теории описывается собственное время (т.е., как измерения времени и координат связаны с метрикой)?
3. Всякая теория, в которой изменяется предельная скорость, является не лоренц-инвариантной. Значит, надо четко описывать, что получается взамен.
4. Теория, в которой скорость фотонов переменна, должна предложить альтернативу уравнениям Максвелла.
5. Наконец, теория должна четко демонстрировать свою согласованность, чтобы скорость света одинаковым образом вела себя в разных уравнениях. Т.е., нельзя ограничиваться рассмотрением каких-то отдельных эффектов.

Представлена новая модель ранней вселенной к рамках экпиротического сценария.

Полупопулярный текст, посвященный особенностям моделей космологии ранней вселенной в рамках теории струн.

Наверное в идеале так должны выглядеть все сообщения в обзорах. Как известно, Nature в каждом номере публикует популярное короткое изложение (с комментариями) важных результатов, опубликованных в том же номере. В данном случае речь идет о результатах проекта COSMOS. Не буду пересказывать содержание, тем более что там всего одна страница. Суть в том, что космологи получают все более и более точные карты распределения темного вещества во вселенной, что не может не радовать.

Авторы опять пытаются показать, что данные по сталкивающимся скоплениям галактик можно интерпретировать без гипотезы о темном веществе.

Я думаю, что аргументы авторов не верны, и тем не менее, статья достаточно полезна, поскольку написана очень квалифицированными учеными и по делу. Т.о., это хорошая иллюстрация того, как непросто делать современную астрофизику, где у нас в руках есть только данные наблюдений, которые нужно как-то интерпретировать.

Короткий и, на мой вгзляд, очень толковый обзор по кандидатам в темную материю. Компактно и ясно изложено, какие чатсицы могут являться хорошими кандидатами, а какие - нет (и почему).

Статья посвящена "темному периоду" в жизни вселенной. Эта эпоха соответствует промежутку между эпохой рекомбинации (о которой мы знаем благодаря изучению реликтового излучения) и временем появления первых галактик.

Подробный (и довольно понятный) обзор, посвященный заявленной тематике.

Если темная материя состоит из слабовзаимодействующих частиц (WIMP), то эти частицы аннигилируют друг с другом (естественно, частицы и античастицы). Т.о., в отдаленном будущем темной материи будет становиться меньше. Это может влиять на свойства ряда объектов, например, на карликовые спутники галактик. Характер этого влияния и обсуждается авторами.

Разумеется, время, когда такой процесс станет динамически важным, чудовищно велико (заведомо после 2008 года). Кроме того, если есть темная энергия типа лямбда-члена, то и без аннигиляции темной материи все разлетится. Тем не менее, не лишне знать, что в том случае, если в будущем материя опять станет доминировать (например, вклад темной энергии будет уменьшаться), то все равно будущее (даже без темной материи и темной энергии) не такое уж и светлое. Скопления галактик распадутся, спутники галактик разлетятся, а все из-за аннигиляции частиц темной материи.

Авторы рассматривают возможные наблюдательные проявления объектов из антивещества в нашей Галактике.

Ясно, что когда мы говорим об отсутствии антивещества, мы имеем ввиду, что его "меньше, чем некоторое количество, которое уже заметили бы". Заметили бы, вероятнее всего, по гамма-излучению, возникающему в результате аннигиляции. Так что, как это часто бывает, мы "никогда не говорим никогда", а просто ставим верхние пределы.

С наблюдательной точки зрения ситуация сейчас хорошая: есть серьезные гамма-телескопы, в самом скором времени полетят гамма-обсерватории GLAST и AGILE, сейчас на орбите работает эксперимент PAMELA, предназначенный для поиска антиядер, скоро должен быть запущен AMS. AMS - это еще более крупный, чем PAMELA магнитный спектрометр, который должны установить на МКС. Но, поскольку весь график МКС сбился, ввод в строй AMS все время откладывается. Т.о., в ближайшем будущем можно ожидать каких-то открытий, или, скорее всего, еще более жестких пределов.

Резюме авторов, естественно, не содержит никаких жестких утверждений. В Галактике есть место для некоторого количества объектов из антивещества. Однако пока никаких сильных аргументов в пользу их существования нет, а наблюдения дают все более строгие верхние пределы.

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

Пожалуй, именно благодаря работам (и авторитету) Бекенштейна, модифицированная гравитация стала в последние годы весьма популярной, точнее речь идет о подходе, предложенном самим Бекенштейном и называемом TeVeS.

В статье дается пдробный и в меру доступный обзор во всю эту тематику. Всем интересующимся настоятельно рекомендуется.

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

Заголовок обманчив: речь не идет о большом обзоре, посвященном последним данным по космологии. Авторы лишь представляют результаты собственного совместного анализа данных по реликтовому излучению и крупномасштабной структуре. В основном использованы данные WMAP3 и 2dFGRS, хотя данные по реликту дополнены за счет других экспериментов. Интересно, что, если заменить данные 2dFGRS на данные SDSS, то результат существенно плывет. По мнению авторов это связано с тем, что в Слоановском обзоре в r-фильтре наблюдаются в основном сильно скученные красные галактики. Тем не менее, никакой сенсации нет, параметры более-менее стабильны.

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

Достаточно простой, но подробный обзор по поискам темной материи. Описаны как прямые (лабораторные) методы и проекты, так и косвенные (астрономические) подходы. Приводятся последние данные по верхним пределам на свойства частиц темной материи.

Несколько лекций, посвященных, в основном, последним данным по наблюдениям галактик на больших красных смещениях.

В очередной раз обсуждаются основы космологии, связанные с расширением Вселенной. Всем советую прочесть.

Собственно, авторы объясняют, как можно различить расширение пространства от разлета частиц "по пространству". Авторы полагают, что им есть что добавить к рассуждениям Тамары Дэвис (однако ссылаются только на ее статью в Scientific American, но не ссылаются на ее работы в astro-ph, а также на статьи других авторов, в первую очередь Кианга. Я же, пользуясь случаем, сошлюсь на нашу статью в "Вокруг света").

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

Статья рассказывает о проекте COSMOS (Cosmic Evolution Survey). В рамках данного исследования изучаются свойства галактик на больших красных смещениях. Площадь исследуемой площадки составляет около 2 квадратных градусов. Наблюдения проводятся во всех диапазоне: от радио до жесткого рентгена.

Подробнее о проекте и его результатах можно прочесть в сопутствующих статьях astro-ph/0612291, astro-ph/0612295, astro-ph/0612306, astro-ph/0612311, astro-ph/0612314 и др. (проекту COSMOS посвящен специальный выпуск Astrophysical Journal Supplements, поэтому разом в Архиве появилось множество статей).

Введение в струнную космологию. Несмотря на "вводность" текст таки довольно непростой.

См. также статью astro-ph/0612337, посвященную близкой тематике.

Короткий, но содержательный обзор по методам прямого (лабораторного) поиска частиц темной материи. Описываются и конкретные эксперименты и их результаты.

Благодаря громкому названию первая работа этих авторов получила большую известность. Речь идет о поисках выделенных направлений по данным о реликтовом излучении. Независимый анализ ранее показал, что первоначальный энтузиазм первооткрывателей Оси был чрезмерным. Однако авторы не сдаются и продолжают настаивать на реальности полученных ими результатов.

Исследования межгалактической среды (МГС) очень важны, т.к. она несет на себе отпечаток ранней истории вселенной. Однако МГС - очень сложный объект для изучения. В обзоре авторы суммируют наше знание о МГС и рассуждают о том, что и как можно еще узнать изучая ее.

См. также astro-ph/0611637, где обсуждается вопрос об обогащении МГС тяжелыми элементами.

Это своего рода обзор докладов по астрофизике нейтронных звезд и черных дыр в плотных звездных скоплениях (в основном, шаровых), базирующийся на приглашенных докладах на одной из сессий генеральной ассамблеи МАС.

Желающие почитать оригинальный материал по этой новости приглашаются.

Суть там такова, что мощное активное ядро галактики выбрасывает струи достаточной мощности, чтобы существенно влиять на свое окружение в скоплении галактик.

Не стареют душой ветераны!

Как все помнят, Бэрбиджи и Арп активно противостоят стандартной (и, как я думаю, можно утверждать, верной) интерпретации красных смещений квазаров. Но вот, замешались еще какие-то гамма-всплески. Тоже большие красные смещения у них ... И их туда же! Скажем, что гамма-всплески и порождаются квазарами!

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

Не слишком навороченный обзор по инфляции в струнной теории. Теория может и не верна, но обзор полистать можно.

Советую прочесть этот текст, хотя он и большой. По-крайней мере, я его уже распечатал. Он содердит в себе достаточно полный обзор современной космологии, а также список основных проблем, описание методов их возможного решения. Разумеется, не обойдены внимание будущие крупные проекты в наблюдательной космологии.

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

В настоящее время темная энергия играет ключевую роль в динамике расширения Вселенной. Однако так было не всегда.

Наблюдения уже, в принципе, позволяют сделать некоторые выводы о поведении темной энергии в прошлом. Реконструкции истории темной энергии и посвящен данный обзор.

На мой взгляд, обзор написан достаточно понятно, не заумно. Т.о., он может быть полезен не только узким специалистам, но и всем, кто на достаточно высоком уровне интересуется современной космологией.

Обзор по анизотропии реликтового фона. Очень актуально в связи с вручением нобеля за COBE. Отмечу, что в обзоре нет ссылок на результаты "Реликта", что некорректно.

Авторы показывают, что объяснить наблюдаемое значение космологической постоянной в антропном подходе не удается.

Другая статья, посвященная антропному принципу, появилась в hep-th. В ней энтузиаст антропного подхода полемизирует со скептиками.

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

LSST (Large Synoptic Survey Telescope) начнет своб работу в 2013 году. Это наземный восьмиметровый телескоп с большим полем зрения. Как и у всех инструментов этого типа (начиная с 8-ми сантиметровых) список его задач весьма широк: от малых тел солнечной системы до космологии. В данной статье речь идет именно о последней.

Наблюдения множества слабых галактик позволят получить важную информацию о свойствах крупномасштабной структуры. Это, в свою очередь, позволит лучше понять свойства темной материи и темной энергии.

Описан полезный сетевой ресурс, позволяющий пересчитывать разные популярные величины друг в друга для разных космологических параметров. Все советую прочесть и поиграться.

Космологический калькулятор
Время "путешествия" светового луча
Продвинутая версия калькулятора.

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

Интересное чтение для тех, кто серьезно интересуется современным состоянием изучения свойств пространства-времени. Статья начинается с исторического введения, но даже оно уже содержит формулы. Так что это не легкое чтиво. Основное внимание уделено современным работам, соответственно, дается достаточно много ссылок.

Рентгеновский фон создается в основном внегалактическими источниками - активными ядрами галактик (АЯГ). Эти объекты активно изучаются методом популяционного синтеза. В основе лежит т.н. единая модель, в которой разница между разными АЯГ объясняется в основном массой черной дыры. А для описания различных наблюдательных проявлений используются эффекты ориентации: смотрим ли мы перпендикулярно поглощающему тору вокруг черной дыры, или же луч зрения лежит вблизи плоскости тора и т.п.

В стандартной единой модели в нулевом приближении считается, что параметры АЯГ не эволюционируют со временем. Однако ясно, что эволюция должна быть, и в модификациях модели ее как-то пытаются учитывать. В своей статье авторы делают следующее. Они использую данные популяционного моделирования рентгеновского фона для предсказания светимостей в инфракрасном диапазоне. Затем результаты сравниваются с данными, полученными на Спитцере. Авторы полагают, что именно сравнение расчетов с данными Спитцера позволит наложить существенные ограничения на модели эволюции торов вокруг черных дыр в АЯГ.

По данным о почти 12 000 спектрах галактик авторы восстанавливают поведение темпа звездообразования для эпохи от красного смещения 5 до нашего времени. Авторы выделяют несколько эпох с разной эволюцией темпа звездообразованием (отмечу, что речь идет о наблюдениях на двух площадках в двух направлениях).

Показано изменение темпа звездообразования со временем. Новые данные, описанные в статье показаны красными кружками.

Авторы анлизируют данные по сталкивающимся скоплениям в рамках стандартной ОТО и MOND. Показано, что темная материя необходима. Но такой же вывод можно сделать и по другим данным о скоплениях, а также по данным о реликтовом излучении. Минимальным компромиссом для приемлемости MOND явлается добавление нейтрино с массой порядка 2 эВ. Т.е. народ пытается объяснить данные без "экзотической темной материи" (нейтралино и т.п.), но в рамках MOND.

О перспективах прямого поиска частиц темной материи в лабораториях и об их связи с будущими укорительными экспериментами можно почитать здесь: astro-ph/0609126.

Заголовок звучит как заявка на нобелевку.... Новость уже несколько дней муссируется в СМИ. Популярное изложение легко найти в Сети, начать лучше с пресс-релиза NASA.

В статье представлены наблюдения на телескопе им. Хаббла, проведенные с целью восстановления распределения массы в скоплении методом слабого линзирования.

Эта статья сопровождается работой той же группы авторов, посвященной тому же скоплению: astro-ph/0608408.

Детальное описание результатов я постараюсь дать в очередной АНКе.

Традиционно в Science публикуются достаточно популярные, но при этом вполне строгие обзоры актуальных проблем. Этот посвящен появлению первых звезд во Вселенной и их роли в реионизации вещества на красных смещениях порядка 10-20.

Разумеется, после рассмотренного выше результата по распределению массы в сливающемся скоплении галактик сторонники модифицированной гравитации бросились на защиту своих позиций.

Автор показывает, что всякие MOND-теории в самом деле оказываются закрытыми, но вот предложенная самим Моффатом MOG-теория может объяснить наблюдаемые данные. Чудны дела твои, Господи!.

См. также статью astro-ph/0608681

Хотя Монти Пайтон в лице Брайана и призывали нас смотреть на светлую сторону жизни, тем не менее надо помнить и о темной стороне...

Однако не стоит торопиться делать мрачное лицо, в данном случае речь идет всего лишь об исследовании темной энергии. Авторы дают детальный обзор типов наблюдений, которые могут дать какую-то важную информацию о свойствах этого компонента вселенной. Также рассматриваются конкретные проекты, которые в ближайшее время должны пролить свет на темную сторону.

See you on the dark side of the Moon.

And there is no dark side of the Moon really.

Представлены результаты глубокого снимка, полученного на Космическом телескопе. Экспозиция составила один миллион секунд! Наблюдалась площадка площадью всего лишь 11 квадратных угловых минут. Предельная звездная величина примерно равна 29. Составлен каталог примерно 10 000 объектов.

Достаточно популярно описывается, какую науку можно будет делать, когда будет работать спутник Planck. Естественным образом статья включает в себя как бы краткий курс по космологии, т.к. приходится говорить о разных параметрах и моделях.

Поляризацию реликтового фона будут измерять на спутнике Планк. Но до его запуска разные группы стремятся получить максимум с помощью наземных установок.

Вот доклад о первых результатах с одной из них. Это The Robinson Gravitational Wave Background Telescope (BICEP). Он начал свою работу в Антарктиде. Конечно, "Планк", если все будет по плану, получит более детальную картину. Тем не менее, очень важно, чтобы работали и установки, подобные BICEP.

Это не оригинальная статья, а довольно интересное эссе из разряда тех, что так любят публиковать в Nature. Посвящено оно тому, что наблюдатели до сих пор не могут дать четкого ответа о том, как светили самые первые звезды.

Обзор по крупномасштабной структуре. Мы привыкли, что если Nature - то обзор короткий, но тут другое дело. 34 страницы.

Вопрос об объяснении величины космологической постоянной тревожит ученых. Для многих ведущих физиков-теоретиков это вопрос номер один. Данная короткая заметка посвящена критическому анализу идей Штейнхарда и Турока, а также антропному разрешению вопроса.

Поскольку сейчас стандартная модель это "лямбда-СиДиЭм", т.е. холодная темная материя с космологической постоянной, то о нейтрино космологи как-то стали забывать. В обзоре описывается почему это все-таки не стоит делать.

Данные наблюдений говорят о том, что кривизна нашей вселенной мала. Это означает, что за нашим горизонтом частиц все не заканчивается и, более того, "внешний" объем превосходит "внутренний". Можно, основываясь на наблюдательных данных (прежде всего речь идет о наблюдениях реликтового фона, т.е. о данных WMAP), дать нижний предел на "внешний" объем. С учетом неопределенностей современных данных "внешний" объем превосходит "внутренний" как минимум на порядок.

Антропное объяснение величины космологической постоянной состоит в том, что из всего многообразия вариантов величины этого параметра, доступного в мультиверсе, жизнь может появиться лишь в тех вселенных, в которых постоянная попадает в очень узкий диапазон (разумеется, вблизи значения космологической постоянной в нашей вселенной). Разумеется, другие вселенные для нас недоступны, поэтому проверить такое объяснение довольно трудно. Арбахам Лоэб считает, что ему, тем не менее, удалось придумать, как такую проверку можно осуществить.

Идея состоит вот в чем. Если планетные системы могли возникать на z порядка 10, то это означает, что планетные системы могут возникать во вселенных, где космологическая постоянная в тысячу раз отличается от нашей. В случае, если удасться показать, что в звездных системах, возникших на таких больших красных смещениях, есть планеты, то, полагает Лоэб, по антропной аргументации будет нанесен серьезный удар.

Конечно, увидеть свидетельства существования планет на z=10 сейчас нельзя. Но можно поискать их в старых системах, например, в старых шаровых скоплениях и карликовых галактиках. Это можно сделать, например, с помощью микролинзированию.

На мой взгляд, такой подход, в случае обнаружения планет, не сможет серьезно поколебать ряды сторонников антропного объяснения. Во-первых, как верно пишет Лакатос, так просто исследовательскую программу не задушишь, не убьешь. Во-вторых, вывод Лоэба о том, что в случае обнаружения таких планет можно уменьшить вероятность антропного объяснения до 0.1 процента, основан на ряде предположений, которые могут и не выполняться.
1. Наличие планет еще ничего не говорит о наличии жизни.
2. Важно оценить количество цивилизаций и продолжительность их существования.

Все помнят нашумевшую идею об оси зла, которая никак не связана с политикой. Термин был предложен в работе astro-h/0502237, и стал очень популярным (хотя специалисты и сомневались в том, что эффект имеет отношение к самому реликтовому фону, а не к вкладу каких-то других эффектов).

Суть "оси зла" состоит в соосности диполя и октуполя. В данной статье авторы исследовали наличие соосности между различными мультиполями. Первый результат состоит в том, что нет соосности высоких мультиполей с направлением, задаваемым диполем. Также нет соосности с направлениями, задаваемыми Галактикой и эклиптикой. Затем авторы подтверждают известную соосность между квадруполем и октуполем. Обнаружены и некоторые другие совпадения. Авторы делают вывод, что данные трех лет WMAP подтверждают наличие выделенных направлений.

Отмечу, что анализ карт микроволнового фона - дело непростое. Поэтому окончательные выводы делать пока рано. Воздерживаются от них и сами авторы.

См. также статью astro-ph/0604410, в которой также рассматривается вопрос об "оси зла" и т.п.

Важный обзор. Ведь важно не просто писать о том, что хорошо знаешь, но еще и критиковать неверные устоявшиеся упрощения, мифы и т.п. Однако, полагаю, что тут еще много неясного, и многие аналогии свойств вакуума с поведением квантовых жидкостей могут быть оспорены.

Очевидно, что в альтернативных теориях гравитации образование крупномасштабной структуры будет идти не совсем так, как в стандартной теории. Вопрос в том "насколько не так" и можно ли это увидеть в наблюдениях. Авторы проводят численный счет, в котором гравитацию "подкрутили". Показано, что анализ трехмерного распределения галактик может помочь проверить некоторые из предлагаемых подходов.

О связи альтернативных теорий и космологии см. также astro-ph/0604055. Там речь идет о том, как теория Бранса-Дикке может решить проблему темной материи (хотя, кажется, что статья неправильная).

Книга, посвященная научной программе спутника "Планк".

Книга содержит техническое описание спутника, некоторые основы, необходимые для понимания сути научной программы, и, наконец, сами научные задачи, которые спутник будет решать.

Возможно, что многим будет небезинтересно посмотреть, какие еще задачи, кроме исследования реликтового излучения, ставятся перед этим проектом.

Подводится итог 15-тилетней программы по уточнению постоянной Хаббла. Основа работы - уточнение светимости сверхновых типа Ia на основе данных по цефеидам. Т.е., по цефеидам оценивается расстояние до галактики, в которой видна сверхновая. Это позволяет определить светимость сверхновой. Затем расстояния до далеких галактик с известным красным смещением (в которых цефеиды уже не видны из-за большого расстояния) определяется по наблюдаемым в них сверхновым типа Ia.

Собственно, телеском им. Хаббла был нужен как раз для изучения цефеид в относительно близких галактиках, в которых были зарегистрированы вспышки сверхновых этого типа. Напомню, что такие сверхновые используют в качестве т.н. "стандартной свечи". Именно по ним впервые были получены результаты, позволяющие говорить об ускорении расширения вселенной.

Итог работы таков: постоянная Хаббла равна 62.3 км/с/Мпк +/- 5 км/с/Мпк (систематическая ошибка) +/- 1.3 км/с/Мпк ("случайная" ошибка, связанная с конечной статистикой). Некоторые изменения возможны, если будут аккуратно учтены эффекты, связанные с межгалактической пылью. Однако, они не могут превосходить примерно 20 процентов.

Важно, что результаты, полученные разными группами (зачастую "не дружащими" друг с другом) качественно сходятся. Напомню, что недавний результат группы WMAP составляет 73+/- 3 км/с/Мпк. С учетом разных подходов результаты согласуются друг с другом. Т.е. значение порядка 68-70 км/с/Мпк устраивает всех.

Как известно, космология стоит на нескольких китах: наблюдения реликтового фона, наблюдения разбегания галактик, данные по первичному нуклеосинтезу и обзоры по крупномасштабной структуре. Наиболее полная картина создается, когда складываются все эти данные.

Поскольку недавно вышел релиз по результатам трех лет работы спутника WMAP, сейчас ученые активно "окучивают" данные по реликтовому фону, сопоставляя его с другими элементами космологической картины. В этой работе данные WMAP складываются с данными последнего релиза Слоановского Цифрового Обзора Неба.

Основной результат таков, что с большей точностью и достоверностью подтверждается наличие темной энергии. Напомню, что первоначально указания на существование темной энергии были получены с помощью совершенно иной техники - по данным о разбегании галактик (по сверхновым типа Ia были получены оценки расстояний до далеких галактик). Важно, что вскоре качественно такой же результат удалось получить без привлечения данных по сверхновым - только по данным о реликте или только по данным о крупномасштабной структуре. Сложение всех трех подходов, да еще при возросшей точности, по-прежнему подтверждает необходимость наличия темной энергии.

См. также статью astro-ph/0603753, посвященную проблеме определения космологических параметров по разным данным, в первую очередь по микроволновому фону.

Короткий, но очень емкий, обзор, посвященный истории и достижениям космологии за последние 100 лет (т.е. с момента появления работ Эйнштейна по СТО). Особенно детально рассмотрены 60-е гг.

Всем понятно, что история звездообразования во вселенной - это важнейшая вещь. Выяснить, как же темп формирования звезд изменялся, более чем сложно. Создать модель, которая хорошо описывала бы эти данные, тоже нелегко. Статья очень интересная. По-крайней мере вводную часть и основные результаты стоит посмотреть. Пусть объем вас не пугает, это следствие выбранного формата.

Авторы рассматривают три подхода:
1. Непосредственные данные о далеких объектах.
2. Анализ свойст нашей и других близких галактик. Такие "раскопки" могут дать информацию о том, какова была история звездообразования в этих звездных системах.
3. Теоретические модели, основанные на детальном моделировании процесса образования галактик и их дальнейшей эволюции.
Вроде бы, наблюдается разумный консенсус трех подходов (см. рисунок, на котором теоретические модели сравниваются с наблюдениями). Важно, что компьютерные модели на основании Лямбда-CDM подхода также хорошо вписались. Две самые важные детали - примерное постоянство темпа звездообразования от z=7 до 2, и спадание от z=2 до 0 - присутствуют по всех моделях и в данных наблюдений (на всякий случай напомню, что данные тут далеко не непосредственные, фактически, наблюдаемые величины надо пересчитывать модельно-зависимым образом в темп звездообразования).

Показан темп звездообразования в зависимости от красного смещения в единицах масса Солнца в год на кубический мегапарсек. Шкала логарифмическая с основание 10. Т.е. -2 соответствует 10^-2=0.01 массы Солнца в год на кубический мегапарсек. Разными символами показаны данные наблюдений. Кривые соответствуют различным моделям, обсуждаемым в тексте статьи.

Всем читать! Прямо все в тему, т.е. в тему нашей с Топоренским статьи в третьем номере "Вокруг света". В прошлом выпуске я обзоров я рассказывал о двух интересных статьях по так сказать интерпретационной космологии и всяких подвохах, и вот еще одна.

Это критическая заметка, комментарий, по поводу одного утверждения Сасскинда. Суть в том, что Эллис полагает, что Сасскинд в одном месте своей новой популярной книги (важно, что популярной) путает горизонт частиц с горизонтом событий. Это лишний раз показывает, как все непросто, что даже очень сильные и именитые ученые спорят друг с другом. Правда, еще раз обращаю внимание, неточность обнаружена в популярной книги. В некотором смысле это не совсем ex cathedra.

Это часть книги с материалами ежегодной школы по астрономии.

Подробно и доступно описывается, как во вселенной из первичных флуктуаций появляются первые объекты, как они начинают излучать, и что с ними потом происходит.

Все их так ждали, и вот они! Результаты обработки данных по итогам трех лет наблюдений на спутнике WMAP!

(изображение взято с сайта Universetoday.com)

Более подробно обо всем этом можно прочесть здесь.

Рассматривается вопрос о том, как может космологическое расширение влиять на динамику объектов солнечной системе. Разумеется, эффект, даже если он существует, очень мал. И, разумеется, никаких наблюдений в этом смысле нет. Тем не менее, статья интересная. Мне, как некосмологу, затруднительно дать какие-то более детальные комментарии. Хотелось бы услышать их от соответствующих специалистов.

В последние годы эпоха реионизации привлекла огромное внимание ученых. Связано это, разумеется, с появлением новых наблюдательных данных. В обзоре приводится сводка того, что мы знаем об эпохе реионизации, и того, как мы пытаемся все это самим себе объяснить.

Не уверен, что такие статьи стоит писать. С одной стороны, авторы грамотно рассматривают важную вещь: как интерпретировать наблюдаемое красное смещение далеких галактик. Авторы показывают, что нельзя использовать один эффект Доплера. Все это хорошо. В принципе, это и хорошо известно. Другое дело, что периодически появляются работы, где все-таки пытаются все объяснить одним Доплером.... С другой стороны, авторы зачем-то акцентируют то, что во втором порядке космологическое красное смещение можно представить как сумму доплер-эффекта и гравитационного красного смещения. На мой взгляд (именно, на мой взгляд), это не только бесполезное, но и, в некотором смысле, вредное утверждение :)
Поясню. Ни к каким упрощениям расчетов это не приводит. А вот запутать может, т.к. эфект доплера тут вообще ни при чем. По сути дела ни при чем. Кстати, равно как и гравитационное красное смещение. Космологический эффект - это совершенно отдельное явление.

По данным SDSS о 46 400 квазаров с известными красными смещениями показано, что в распределении квазаров есть некоторая периодичность. Отмечу, что аналогичные результаты по совсем другой выборке давали и другие группы, например, группа из ФТИ им. Иоффе, на чьи результаты авторы почему-то не сылаются.

Обнаружено шесть пиков в распределении квазаров по красным смещениям. Причем, пики имеют выраженную периодичность.

Вот такое длинное название....

Уточнение шкалы расстояний - это труднейшая задача. Она не решается за раз. Статья - это очередной промежуточный этап по оценке расстояний до далеких галактик на основании данных о сверхновых типа Ia. Для этого нужно прокалибровать сверхновые. Для этого по цефеидам надо точно определить расстояния до галактик, в которых видны эти сверхновые. Тогда их можно будет использовать для более далеких галактик, в которых цефеиды уже не видны.

Космические струны, если не на коне, то все пытаются на него взобраться. После периода энтузиазма (лет 20 назад) наступила пора скепсиса. Вообще говоря, она, на мой взгляд, так и не закончилась, но автор обзора полагает иначе. Почему, какие интересные возможности можно придумать несмотря на жесткие ограничения - обо всем этом в работе Mairi Sakellariadou.

Интересная статья, посвященная важной идее. Отмечу, что математикой статья не перегружена.

В теории струн есть понятие "пейзаж" (landscape). Оно связано с тем, что теория представляет огромный выбор параметров для, грубо говоря, создания Вселенной. Параметры определяют свойства вакуума. Нам, конечно, хочется понять, как получить "наш" вакуум с маленькой космологической постоянной и т.п. Например, можно использовать антропный подход (он также обсуждается в статье). Однако статья не совсем о том, как выбрать правильные параметры из множества возможных. авторы рассуждают, как в такой теории строить космологию.

Предлагается подход "сверху вниз" (top down). Это выражение означает, что "пляшем не от печки", а "к печке". Т.е., не из знания начальных параметров выводим конечные, а, в некотором смысле, наоборот. В случае космологии в подходе "снизу вверх" (bottom-up) надо задать начальное состояние и из него вывести то, что мы сейчас наблюдаем. Этот подход очень трудно реализовать. Ведь в космологии, во-первых, мы плохо представляем себе начальные условия, а во-вторых, мы имеем наблюдаемую вселенную в количестве 1 (одна) штука. Да и то, наблюдаем ее не всю, а лишь некоторую часть. Поэтому Хоукинг и Хертог предлагают использовать top-down. Необходимо проводить расчет всех альтернативных историй, которые приводят к такому же конечному состоянию. Т.е. в некотором смысле берется сумма по всем возможным начальным условиям с последующим анализам вклада тех историй, которые приводят к наблюдаемой картине. Величины вероятностей таких историй смогут помочь понять, какие свойства нашей Вселенной связаны с фундаментальными законами, а какие - со случайными квантовыми процессами.

Всем читать! 60 страниц важного и интересного текста.

Полуфилософское эссе о космологии.

Начнем с того, что даже первое слово в заголовке нуждается в комментариях. Забавно, что ни один словарь под рукой слово retroduction не потянул. Зато потянула Wikipedia. Термин был введен Пирсом. По сути это термин из методологии науки, означающий умозаключение от следствия к посылке.

Основная тема статьи: как можно проверить гипотезу(ы) о мультиверсах при том, что сами мультиверсы мы, скорее всего, никогда непосредственно пронаблюдать не сможем.

Стадия реионизации занимает важное место в истории Вселенной. Напомню, что суть в том, что, когда появились первые мощные источники излучения, то они снова ионизовали значительную часть вселенной (все это, разумеется, происходило после рекомбинации). Что это были за источники, и когда произошла реионизация - неясно.

Авторы аккрутано рассматривают комплекс данных, связанных с реионизацией. Зачастую жесткие выводы о моменте этой стадии делают на основании данных WMAP по реликтовому фону. На самом деле, тут нужна осторожность. Почему - узнайте из обзора.

Возможная сенсация рассосалась.

Все помнят, что несколько лет назад новостные ленты пестрели сообщениями о том, что российские и итальянские ученые открыли объект, который мог бы быть случаем линзирования на космической струне. Разумеется, сразу высказывался и разумный скептицизм.

И вот после дополнительных наблюдений стало окончательно ясно, что никакая это не космическая струна. Жаль ....

Обращаем ваше внимание на этот обзор, т.к. в список самых интересных событий прошлого года вошел результат, связанный с обнаружение акустического пика по данным о крупномасштабном распределении галактик. Данный обзор посвящен разбору таких наблюдений, объяснению их важности т.п. вещам.

В последние годы много говорят о поляризации реликтовго излучения. Изучение соответствующих параметров космического микроволнового фона позволит узнать много нового о нашей Вселенной. Через пару лет будет запущен спутник Планк, специально для этого прденазначенный. Пока же поляризацию пытаются измерять в наземных и балонных экспериментах.

Вспоминается Довлатов: "Книга интересная, но сложная" (это было про "Иосиф и его братья" Томаса Манна, кстати, я сам никак не соберусь прочитать).

В статье разобрана задача двух тел с учетом вклада космологической постоянной. Вообще, проблема поведения, скажем, планет в Солнечной системе или земных спутников с учетом космологических эффектов (а космологическую постоянную можно смело к ним отнести) вызывает интерес. И вопросы. Вот во втором номере GEO я успокаивал читателя в том смысле, что расширение Вселенной не меняет орбиту Луны и искусственных спутников. По-крайней мере, эффект не наблюдается, и вообще, в ближайшие пару миллиардов лет нам ничего не грозит. Даже с учетом возможности "Большого разрыва" в настоящее время никаких наблюдаемых эффектов в Солнечной системе нет. Тем не менее, подробного разбора задачи двух тел при наличии космологической постоянной я не встречал (возможно, плохо смотрел; на один из свежих е-принтов ссылаются сами авторы - gr-qc/0511137). И вот ...

Как я предупреждал, статья сложная. Возможно, что большинство прочтет лишь разделы 1 и 5-6. Разделы 1 и 6 это введение и заключение, соответственно. А в разделе 5 представлены наблюдательные ограничения на величину космологической постоянной, которые можно получить, наблюдая системы различного типа. Как ни странно, но наилучшее дают вовсе не двойные радиопульсары, а данные по Солнечной системе. Конечно, смысл в таких ограничениях достаточно академический. Ведь по собственно космологическим данным мы примерно знаем величину космологической постоянной, а лучшие ограничения по данным о движении Земли и Марса лежат на 10 порядков выше. Тем не менее. такие пределы надо получать. Ведь проверяют же, например, действие закона всемирного тяготения на разных масштабах. И, кто знает, природа может быть устроена сложнее, чем мы себе представляем.

Основной эффект космологической постоянной на орбиту, как пишут авторы, заключается в прецессии перицентра. Можно рассчитать скорость прецессии. В первом приближении она оказывается пропорциональной космологической постоянной. Эффект значителен для маломассивных систем на широких орбитах (именно поэтому, для двойных пульсаров он не так выражен, как для планет в Солнечной системе).

Смотрите подробный комментарий Игоря Иванова.

Очень специальная статья. Тем не менее, вывод таков, что при некоторых разумных условиях теоретически можно в лабораторном эксперименте обнаружить изменение глобальных "констант".

Статья не обзорная. Тем не менее, обсуждается достаточно общая вещь (хотя и на частных примерах).

Многие помнят недавние работы по топологии вселенной по данным по реликтовому излучению (см. также статью на Астронете). Следующий шаг - это получение данных о топологии по измерению поляризации реликта. Уже сейчас наземные (балонные и т.п.) эксперименты дают тут кое-какую информацию. А в недалеком будущем с запуском спутника Планк мы получим четкие данные по поляризации реликта. Так что теоретики не зря готовятся!

Очень специальная статья. Тем не менее, вывод таков, что при некоторых разумных условиях теоретически можно в лабораторном эксперименте обнаружить изменение глобальных "констант".

Статья не обзорная. Тем не менее, обсуждается достаточно общая вещь (хотя и на частных примерах).

Многие помнят недавние работы по топологии вселенной по данным по реликтовому излучению (см. также статью на Астронете). Следующий шаг - это получение данных о топологии по измерению поляризации реликта. Уже сейчас наземные (балонные и т.п.) эксперименты дают тут кое-какую информацию. А в недалеком будущем с запуском спутника Планк мы получим четкие данные по поляризации реликта. Так что теоретики не зря готовятся!

Дается история исследований постоянной Хаббла. Обсуждаются различные методики ее определения. Особо обсуждаются неопределенности в современных методах.

Получено новое ограничение на вариацию постоянной тонкой структуры. Предел Delta alpha/alpha < (-0.07+/-0.84)10^{-6} получен по наблюдениям спектральных линий на z=1.15.

Как известно, Planck - это спутник нового поколения, предназначенный для исследования микроволнового фона. Однако, кроме данных собственно по реликту, из полученных им результатов можно будет вытянуть еще много интересного. Авторы рассматривают, что сможет дать Planck для изучения крупномасштабных магнитных полей. В первую очередь речь идет о внегалактических магнитных полях. Кроме того, и в исследованиях галактического магнитного поля можно ожидать прогресса благодаря новому спутнику. Запуск ожидается в уже совсем недалеком будущем.

Обзор по первичному нуклеосинтезу. Эпиграфом можно было бы взять слова: "Многое сделано, но многое еще предстоит".

С одной стороны, сейчас роль нейтрино в космологии не столь велика, как в это верили некоторые ученые лет 10-20 назад. Причина проста - низкая масса. С другой стороны, роль нейтрино вовсе не пренебрежимо мала! В чем заключается важность нейтрино в космологии как раз и описано в обзоре.

Обзор по эффекту Сюняева-Зельдовича. Сейчас это мощный инструмент в космологии.

Рассмотрен очень интересный пример поведения объекта при космологическом расширении (спасибо А. Топоренскому за "наводку").

Представьте, что есть галактика, имеющая такую большую пекулярную скорость (направленную на нас), что она компенсирует космологическое расширение. Т.е. галактика как бы привязана к нам (tethered). Каким будет ее красное смещение? Или, например, галактика с нулевым красным смещением (т.е. ее красное смещение полностью скомпенсировано пекулярной скоростью) будет приближаться к нам или удаляться? Оказывается, что тут все не так просто.

Обсуждаются безразмерные константы, появляющиеся в космологии и физике элементарных частиц.

Позволю себе вольно перевести название работы. Это краткий ответ на статью physics/0510102, авторы которой развивают мысль о том, что Создатель Вселенной мог зашифровать сообщение в параметрах микроволнового фона. В ответе разъясняется, что детальная картина фона зависит от положения наблюдателя и от времени. Т.е. шифровать какое-то сообщение таким странным способом не стоило. А истинно небесное послание, зашифрованное в реликтовом фоне - это информация о ранней Вселенной. В общем, интересны пример аргументированной критики специалистами сумасшедшей идеи.

Обратите внимание на благодарность в статье!

Письменная версия доклада, прочитанного недавно Стивеном Вайнбергом в Тринити колледже (колледже Святой Троицы, если кому-то так больше нравится).

Читать стоит. Ни формул, ни картинок там нет, зато есть подробные и понятные объяснения.

В основном речь идет об антропных аргументах. В первую очередь в связи с результатами теории струн (где получается безумное количество возможных вакуумов, выбор среди которых [пока?] не представляется возможным), но не только. Также упоминается теория хаотической инфляции и аргументы Андрея Линде, а также некоторые интерпретации квантовой механики.

Советую дочитать до конца, и улыбнуться последней ставке Стивена Вайнберга.

ILC - International Linear Collider.

Традиционно космологические исследования связывают с работами по физике элементарных частиц. Отсюда такие термины как космомикрофизика, particle astrophysics, и astroparticle physics. Автор дает обзор некоторых проблем современной космологии и рассуждает, как в их решении могут помочь современные ускорители.

Автор (известный астрофизик, работающий сейчас в Канаде; многим, вероятно, известны его работы по магнитарам) рассматривает гипотетические перспективы полетов на большие расстояния с учетом ускорения расширения Вселенной. Конечно, интерес тут чисто академический, но может кому-то из фантастов, кто еще не наигрался с рассуждениями о перелетах на космологические расстояния, это будет интересно. Кроме того, это безусловно интересно как задача по космологии.

Найдено 970 галактик на красных смещениях от 1.4 до 5. Это в несколько раз больше, чем предсказывалось (ясно, что речь идет об обзоре небольшого участка неба). Галактики в среднем имеют очень большой темп образования звезд (в десятки раз выше, чем в нашей). Это говорит о том, что и темп звездообразования на этих красных смещениях ранее принимался существенно заниженным.

Популярная статья посвящена топологии вселенной. Суть в том, как сделать конечную и относительно небольшую вселенную как бы бесконечной для находящегося в ней наблюдателя. Такая конструкция чем-то напоминает зеркальный зал, отсюда и название статьи. Только во Вселенной мы, конечно же, сталкиваемся не с обычными зеркалами, а со сложной топологией, позволяющей лучам света огибать вселенную. В результате в разных областях неба можно будет видеть подобные (но не точно одинаковые из-за искажений) объекты.

Кое-что на эту тему можно почитать здесь , а также здесь.

Как известно, возникновение крупномасштабной структуры связано с неоднородностями, которые появились в очень ранней Вселенной. Диссертация, кроме оригинальных результатов, содержит подробный обзор возможных механизмов, приводящих к таким неоднородностям.

Большой обзор (лекция), посвященный образованию первых светящихся объектов во вселенной. Т.е. речь идет о массивных первых звездах, состоявших из легких элементов. Они образовались до появления первых галактик и внесли существенный вклад в обогащение вселенной тяжелыми элементами.

В прошлом выпуске я упоминал проблему роста массы черных дыр. Суть проблемы в том, что уже на z=5 мы видим очень яркие квазары, что говорит о существовании очень массивных черных дыр. Как дыры успевают нарастить свою массу до сотен миллионов масс Солнца за короткое время (от z=20 до z=5) неясно.

В данной статье рассматривается механизм, связанный со сверхкритической аккрецией. Авторы полагают, что в их модели удается сформировать черные дыры нужных масс за достаточно короткое время.

Обзор по космическим струнам. Посвящен он новым идеям в этой области. Дело в том, что оригинальный сценарий, предложенный Кибблом, по сути дела закрыт наблюдениями. Однако новые теории "мира на бране" открывают новые возможности.

Как известно, наиболее разработанной теорией, претендующей на "всеобщность" является теория струн. Однако у нее есть и конкуренты. Наиболее сильным и перспективным считается теория петлевой квантовой гравитации. В данном обзоре рассмотрены космологические приложения этой теории.

На сегодняшней день стандартной моделью является т.н. лямбда-CDM. Она включает в себя вклад темной энергии (лямбда) и холодной темной материи (CDM). Основные "параметры Вселенной", которые вы встречаете в популярных статьях и обзорах, получены как раз в рамках этой модели. Однако ....

Однако "жизнь - это сложная штука" (с). Вполне может быть, что мы живем на бране. И "мир на бране" (braneworld) может мимкрировать, маскироваться так, что мы будем считать, что работает именно лямбда-CDM модель в ее стандартном виде.

Варун Сахни (кстати, выпускник ГАИШ) и его соавторы как раз детально разбирают возможность такой "космической мимикрии".

Представлено детальное описание одного из космологических кодов. Сам код доступен.

Напомним, что MOND - Modified Newtonian Dynamics - считается альтернативой модели темной материи. MOND в первую очередь прилагается к кривым вращения галактик. Однако есть и другие наблюдательные данные, которые надо объяснять (заметим, что модель темной материи прекрасно с ними справляется).

Авторы исследуют ограничения на модель MOND по данным о скоплениях галактик. Показано, где MOND встречается с серьезными трудностями. Это скопления галактик с очень горячим газом внутри.

Отметим также другую статью с участием Etienne Pointecouteau "Modeling the formation of galaxy clusters in MOND". В ней речь идет о моделировании образования скоплений галактик в сценариях с моделями MOND. Результаты сравнений с наблюдениями также говорят о проблемах соответствующей теории.

Дано краткое изложение важного отрицательного результата: данные новейших наблюдений показывают, что пока не удалось обнаружить вариации постоянной тонкой структуры по наблюдениям спектров внегалактических объектов.

"Маленькие взрывы" - это события столкновения энергичных частиц на коллайдерах - ускорителях на встречных пучках. В печати активно обсуждается эта тема. Наиболее типичный заголовок "Физики воспроизвели Большой взрыв в лаборатории". Как на самом деле соотносятся "маленькие взрывы" и Большой взрыв можно узнать из этого обзора, написанного одним из ведущих специалистов по космологии и физике элементарных частиц.

Название говорит само за себя.

Совершенно отдельно упомяну, что на Астрофесте Михаил Прохоров будет делать популярный доклад на эту тему.

Статья представляет собой расширенную версию доклада, прочитанного Леонидом Петровичем в декабре прошлого года в Москве. Кроме собственно обзора по гравитационным волнам в космологии в работе есть и мемориальная часть, посвященная Я.Б. Зельдовичу.

Наука движется вперед.
С одной стороны растет точность расчетов формирования галактик (и крупномасштабной структуры): начав с масштабов в сотни Мпк, авторы программ добрались уже до масштаба нашей галактики. Соответственно, в последние годы несколько групп астрофизиков занимаются расчетами образования Млечного Пути и его спутников. Здесь возникла интересная проблема. Расчеты предсказывали слишком много спутников (больше, чем наблюдается).

С другой стороны, наблюдения тоже не стоят на месте. Постоянно открываются новые карликовые галактики в непосредственной близости от нас. Кроме того, недавно была открыта "темная галактика" - состоящая из газа, плотность которого оказалась недостаточна для массового образования звезд.

В данной статье обсуждается следующий интересный аспект проблемы спутников Млечного Пути. Оказывается, что они распределены не сферически-симметрично, а образуют довольно-таки плоскую структуру (см. рисунок внизу).

На рисунках показано положение спутников Млечного Пути (рисунки взяты с сайта www.astro.uu.se/~ns/). Однако плоская структура лучше выделяется на следующем рисунке.

Рисунок из статьи astro-ph/0410421. Здесь специально выбрана проекция, ясно демонстрирующая, что спутники нашей Галактики лежат практически в одной плоскости.

Либескинд и его соавторы из Великобритании, Канады и Австралии провели численное моделирование методом многих тел (N-body) с целью изучения пространственного распределения спутников галактики, подобной нашей. Результаты показаны на рисунке.

Достаточно очевидно, что спутники и в самом деле образуют довольно плоскую структуру. Дело тут вот в чем. Спутники отслеживают не просто распределение темной материи (все расчеты проводились в рамках CDM модели). Спутники отмечают самые массивные гало. Более мелкие (о которых мы писали) остаются беззвездными. Масса набирается анизотропно за счет аккреции. Выделенные направления связаны с филоментарной структурой. Процесс, включающий такую структуру показан на рисунке. Все время красными кружками отслеживается положение 11-ти наиболее массивных спутников. Красный отрезок показывает масштаб (он соответствует сопутствующей длине 400 кпк). "Блин" образуется уже в самом начале за счет коллапса темной материи. Также как и в реальной ситуации в расчетах положение плоскости, в которой лежат спутники, оказалось практически перпендикулярных плоскости галактики.

Линде начал выкладывать свои книги в Архив!!!!!!! Никаких комментариев.

Добавим, правда, что появилась и новая обзорная лекция Линде Inflation and String Cosmology.

Кратко обсуждаются современные пределы на массу нейтрино, полученные по данным космологических исследований. Результат составялет 0.42 эВ. Это уступает данным по атмосферным нейтрино. Однако автор обсуждает, как в ближайшее время из космологии можно получить более точные данные.

Ультраглубокие снимки, полученные на Космическом телескопе, позволяют искать сверхновые на красных смещениях до 2.2. Авторы представляют результаты таких поисков. Обнаружено четыре сверхновые, однако все они находятся ближе чем z=1.4.

Обсуждаются противоречия между квантовой механикой и общей теорией относительности на примере коллапсирующих объектов. Сами "Звезды темной энергии" - это альтернатива черным дырам.

Подчеркнем, что статья более чем спорная. Однако интересная.

Лекции, посвященные области, лежащей между совсем уж теоретической (практически, математической) физикой и наблюдениями (в первую очередь космологическими). Поскольку это не специальный обзор, а лекции, прочитанные на школе, то изложение более доступно, чем может быть некоторые ожидают. Хотя, конечно, это и не чтение для метро.

Кроме более-менее стандартных идей и подходов авторы обсуждают и некоторые радикальные идеи. В лекциях также затронуты такие области, связанные с дискуссиями в связи с перспективой создания квантовой гравитации, как космические лучи сверхвысоких энергия и вариации констант.

Достаточно подробный обзор текущего состояния дел в определении космологических параметров по наблюдениям далеких сверхновых типа Ia. Никаких сенсаций нет. Наблюдения подтверждают модель с 70-процентным вкладом лямбда-члена. Тем не менее обзор интересный, особенно дискуссия о возможных проблемах этого подхода.

Обзор большой конференции по космологии. Интересно окинуть спектр идей и подходов, существующей в этой бурно развивающейся науке.

Важное открытие сделали британские астрономы (популярное изложение см. на сайте Газета.Ру). Несколько лет назад ими был обнаружен любопытный объект в скоплении галактик в Деве. Все это время проводились повторные наблюдения и их анализ. В итоге открыта "темная галактика". Заметим, что речь не идет о далекой протогалактике. Это близкий объект в "нашем" скоплении галактик.

Современные теории образования крупномасштабной структуры предсказывают появление значительного числа темных галактик. Это гало темной материи, плотность газа в которых недостаточно велика для образования звезд (в этом-то и состоит причина их "темноты"). Однако, как ясно, обнаружить "темную галактику в темном космосе" нелегко, даже если их там много. И вот удалось показать, что такой объект найден.

Да, не зря об этой работе написали заметку в Nature. Пожалуй, основное значение этой работы состоит в том, что подтверждается одно из важных предсказаний современной теории образования галактик. Значит, мы идем в правильном направлении.

Обзоры, написанные для журнала Science, отличает научная строгость вместе с доступностью людям, неявляющимся узкими специалистами в данной области. Данная статья посвящена инфляционной космологической модели. Один из авторов - Алан Гус - как известно, является одним из крестных отцов этой теории. С момента, когда модель была предложена (начало 80-х) она претерпела серьезные изменения. О современном состоянии дел (включая наблюдательные тесты) можно прочесть в обзоре.

Для решения проблемы природы темной энергии применяют разные подходы, в том числе и модели с бранами.

В обзоре обсуждаются основные идеи такого подхода. Перечисляются важнейшие преимущества, даваемые теориями с привлечением бран. Так, например, ускоренное расширение может быть лишь эпизодом в жизни Вселенной, тогда снимаются проблемы, связанные с "большим разрывом".

Современная крупномасштабная структура Вселенной выросла из первоначальных флуктуаций плотности. По данным о распределении галактик очень трудно судить о параметрах флукуаций в ранней Вселенной. Гораздо лучше для этой цели подходят данные, которые можно извлечь из наблюдений реликтового излучения. Именно об этом рассказывает автор в своих лекциях.

Как вы помните, совсем недавно в нескольких экспериментах была зарегистрирована поляризация реликтового излучения. Это чрезвычайно важно, т.к. позволяет "вытащить" принципиально новую информацию. А вот о том, что это за информация, и как ее можно получить, читайте в обзоре.

В обзоре рассказывается о методе, который показал себя очень эффективным при сравнении данных наблюдений по распределению галактик в больших масштабах с предсказаниями различных теорий.

Большой хороший обзор для тех, кто в самом деле хочет разобраться. Обзор с формулами, но тут без них и не обойдешься. Хорошо подобраны рисунки и таблицы. В общем, повторимся, для тех, кто хочет разобраться - полезная вещь!

В этой короткой заметке представлено введение к сборнику материалов конференции "Барионы в гало темной материи". Однако важно указать, что сами материалы доступны в электронном виде. На наш взгляд, это сейчас самый правильный способ. Не стоит каждый раз издавать тиражом всего в 100 экземпляров дорогой малочитаемый том. А вот делать он-лайновые сборники - очень полезно (при этом достаточно положить в Архив всего лишь введение и ссылку). Все это можно только приветствовать.

Отметим также, что материалы многих конференций доступны через сайт pos.sissa.it/.

Новые приборы - в первую очередь рентгеновские спутники - дают много информации по скоплениям галактик. Скопления, в свою очередь, являются важнейшим элементом крупномасштабной структуры Вселенной. А, значит, чрезвычайно важны в современной космологии.Обо всем этом (включая новые физические идеи) и идет речь в обзоре.

В прошлом выпуске мы рассказали об интереснейшей работе Diemand et al. (см. также статью на Гранях.Ру). Данная же работа представляет собой критику этой работы.

В очень короткой заметке, чья суть ясно выражена уже заголовком, авторы делают оценки, которые позволяют им заключить, что обсуждаемые мини-гало темной материи с массой порядка массы Земли будут разрушаться приливным образом за счет тесных сближений со звездами. Т.о. Земля может не проходить периодически через такое мини-гало, а прямо сейчас находиться в приливном хвосте одного из разрушенных мини-гало..

Ответ авторов работы Diemand et al. на критику Zhang et al..

Мур и др. полагают, что Жанг и его соавторы завысили плотность звезд в гало нашей Галактики. Не отрицая в принципе факта воздействия звезд, Мур и др. показывают, что характерное время разрушения мини-гало достаточно велико, чтобы даже потеряв внешние свои части мини-гало сохранило ядро и могло быть наблюдаемо как гамма-источник. Т.е. авторы первоначальной работы ( Diemand et al.) считают, что их основные выводы остаются в силе. которые могли бы разрушать мини-гало.

Исследование окрестностей далекого квазара с помощью Космического телескопа показало избыток объектов вокруг него. Источники эти были отобраны по своим цветовым характеристикам таким образом, что можно полагать, что большинство из них также находится на z порядка 6.

Если это результат будет подтвержден (в первую очередь хотелось бы получить достаточно хорошие спектры объектов, чтобы подтвердить их красное смещение; отбор по цвету все-таки недостаточно надежен для однозначного вывода), то это будет открытием самого далекого из известных элемента крупномасштабной структуры. Пока лишь для одного объекта получен спектр (с помощью телескопа Keck I). Красное смещение оказалось равным 5.970, что подтверждает правильность отбора по цвету.

Потрясающе интересный результат получен в результате численного моделирования! Группа швейцарских астрофизиков считает, что первые структуры во Вселенной имели массу порядка массы Земли (размер был при этом порядка размера Солнечной системы). Они показывают, что при реалистичных предположениях до 10¹⁵ таких образований из темной материи (из нейтралино, в данном случае) должны были сохраниться в гало Галактики. Раз в несколько тысяч лет такое гало должно проходить через Солнечную систему.

Автор полагает, что теория космических струн в применении к космологическим возмущениям плотности является прекрасным примером здорового прогресса в науке. За относительно короткий срок была выдвинута хорошо мотивированная гипотеза. Затем гипотеза была разработана до уровня полноценной теории с четкими предсказаниями. Предсказания были проверены и отброшены. Т.о. за несколько десятилетий теория прошла весь путь "по Попперу" от идеи до мусорной корзины. Оговоримся. Мусорные корзины бывают разные. В данном случае теория сыграла большую роль в развитии космологии (да и не только космологии), поэтому разумеется, не стоит принижать ее значение!

Короткий обзор, посвященный одной из альтернаивных теорий в современной космологии. Основная суть модели состоит в небольшой модификации уравнений Фридмана. Получающаяся плоская Вселенная расширяется с ускорением безо всякого вклада "вакуумного члена". Можно обсуждать различные интерпретации предложенной теории. Например, модель может работать в "мире бран", т.е. в рамках популярной сейчас теории о "жизни на бране".

Конечно, перевод заголовка статьи не вполне адекватен, тем не менее, на наш взгляд, он "catchy" и передает смысл происходящего: нужно именно что разобраться с этим феноменом.

Не будем пересказывать содержание обзора. В нем описаны основные достижения, проблемы и планы, связанные с темной энергией.

Наверное, многим памятна дискуссия, разгоревшаяся после публикации работы Luminet с соавторами в Nature. В этом обзоре он дает сводку результатов (и подходов) связанных с изучением топологии Вселенной по данным о реликтовом излучении.

Предсказания теории первичного нуклеосинтеза можно проверять по данным измерений обилия некоторых элементов. В свою очередь, теория завязана на свойства реликтовых нейтрино. Значит, можно прокинуть мостик от наблюдений обилия элементов к свойствам нейтрино.

Кратко описаны основные методы космологического моделирования методом многих тел (N-body). Поскольку данные по крупномасштабной структуре являются одним из китов, на которых стоит современная космология, советуем ознакомиться с этим обзором.

Фактически все, что нужно знать для анализа анизотропии реликтового излучения, собрано в этом обзоре.

В августе в Корее прошла конференция, посвященная в основном магнитным полям на больших масштабах. Под последними понимаются размеры более мегапарсека, т.е. речь идет о полях в масштабах скоплений галактик, о межгалактических полях и т.д. Информации здесь совсем немного, т.к. поля слабы, и наблюдать их очень непросто. Собственно, автор кратко обсуждает именно селективность наших знаний о крупномасштабных магнитных полях.

Думается, что в ближайшее время появится еще немало статей, направленных в материалы этой конференции.

Основная тема обзора - использование данных по реликтовому излучению в космологии. Кратко описано что и как можно узнать о нашей Вселенной из наблюдений микроволнового фона, описана стандартная модель и рассмотрено, что мы можем ожидать в течение ближайших 10 лет в этой области астрофизики.

Кратко обсуждаются основные кандидаты в темную материю. Рассматриваются в том числе и экзотические, но активно дискутируемые, возможности.

Обзор очень хорошо структурирован, и его всячески можно рекомендовать. Большое количество ссылок поможет найти первоисточники обсуждаемых идей или же важные современные оригинальные публикации по соответствующим вопросам.

Наравне с данными по реликтовому излучению и первичному нуклеосинтезу исследования крупномасштабной структуры являются одним из столпов, на которых стоит здание современной космологии. С теоретической точки зрения рассмотрение моделей образования галактик и их скоплений и сверхскоплений сводится в основном как раз к методу многих частиц (N-Body simulations). В статье проводится обстоятельный обзор данного метода компьютерного моделирования.

Отметим, что появилось еще несколько обзоров, которые будут напечатаны в специальном выпуске Current Science.

Статья о физике частиц, взаимодействующих с конденсатом (т.е. с темной энергией). Данная модель дает целый ряд предсказаний, у нее нет малых параметров, но она, конечно, требует проверки.

Согласно инфляционной теории, начальные квантовые возмущения в момент большого взрыва на стадии инфляции превращаются в очень широкий спектр возмущений: от микроскопических до превышающих (возможно на много порядков) современный размер Вселенной (Хаббловский радиус). Основной идеей данной заметки является утверждение, что сверх-Хаббловские возмущения оказывают вполне наблюдаемое воздействие на космологические процессы в наблюдаемой нами области Вселенной.

[Заметим, что к таким же выводам по данному вопросу пришли около 15 лет назад ряд авторов, например, Л.П.Гришук.]

Авторы изучили эволюции системы доменных стенок в двух, трех И четырехмерных пространствах.

Выпуск 90: Обзоры

Сверхновые типа Ia являются прекрасными стандартными свечами с достаточной для космологических исследований явкостью. С их помощью были проделаны следующие измерения: постоянная Хаббла - H₀=72+/-8 км/с/Мпк (по сверхновым с z<0.1); плотность Вселенной и космологическая постоянная - Ω_Λ=0.72 и Ω_M=0.28 (примерно по 200 сверхновым); возраст Вселенной t=13.1+/-1.5 Gyr (по сверхновым с z=1.0-1.7). Среднее время между образованием звезды и вспышкой ее как сверхновой (типа Ia) составляет примерно 3 миллиарда лет.

В обзоре вы найдете еще много интересного.

В этом обзоре рассмотрены механизмы обогащения металлами в галактиках на средних и больших красных смещениях, включая темпы звездообразования, поглощение пылью, кинематику и химических состав межзвездной среды в галактиках с мощным звездообразованием. На малых красных смещениях z=0-3 темп обогащения металлами составляет ΔZ/Δz=0.18-0.26 dex, что гораздо ниже предсказываемого космологическими моделями на более ранних этапах.

Изучение Миров-на-бране - популярное направление современной космологии, в котором наше 4-мерное пространство-время предполагается вложенным в объемлющее пространство большей размерности. Автор рассматривает только 5-мерные пространства, а основное внимание уделяет свойствам гравитации в этих мирах и особенностям их космологии.

Стандартный сценарий первичного нуклеосинтеза, параметры которого выведены из наблюдений анизотропии реликтового излучения (по данным WMAP) предсказывает определенное обилие изотопов ⁶Li и ⁷Li. При этом обилие ⁷Li примерно на три порядка выше, чем наблюдаемое в самых бедных металлами звездах, а обилие ⁶Li, наоборот, на три порядка ниже, чем в этих звездах.

В обзоре обсуждается возможность разрешения данного противоречия в рамках стандартного сценария первичного нуклеосинтеза.

Короткий обзор, в котором представлены основные космологические модели для мира на бране. Внимание: обзор короткий, но формул много!

Все помнят, какой был резонанс после публикаций первых работ по Большому разрыву. В данной работе авторы представляют новый анализ, продолжающий расчеты Caldwell & Co.

Очень хочется предварить описание результатов фразой в духе "Большой разрыв наступит намного раньше". Да, результаты сводятся к тому, что Разрыв, скажем, Млечного Пути произойдет на 60 миллионов лет раньше, чем по расчетам Caldwell и др. Однако, учитывая, что речь идет о миллиардах лет, беспокоиться не о чем.

Подробнее о модели с Большим Разрывом можно прочесть здесь.

Что такое "космическая струна" - всем хорошо известно. Поэтому об авторе. Киббл - творец космических струн (точнее концепции).

Лекция посвящена некоторому ренессансу. Несколько лет назад считалось, что космические струны полностью "закрыты". Данные (в первую очередь наблюдения космического микроволнового фона) налагают слишком жесткие ограничения на их существование. Однако сейчас Киббл полон энтузиазма и надежд. Связывает он это с двумя работами по гравитационному линзирования.

Во-первых, это наблюдения случая необычного линзирования (Сажин и др. 2003). Одной из возможных интерпретаций как раз является космическая струна. Во-вторых, это наблюдения колебаний яркости у некоторых гравитационных линз (Schild et al. 2004).

Понятно, что автору идеи очень хочется увидеть наблюдательные подтверждения теории. Однако пока рано говорить, что космические струны открыты. Но возрождение интереса к этим объектам может привести к новым открытиям. например, в физике космических лучей сверхвысоких энергий.

Каемся, не уверены, что перевод названия адекватен. Однако статья привлекла наше внимание тем, что всего на пяти страницах доступно изложена концепция одного из типов темной энергии, идея которого была предложена совсем недавно.

Хамелеоны - скалярные поля. Название связано с тем, что масса поля зависит от окружения (как окраска хамелеона). Т.е. вклад хамелеонов в темную энергию изменяется с эволюцией вселенной. Кроме того, даже в данный момент времени масса хамелеона будет зависет от окружающего вещества (т.е., например, на Земле в лаборатории она будет не такой, как в космосе). И именно в этом видят притягательность модели.

Как обычно рекомендуем дисертацию в качестве подробного обстоятельного обзора.

В настоящее время существует проект, целью которого является обнаружение и исследование галактик на z>7 с помощью гравитационного линзирования. В этом случае скопления галактик используются как своеобразный телескоп: масса вещества скопления фокусирует свет, идущий от галактики, лежащей далеко за скоплением. В статье представлены первые полученные результаты.

Результаты сводятся к списку кандидатов. Выявление искаженных изображений далеких галактик на фоне скопления является очень трудной задачей, поэтому авторы подробно (насколько это возможно в материалах конференции) описывают методику отбора.

Самый интересный кандидат - A1835-1916, который, возможно, находится на z=10.

Большой хороший обзор по скоплениям галактик. В основном автор говорит о крупномасштабной структуре и связанных с нею аспектах эволюции Вселенной, а также об образовании первых звезд и галактик.

Отметим также второй свежий обзор: связанный со скоплениями галактик Magnetic Field in Clusters of Galaxies.

Большой обзор по космологии, написанный на доступном уровне. Начинается все с самых азов и заканчивается квинтэссенцией и прочими новомодными моделями.

В пару хорошо прочесть еще один обзор.

Это опять-таки лекции для неспециалистов! Поэтому прочтение обоих обзоров вместе приветствуется. Правда, в этом обзоре уже содержатся некоторые технические (математические) сложности. Он написан для неспециалистов именно в космологии, но в остальном как раз подразумевается более чем хорошая физ-мат подготовка.

Если в гало Галактики есть темная материя, то аннигиляция ее частиц будет давать позитронный поток. Это можно будет наблюдать с помощью космических экспериментов AMS-02 и PAMELA (PAMELA, кстати, создается с участием российских ученых, в частности из МИФИ, и прототип этого аппарата - NINA - уже успешно поработал).

Авторы обсуждают несколько конкретных кандидатов в темную материю и, соответственно, делают некоторые предсказания относительно возможного детектирования позитронного сигнала.

Как ясно из названия, статья рассказывает о том, какие космологические задачи можно решать с помощью SKA. Основной упор делается на то, что всего за год SKA сможет сделать обзор доступной половины неба. Будут получены данные по нескольким миллиардам источников (!). Результаты измерений для миллиарда галактик на красном смещении z<1.5 позволит получить важнейшие данные об их скучивании, т.е. о свойствах крупномасштабной структуры.

Не выделяя в отдельную заметку отметим также статью Probing the Dark Ages with the Square Kilometer Array, посвященную близкой тематике.

С началом XXI века совпало превращение семейства близких Стандартных Космологических Моделей в одну гораздо более консолидированную. Это связано с верификацией данной модели на гораздо более точных астрономических данных. Авторы рассматривают связь базовых физических концепций с современными космологическими моделями. Основные темы? Затронутые в обзоре:

• ОТО и космологические константы;
• Космологический принцип и модель Фридмана-Робертсона-Уокера;
• Хаббловская диаграмма и темная энергия;
• Крупномасштабная структура и темная материя;
• Реликтовое излучение, первичный нуклеосинтез и инфляция.

Прохождение излучения через элементы крупномасштабной структуры (скопления галактик и филаменты) вызывает изменение структуры реликтового фона. Эти изменения охватывают все масштабы, вплоть до квадруполя. Кроме того, после Подобного рассеяния фоновое излучение оказывается поляризованным. Максимум поляризации будет приходиться на масштабы с l=560--20000.

CAPMAP - Cosmic Anisotropy Polarization MAPper. Это наземный американский проект по измерению поляризации космического микроволнового фона. В статье представлены результаты первого сезона наблюдений. Пока есть сигнал лишь на уровне 2-3 стандартных отклонения, т.е. это еще не открытие.

Обсуждаются достижения и проблемы в такой актуальной области современной астрофизики как образование первых структур.

С образованием первых объектов связано много загадок. Хотя мы знаем уже галактики на z=10, тем не менее мы так и не видим самые первые источники излучения. Современная теория считает, что это были массивные звезды, но хочется больше ясности... Мы знаем, что активность квазаров наверняка связана со сверхмассивными черными дырами, и мы видим квазары на красных смещениях 5-7. Однако, непонятно, как черные дыры успели набрать большую массу за столь малый отрезок космической эволюции...

Вопросов много. Многие из них обсуждаются в обзоре.

В лекции рассмотрены фазовые переходы, происходящие в ранней вселенной по мере ее расширения (и соответствующих падений температуры и плотности). Текст наполнен множеством формул, поэтому чтение будет совсем не легким ...

Магнетизм (электромагнетизм) - одно из четырех фундаментальных физических взаимодействий. Однако происхождение магнитных полей в звездах, галактиках и их скоплениях во многом остается открытой проблемой. Что породило начальные магнитные поля? Современные поля возникли из начальных через динамо-эффекты или действовали другие механизмы? На эти и другие вопросы пытается ответить автор данного обзора.

Мэтр астрофизики ХХ века Джереми Острайкер рассказывает о современном состоянии наблюдательной космологии. Рассматриваются изменения, произошедшие с началом "эпохи высокоточной космологии". Рассматриваются вопросы точности определения космологических параметров по наблюдениям анизотропии микроволнового фона и крупномасштабной структуры.

Яркий рентгеновский источник обнаружен с борта Chanda всего в 8" секундах от ядра сейфертовской галактики второго типа NGC 7319. Красное смещение источник (точнее его оптического коунтерпарта) составляет z=2.114, а его рентгеновская светимость, соответственно, L_x=1.5x10⁴⁰ эрг/с.

Наблюдения на телескопе VLN со спектрографом UVES линий железа FeII в спектре квазара Q1101-264 на z=1.839 дало ограничение на переменность постоянной тонкой структуры α: dα/α=(4.3+/-7.8)x10^-6. Наблюдения объекта HE0515-4414 на z=1.15 дало dα/α=(0.7+/-3.1)x10^-6. Эти наблюдения отвергают переменность α и не согласуются со значимым результатом, полученным на телескопе Keck/HIRES: dα/α=(-5.7+/-1.1)x10^-6.

Уран горячее, чем должен быть. Источник этого нагрева неизвестен. Если предположить, что он вызывается аннигилляцией (внутри Урана) частиц темной материи, то получится нижнее ограничение на сечение взаимодействия темной и обычной материи.

До последнего времени каноническим значением среднего временем жизни нейтрона считалась величина t_n=885.7+/-0.8 c. Однако последние эксперименты с ульрахолодными нейтронами, захваченными в гравитационную потенциальную яму, дают немного другой результат: t_n=872+/-1.5 c. Такое незначительное (~1%) изменение времени полураспада нейтрона может иметь существенные последствия для первичного нуклеосинтеза: дело в том, что отношение числа (свободных) нейтронов к числу протонов в момент нуклеосинтеза экспоненциально зависит от указанного параметра.

Насколько сильно меняются вырабатываемые количества ⁴He и ⁷Li и соответствует ли это наблюдениями, обсуждается в данной статье.

Параллельные Вселенные интересуют не только фантастов, но и физиков (и астрономов). И хотя эти заметки названы "философскими", но рассматриваются в них вполне физические вопросы:

• причина тонкой подгонки космологических параметров;
• выбор миров из возможных случайных распределение;
• антропный принцип в параллельных мирах;
• сценарий образования параллельной Вселенной;
• и ряд других.

Антропный принцип является очень популярным способом объяснения некоторых космологических парадоксов. Напомним суть. Если некоторые физические параметры могут принимать различные значения, однако лишь для некоторых из них возможно существование наблюдателей (т.е. нас с вами), то наблюдать мы с вами будем именно такую вселенную, где наше существование возможно.

За последние годы антропный принцип получил некоторое развитие, и в статье вы найдете более продвинутое антропное рассуждение на тему "почему космологическая постоянная именно такова". в следующей статье приводится конструктивная критика антропного принципа....

Критика антропного принципа, приводимая в данной статье, основывается на утверждении о том, что принцип не может дать никаких фальсифицируемых предсказания, а потому не может являться частью науки (очевидно в попперовском понимании этого слова). Статья весьма и весьма интересна. Однако заметим, что все-таки антропный принцип УЖЕ давал верные фальсифицируемые предсказания. Поэтому проблема в том как и в какой области принцип применяется.

В начале 20 века Мах предположил, что инерция любого тела вызвана его взаимодействием с удаленными телами Вселенной, а в пустом мире движение тел были бы безынерционными. Этот принцип плохо сочетается с Общей Теорией Относительности Эйнштейна, но по-прежнему вызывает интерес как у физиков, так и у философов.

В данном обзоре принцип Маха рассмотрен с точки зрения современной физики.

Частицы темной материи очень слабо взаимодействуют с обычным веществом, иначе бы их уже давно обнаружили и исследовали. До сих пор не ясно, какой именно сорт частиц (или сорта) образуют темное вещество и, соответственно, в какие специфические для данных сортов частиц реакции они могут вступать. Но все модели предсказывают, что "темные" частицы будут рассеиваться на обычном веществе (протонах, нейтронах, электронах и составленных из них ядрах и атомах). Еще одной сложностью поиска подобных частиц, является наличие почти изотропного и почти стационарного их фона, который надо выделить на фоне тепловых и прочих шумов детектора.

В целом ряде экспериментов (как законченных, так и планируемых) обнаружение темной материи было либо основной целью, либо побочной возможностью.

Таблица завершенных и продолжающихся экспериментов

А сам обзор очень интересный и понятный.

Вот вполне научный пример построения альтернативной космологической теории, в которой скорость света меняется со временем (с возрастом Вселенной). Рекомендую прочитать эту статью всем, интересующимся гравитацией, как с ортодоксальных, так и с альтернативных позиций. Правда в этой статье достаточно сложная математика (как и в других статьях данного направления).

Простейшая, стандартная модель первичного нуклеосинтеза (Big Bang Nucleosynthesis =BBN) предполагает наличие 3 сортов нейтрино и отсутствие существенной асимметрии электронных нейтрино. При таких предположениях в этой модели остается только один параметр: отношение числа барионов к числу фотонов η. Зная зависимость количества первичных нуклидов (D, ⁴He, ⁷Li, ³He) можно попытаться определить значение η. Но определить количества первичных нуклидов не просто: попадая в звезды некоторые из них они выгорают, а межзвездная среда (с первичными элементами) засоряется (ветром тех же звезд). В не стандартных BBN-моделях больше свободы и параметров. Все это рассматривается в обзоре, объем которого рассчитан на небольшую пешеходную прогулку.

Описывается проект SNAP: The Supernova / Acceleration Probe. Идея состоит в наблюдении большого числа далеких сверхновых первого типа (Ia) с помощью специализированного двухметрового космического телескопа. Проект должен отнаблюдать несколько тысяч на красных смещениях до 1.7. Эти данные позволят получить существенно более точные параметры темной энергии.

Обзор по темной энергии для неспециалистов можно найти в свежей работе А. Долгова Problems of vacuum energy and dark energy.

Идея о том, как определить постоянную Хаббла (H) по наблюдениям одной космологической гравитационной линзы, была высказана около 20 лет назад. Тогда это был новый независимый от имеющихся шкал расстояний метод определения данного космологического параметра. Кроме того предположения, требуемые для проведения подобного эксперимента, вносили достаточно малую погрешность в величину H. Сегодня постоянная Хаббла определена несколькими независимыми методами, в том числе и по ряду гравитационных линз.

В данной работе исследована линзированная система CLASS B0218+357, содержащая радиотихую галактику. Для получения H используется информация только о положении наблюдаемых изображений галактики относительно линзы, расстояние между двумя самыми яркими изображениями которой составляет 334 mas. Постоянная Хаббла, полученная по этой линзе, равна:

Очень короткая заметка в трудах конференции. Мы выделяем ее потому, что уже в абстракте компактно и четко перечислены основные элементы и трудности в моделировании процесса формирования галактик и скоплений, а также возможные пути разрешения этих проблем.

Трудности связаны с правильным учетом охлаждения газа за счет излучения и нагрева газа за счет обратного влияния образующихся звезд. Для воспроизведения наблюдающихся свойств галактик необходим какой-то дополнительный механизм нагрева. Возможно, он связан с активностью галактического ядра.

Подробно рассматривается одна из альтернатив инфляции. Данная модель основывается на весьма нестандартной физике. Разумеется, обсуждаются пути экспериментальной проверки правильности предложенной модели.

См. также вторую свежую статью этого автора, посвященную альтернативной теории гравитации: "Modified Gravitational Theory and Galaxy Rotation Curves" (gr-qc/0404076)

Антропный принцип гласит: "существование во Вселенной такой сложной и хрупкой физической системы как человек, а также необходимых для его естественного возникновения условий, накладывает на свойства окружающего нас мира очень жесткие ограничения" (Формулировка наша).

Теперь вернемся к статье: в окружающем нас мире наблюдается хорошо развитая крупномасштабная структура (стенки/войды, (сверх)скопления галактик, просто галактики - в одной из которых мы и живем). Но развиваться такая структура могла только в мире, где плотность вещества превышала плотность темной энергии (Лямбда-члена). Рост крупномасштабной структуры практически остановился в последние несколько миллиардов лет, а в будущем он будет еще слабее.

Такой же эффект оказывает на рост структуры масса космологических нейтрино: если суммарная масса трех сортов нейтрино будет превышать 1-3 эВ, наблюдаемая крупномасштабная структура просто не возникнет.

А теперь посмотрим причем здесь антропный принцип: предположим, что плотность темной энергии (значение Лямбда-члена) и массы нейтрино меняются в различных частях Вселенной. [Здесь речь идет об очень удаленных частях Вселенной и об очень медленном изменении значения указанных величин в пространстве. На масштабах порядка горизонта нашего мира и даже на в несколько порядков бОльших, указанные параметры остаются постоянными.] Будем предполагать, что эти два параметра меняются случайным образом и независимо друг от друга. Какова вероятность получить то сочетание параметров, которое наблюдается в нашей локальной Вселенной?

Вот это можно подсчитать с помощь антропного принципа. Мы можем положить вероятность реализации определенного сочетания космологических параметров пропорциональной числу наблюдателей, присутствующих в областях вселенной с такими значениями параметров. Эту вероятность можно представить, как произведение трех сомножителей:

1. собственного объема данной части Вселенной (скорость расширения которой и, следовательно, объем зависят от величины Лямбда-члена и массы нейтрино);
2. количества галактик в единице объема (этот параметр зависит от скорости роста возмущений плотности);
3. числа наблюдателей в каждой галактике.

Последний из сомножителей авторы просто положили пропорциональным числу звезд в галактике, т.е. ее массе. (Таким образом они выбросили основную часть ограничений, которые можно вывести собственно из существования человека, но авторы не биологи, а астрофизики.) Первые же два члена можно вычислить теоретически, что и было сделано в статье.

Выводы: самое хорошее согласие с наблюдениями достигается при ненулевых массах нейтрино (2-9 эВ).

Некоторые современные теории элементарных частиц утверждают, что кроме нашего мира, в котором все тела состоят из известных нам фотонов, протонов, электронов и т.д. в этой же самой Вселенной может существовать еще один, такой же по разнообразию свойств мир, построенный из других частиц, которые называют "зеркальными" (отсюда "зеркальное вещества" и "зеркальная вселенная"). Набор зеркальных частиц и их взаимодействия между собой могут быть такими же (строго или приближенно) как в нашем мире или же могут совершенно от них отличаться. Основной особенностью зеркальных частиц является то, что с нормальным веществом они взаимодействуют либо только гравитационно, но это очень жесткое ограничение, после введения которого остается совсем мало интересной физики. Поэтому в последнее время при рассмотрении зеркальных теорий дополнительно предполагают наличие (слабого) смешивания обычных и зеркальных частиц. Это означает, что при некоторых условиях зеркальные нейтрино или (как в этой статье) фотоны могут превращаться в соответствующие обычные частицы и наоборот. Никакое другое взаимодействие между обычным и зеркальным веществом невозможно (т.е. мы его не можем даже напрямую увидеть).

Если зеркальное вещество во своим (внутренним) свойствам похоже на наше, то из него будут образовываться галактики (зеркальные), в них звезды, а массивные зеркальные звезды будут заканчивать свою эволюцию взрывами сверхновых (в зеркальном мире). Причем обычные и зеркальные галактики будут скорее всего совпадать (оба сорта вещества будут расположены в общей гравитационной потенциальной яме), а отдельные звезды - располагаются независимым образом.

При взрыве зеркальной сверхновой выделяется поток энергии, в основном в нейтрино и фотонах. Часть этих зеркальных фотонов может превратиться в обычные. А возникающая "на пустом месте" сверхмощная вспышка излучения может объяснить некоторые наблюдаемые в космосе интересные феномены.

Авторы статьи приводят три таких явления:

• "Великий Аннигиллятор" - источник позитронов в центре Галактики, наблюдаемый по аннигиляционной линии 511 кэВ;
• гамма-всплески и
• сверхновые.

А вообще статья очень простая и прозрачная.

Очень красивая модель додекаэдральной Вселенной со сложной топологией (может быть слишком красивая, для того чтобы быть верной), предложенная для объяснения некоторых свойств анизотропии реликтового излучения, обнаруженных в эксперименте WMAP, предсказывает существование "кругов-на-небесной-сфере", в которых температура реликта ведет себя одинаковым образом.

Круги-на-небе с совпадающим поведением анизотропии реликта
(рисунок из работы astro-ph/9801212)

Эти круги искали, но не нашли (см. astro-ph/0310233). Однако идея слишком хороша, чтобы отказываться от нее так просто: в работе astro-ph/0403036 было сделано утверждение, что из-за движения Земли (и Солнца, и Галактики) относительно реликтового излучения (со скоростью примерно 1000 км/с) круги превращаются в эллипсы, из-за чего они и не были обнаружены.

⇒

Так вот: по-видимому, эта работа не верна. Более тщательное рассмотрение, проделанное в данной статье, показало, что форма кругов не изменится (они останутся правильными кругами), но зато от движения Галактики зависят их размеры и положения центров на небе.

То есть, не смотря на ошибку, общий вывод статьи astro-ph/0403036 не изменится: круги могли не найти из-за указанных искажений. И у гипотезы додекаэдральной Вселенной еще есть шанс выжить.

Небольшой обзор по инфляционной космологии. Его главная особенность в том, что он написан Аланом Гусом - одним из "отцов-основателей" Инфляции.

В обзоре рассмотрено современное состояние нейтринной космологии: от момента отсоединения нейтрино от вещества и существования стерильных нейтрино, до эффектов, проявляющихся в крупномасштабной структуре и реликтовом излучении. Особое внимание автор уделяет "измерению масс" нейтрино по космологическим данным.

Идея этой статьи очень проста: излучение, представляющее собой сумму потоков от источников с чернотельными спектрами с разной температурой, само чернотельным не является. А мы наблюдаем реликтовое излучение из движущейся системы отсчета, в результате чего появляется дипольная анизотропия с амплитудой прядка 10^-3. Следовательно, в спектре реликтового излучения, наблюдаемого в широком поле зрения, будет искажено, типичные отклонения будут составлять несколько десятков нанокельвинов. Интересно, что данное искажение можно использовать для контроля взаимной калибровки разных частотных каналов в будущих экспериментах по измерению анизотропии реликта, для которых указанная чувствительность будет реальной.

На ранних стадиях эволюции Вселенной в большом количестве должны были образовываться монополи (топологические дефекты скалярных полей). Этот вывод следует почти из всех моделей элементарных частиц. Но сегодня монополи не обнаружены. Куда же они подевались? Предложение авторов: их поглотили первичные черные дыры. Основную роль в очистке Вселенной от монополей должны были сыграть черные дыры с массами 10⁶-10⁹ г.

Около месяца тому назад в статье (astro-ph/0403025) было сообшено об открытии первой галактики с z=10 (см., например, статью на www.astronet.ru). Этот результат был получен на первом пробном этапе программы поиска линзированных объектов с z>7. В этой короткой статье дано гораздо более подробное описание данной программы поиска, ее теоретических основ, инструментов, на которых она проводится, и некоторых ее результатов.

В наших обзорах уже несколько раз упоминались статьи, рассматривавшие эту тему: диполь и квадруполь реликтового излучения имеют аномально низкую амплитуду. Автора данной статьи не могут объяснить их величину, но высказывают определенные сомнения:

• Диполь и квадруполь кореллируют друг с другом. Их взаимная ориентация не является случайной, т.к. их плоскости почти совпадают.
• Плоскости диполя и квадруполя почти ортогональны эклиптике.
• Не случайной (т.е. маловероятной) оказывается и их ориентация относительно диполя реликта (т.е. относительно направления движения Солнечной системы относительно поверхности последнего рассеяния).

Следа направо: квадруполь, октуполь и сумма трех первых гармоник. Пунктиром показана плоскость эклиптики.

Интересно.
(Интересно, взаимная ориентация направления движения Солнца во Вселенной и плоскости эклиптики, т.е. земной орбиты, тоже не случайны:?)

За последние 2-3 года было сделано несколько попыток измерения поляризации реликтового излучения. Самая удачная - с борта WMAP, но даже ему не хватило для этого чувствительности. Серьезные измерения этого параметра начнутся с запуском "Планка". А теория уже есть, и она предсказывает достаточно много интересного.

Результаты экспериментов MACHO (по микролинзированию) позволяют утверждать, что число гравитационных линз не может объяснить все количество невидимых барионов. Но это только вывод, а в статье подробно рассмотрено как он был получен.

Еще одна идея в которой полученные спутником WMAP данные по анизотропии реликта интерпретируются в рамках модели со сложной топологией. Только в этот раз топология оказалась конической, а кривизна Вселенной - о отрицательной. Очень интересно! (Рекомендуем прочитать и постараемся написать подробнее.)

Возможно обнаружена очень далекая галактика на красном смещении 10. Отметим, что все-таки результат нуждается в подтверждении. Более подробно можно прочесть здесь

Некоторое время назад для объяснения наблюдений WMAP была высказана идея о там, что наша вселенная может иметь конечные размеры и обладать сложной и очень необычной (додекаэдральной) топологией (см. astro-ph/0310253 или, подробнее, на astronet.ru). Следствием этой гипотезы было существование на небе 6 пар кругов диаметром примерно 70^o, вдоль которых анизотропия реликта ведет себя одинаковым для каждой пары образом. Такие круги уже искали, но не нашли (astro-ph/0310233).

Авторы данной статьи показывают, что из-за движения наблюдателя относительно реликтового излучения (точнее относительно поверхности последнего рассеяния) круги оказываются искажены из-за эффекта Допплера и аберрации света. Для Земли это искажение составляет примерно 0.14^o, следовательно, методы выявления кругов, работающие с максимальным разрешением, доступным WMAP (или с еще более детальными картами), давали бы неверный результат.

У Вселенной со сложной топологией еще остается шанс выжить.

В последнее время на разных форумах от разных людей поступали вопросы так или иначе связанные с антропным принципом. Современные разработки этого подхода связаны с концепцией мультиверса. В данной статье дается короткий обзор этой проблематики.

Это обзорная лекция, прочитанная на школе NATO ASI, делится на две части. В первой из них обсуждается необходимость темной материи и представлены самые популярные на сегодня кандидаты на эту роль: нейтрино, аксионы, нейтралино, WIMPs и другие. Во второй части рассмотрены различные экспериментальные способы поиска тяжелых слабовзаимодействующих частиц (WIMPs=weakly interacting massive particles): прямое их детектирование (по механическому воздействию) и регистрация их распада.

Всего несколько дней, как вышла статья Pello et al. (astro-ph/0304025), в которой говорилось об открытии галактики на z=10, как появляется данная работа которой их этого обнаружения делают выводы.

А выводы таковы: поскольку красное смещение галактик измерено по спектральной линии, которая была отождествлена с Lα, то вещество на z=10 было уже ионизовано (реионизовано). В противном случае излучение в этой линии было бы полностью поглощено нейтральным водородом, лежащим на луче зрения.

В этой статье речь идет не о доменных стенках, а об одномерных возмущениях плотности ("блинах Зельдовича"), которые возникают при нелинейном нарастании начальных возмущений плотности. Если в это начальное вещество было вморожено магнитное поле, то поле усиливается из-за сжатия вещества и возникают "магнитные космические стенки", о которых идет здесь речь.

По далеким сверхновым первого типа можно отслеживать темп расширения Вселенной. С помощью Космического телескопа удалось увидеть еще 16 сверхновых на красном смещении больше 1. Это большой шаг вперед. Из семи самых далеких сверхновых типа Ia шесть описано в данной работе.

Новые результаты согласуются с общепринятой плоской моделью, где 70 процентов плотности приходится на темную энергию. Важно, что удалось показать, что предложенные модели с эволюцией сверхновых или с поглощением за счет пыли можно теперь отбросить. Кроме того, можно наложить важные ограничения на параметры эволюции самой темной энергии.

Напомним, что сейчас для доказательства существования темной энергии в принципе можно и не привлекать данные по сверхновым, достаточно результатов по реликтовому излучению и по крупномасштабной структуре. Это важно, т.к. существовали серьезные сомнения в том, что исследования сверхновых не имеют каких-либо систематических неопределенностей. Однако новые данные, приведенные в этой статье, позволяют говорить о том, что неопределенности малы, и сверхновые являются важным и точным инструментом исследования Вселенной.

Данные наблюдения подтверждают принятую сегодня космологическую модель: теперь мы видим, что сейчас и на z=0.7 Вселенная расширяется ускоренно, а при z=1.2-1.5 - еще с замедлением.

Гравитационное линзирование еще один метод для определения космологических параметров. В богатом скоплении Abell 2218 наблюдается столь большое число событий гравитационного линзирования (на отдельных галактиках), что эти параметры можно определять только по ним. Параметры оказываются такими:

Конечно, эти данные на противоречат независимым (и более точным) результатам WMAP.

Вопрос о топологии Вселенной всегда был популярен. В последнее время некоторая активность наблюдалась в связи с данными спутника WMAP, а особенно в связи с работой Люмине и др.

В этой статье авторы дают краткий обзор проблематики и основных результатов. В качестве более популярного изложения можно прочесть статью на Астронете.

Процессы типа распада адронов, испарения или аннигиляции реликтов предыдущих эпох (микроскопических первичных черных дыр или тяжелых частиц) происходящие во время первичного нуклеосинтеза могут существенно повлиять на его результаты, в частности на количество образующихся изотопов лития (⁶Li и ⁷Li). Детальному рассмотрению такого влияния (на основе численного моделирования процессов синтеза) и посвящена данная статья.

Определить возраст квазара прямым методом достаточно затруднительно. Поэтому их делят на молодые и старые по наблюдаемым линиям химических элементов: если в спектре квазара наблюдается Fe K скачок, а отношение числа атомов железа и кислорода Fe/O в 2-5 раз превышает Солнечное, то квазар считается "старым", поскольку окружающее его вещество заметно обогащено тяжелыми элементами, возникающими в ходе эволюции звезд. Молодые квазары и квазары с неизвестными возрастами (слишком слабые, чтобы произвести необходимые спектральные наблюдения) известны даже на z>6. А вот самый далекий старый квазар - APM 08279+5255 был недавно обнаружен на z=3.91. Из этого факта авторы дают ограничения на космологические параметры Вселенной (особенно сильные для экзотической модели с переменным во времени Lambda-членом), хотя сам факт открытия такого квазара, вероятно, более важен и интересен.

Разумеется, из года в год Андрей Линде делает обзорные доклады по инфляции, и, соответственно, появляются обзорные статьи. На наш взгляд, его обзоры - самые удачные. Дело даже не только и не столько в том, что это "инфляция из первых рук". Просто ему удалось выработать некоторый стиль, который позволяет относительно доступно рассказать о сложной идее.

Те, кто читал предыдущие обзору, могут обратить внимание только на "струнную" часть данной статьи. Всем прочим советуем внимательно прочесть статью целиком (возможно не один раз).

Мы уже очень подробно писали о некоторых типичных заблуждениях, касающихся космических горизонтов. Писали как раз на основе работ Тамары Дэвис. И вот появилась ее диссертация, целиком посвященная этим вопросам. Там детально разобрано много важных примеров. Всем всячески ее рекомендуем.

Мы неоднократно писали и будем писать о попытках лабораторной регистрации частиц темной материи (в качестве введения см. статью Мартина Риса ниже). В данном случае статья представляет собой короткий обзор по поиску нейтралино.

Кроме того, что Мартин Рис - сэр, кроме того, что он является одним из самых цитируемых (или самым?) астрофизиков в мире, он еще и хороший популяризатор (посмотрите его книжки, например, на Amazon.com или еще какой-нибудь аналогичной системе). Соответственно, он умеет доступно и квалифицированно рассказывать об астрономии и физике. В данном случае - читайте рассказ о темной материи.

Очередной обзор по наблюдательной космологии. Его особенность состоит в критическом настрое автора, который выискивает возможные проблемы и систематические ошибки.

Построено трехмерное (!) распределение массы для сверхскопления A901/2, находящегося на красном смещении z=0.16. Такой потрясающий результат достигнут благодаря изощренному анализу данных о слабом линзировании далеких источников на этом скоплении. Разумеется, основной вклад в массу дает темное вещество, а потому распределение массы по сути отражает распределение именно темной материи.

Лекции по теории космологических возмущений.

Если бы Вселенная изначально была строго однородной, то наблюдаемой структуры сейчас не существовало бы. Не было бы и нас с вами. Считается, что появление крупномасштабной структуры связано с малыми начальными возмущениями. Свойства этих возмущений можно изучать, например, по данным о микроволновом реликтовом фоне.

В лекциях описывается современная теория космологических возмущений. Изложение идет на очень высоком (т.е. сложном) уровне.

Существует интересная альтернатива "темной энергии", предложенная в работах Двали, Габабадзе и Поррати. Суть ее состоит в том, что, если мы живем на бране, то гравитоны могут "утекать" с нее в основной объем (bulk) - т.е. в дополнительные измерения. Это приводит к тому, что на больших (космологических) масштабах закон тяготения будет немножечко иным. Предсказания модели вполне конкретны, и их можно пытаться проверять. Например, по данным об образовании крупномасштабной структуры. Собственно этим и занялись авторы рассматриваемой статьи.

Они показывают, что если динамика расширения Вселенной объясняется таким "бегством" гравитонов, то имеется вообще говоря значимое, но не драматическое, расхождение с наблюдаемыми параметрами крупномасштабной структуры. Поскольку противоречие обнаруживается всего лишь на уровне двух стандартных отклонений, то необходима дальнейшая работа, в том числе и по уточнению предположений, сделанных авторами данной статьи.

Кроме самостоятельного интереса оригинальных результатов диссертация может быть полезна тем, кто хочет разобраться в современных данных о динамике расширения Вселенной и в их интерпретации.

В статье объединены три лекции, прочитанные на школе по физике элементарных частиц. Лекции рассчитаны как вводные, но для аспирантов по специальностям физика элементарных частиц и теория струн. Так что космология-то дается с азов, зато для тех, кто хорошо знает математику и физику.

Инфляционная модель на сегодняшний день является наиболее стандартной и общепринятой. Однако, ей есть несколько альтернатив. Одна из самых раскрученных - модель экпиротической/циклической Вселенной. И Сергей Павлюченко в своих обзорах, и мы неоднократно об этой модели упоминали. Здесь можно прочесть краткое изложение.

Во многих современных теориях "постоянные не являются постоянными". Такие известные константы как, постоянная Планка, скорость света, гравитационная постоянная могут изменяться, например в ходе космологической эволюции. Разумеется, изменения могут быть лишь ничтожными. Для попыток обнаружить изменения постоянной Планка и/или скорости света очень подходит известная постоянная тонкой структуры. Основная идея состоит в исследовании спектров далеких квазаров и сравнении их с лабораторными спектрами (у нас в стране этой тематикой активно занималась группа Варшаловича и Левшакова в Санкт-Петербурге).

В диссертации, как обычно, детально рассказывается о методах, истории и т.п. Дается много ссылок.

Обзор истории исследований темной материи. На наш взгляд тема эта довольно интересная. Задумайтесь, открытие того, что вселенная на 90 процентов состоит из темного "нечто" - одно из самых поразительных за последние лет 30. А вот Нобелевку за это не дали и не дадут, потому как это результат коллективного труда разных ученых, использовавшихся разные методы и подходы. Безусловно, почитать про это очень интересно.

Еще одна статья Эйнасто. На этот раз оригинальная, а не обзорная. Описываются результаты по поиску скоплений и сверхскоплений в современных обзорах. Приводятся новые изображения крупномасштабной структуры Вселенной. Описываются особенности скоплений и сверхскоплений на разных красных смещениях, в разном окружении и в разных частях неба.

Вильчек, будучи известным ученым (две статьи в первой сотне топсайтных работ по физике высоких энергий!), известен и как автор интересных коротких докладов/обзоров. Это один из них.

Статья посвящено современному состоянию, проблемам и перспективам фундаментальной теоретической физики и отчасти космологии.

Божий замысел, антропный принцип, случайное совпадение, отражение каких-то неизвестных законов природы, ....? В Природе много совпадений, объяснить которые сложно (на русском можно посмотреть книгу Геометрия, динамика, Вселенная, а также старую книгу Розенталя "Элементарные частицы и структура Вселенной" и его же обзоры в УФН). Мартин Рис рассуждает о некоторых из них (в том числе и в терминах мультиверса, статью о котором можно найти на Астронете).

SPOrt - The Sky Polarization Observatory (Обсерватория поляризации неба).
Мы неоднократно писали об этом проекте, т.к. в него вовлечены российские ученые и сам аппарат будет установлен на МКС.
Основное назначение эксперимента - изучение поляризации космического излучения (в первую очередь в приложении к исследованию реликтового фона). Наблюдения должны начаться в 2006 г. и продолжатся два года.
Авторы обсуждают современное состояние аппарата ("начинку" удалось существенно улучшить по-сравнению с первоначальным вариантом проекта). Кроме того, читатели найдут рассуждения о возможных результатах в свете последних достижений в изучении реликтового излучения.

Коротко и очень доступно изложены некоторые успехи и проблемы современной космологии. Желающие узнать больше, могут воспользоваться списком литературы, который рассчитан на широкую публику (правда, англоязычную).

Более техническое рассуждение о космологических параметрах можно найти в статье How many cosmological parameters? Кроме того, появилась интересная заметка о крупномасштабной структуре Complexity in cosmic structures.

Космологические параметры можно с высокой точностью определять не только по анизотропии реликтового излучения, как было сделано год назад по данным WMAP, но и по распределению в пространстве галактик, только надо измерить достаточно большое их число, как в обзоре SDSS. Вот какими эти параметры получились:

Конспект трех лекций по наблюдениям микроволнового реликтового излучения.

Реликтовое излучение - один из главных источников информации в космологии. Как хорошо известно, сейчас на орбите функционирует американский спутник МАР. Через несколько лет будет запущен крупный европейский аппарат Планк. Кроме того, на Земле работает целая армия различных детекторов (включая установленные на аэростатах). Поэтому есть прогресс и в технике, и в обработке данных, ну и собственно в космологии.

Автор начинает с самых-самых азов, но надо отметить, что речь идет в основном о технике (радиоэлектронике и т.п.). Очень рекомендуем посмотреть цветные слайды по ссылке.

Первичный (в Большом Взрыве) нуклеосинтез и реликтовый фон (точнее его анизотропия) имеют долгую и сложную историю совместного существования в стандартной космологии. В ходе становления этой модели было достигнуто общее согласие между предсказываемыми и наблюдаемыми обилиями легких элементов. Однако, последние высокоточные измерения анизотропии реликтового излучения, в частности на спутнике WMAP, позволили независимо построить него существенно более точную модель.

Автор данного обзора рассматривает основные источники неопределенностей в моделях первичного нуклеосинтеза (ими оказываются неопределенности в лабораторных измерениях сечений ядерных реакций) и пытается частично восполнить их, воспользовавшись атомными данными и результатами измерений реликта.

Войды - это гигантские пустоты, в которых фактически нет ярких галактик. Имеющиеся немногочисленные "звездные острова" обычно располагаются ближе к границам войдов, а центральные области совсем избегаются галактиками.

Авторы используют данные по 245,591 галактикам до красного смещения z порядка 0.2. Найдено 289 войдов с радиусом более 10-12 Мпк. Они составляют примерно 40 процентов объема Вселенной.

Природа темной материи является одной из основных загадок современной астрофизики. Зеркальная темная материя - одна из реальных альтернатив. Во время одного из недавних докладов Зураба Бережиани я (С.П.) задавал ему вопрос о том, считали ли они образование крупномасштабной структуры в рамках своей модели зеркальной темной материи. Зураб ответил, что они работают над этим. И вот - статья.

Проведенный анализ позволяет наложить важные ограничения на параметры модели с зеркальным темным веществом.

Подробнее об этом направлении можно прочесть в кандидатской диссертации Паоло Чиарчелути.

Крупномасштабные (космологические) магнитные поля оказываются интересными астрофизикам, космологам и физикам элементарных частиц. В обзоре приведены наблюдательные о магнитных полях в масштабах галактик, их скоплений и сверхскоплений. Детально обсуждаются противоречия в этих данных и возможные пути из разрешения. Обращаю внимание на объем обзора: 146 страниц.

Численное моделирование - важнейший инструмент в космологических исследованиях. Существует много различных подходов к "созданию вселенной в пробирке". Соответственно, необходимо сравнивать разные подходы монополизм и отсутствие свободного компетентного обсуждения науке противопоказано).

Авторы (известнейшие специалисты в своей области) сравнивают два численных кода, основанных на разных методиках. Обсуждаются причины несколько различающихся результатов работы двух программ.

Дается короткий обзор современного состояния исследований космологической постоянной и стоящих перед учеными проблем. Предлагается возможный путь решения этих проблем. Кроме того предлагается космический эксперимент, призванный исследовать поведение энергии вакуума в гравитационном поле.

Согласно всем имеющимся на сегодняшний день данным во Вселенной присутствует значительное количество темного вещества. По всей видимости это некие элементарные частицы, проявляющие себя в первую очередь в гравитационном взаимодействии. В силу последнего обстоятельства темная материя важна для образования структуры во Вселенной.

Темная материя доминирует по массе в большинстве крупных галактик. По сути галактики погружены в гало темной материи. В обзоре автор последовательно и доступно описывает современные наблюдательные данные по свойствам темной материи в галактиках. Обсуждаются нерешенные проблемы. Дается исторический обзор.

Филаменты искались по обзору Las Campanas redshift survey (LCRS). Размер самых длинных из них составляет 50-80 мегапарсек. Более длинные структуры оказались статистически незначимыми.

Кратко суть: авторы полагают, что в данных по далеким сверхновым им удалось найти указание на изменение уравнения состояния темной энергии.

Обычно многие ставят знак равенства между "темной энергией" и "космологической постоянной". Строго же говоря, последнее подразумевает неизменность во времени. Если же авторы данной работы правы, то темная энегия изменяется с расширением Вселенной.

См. также работу Espana-Bonet et al. "Testing the running of the cosmological constant with Type Ia Supernovae at high z"(hep-ph/0311171).

Полупопулярное короткое эссе на тему стоящих перед космологией проблем. Пиблс выделяет шесть пунктов, работа над которыми, по его мнению, может привести к существенному продвижению в нашем понимании того, как устроена Вселенная:
1. Изучение гравитации.
2. Наблюдательные данные по космологической постоянной.
3. Физика космологической постоянной.
4. Анализ некоторых "совпадений".
5. Физика темной материи.
6. Физика очень ранней Вселенной

На самом деле стоит прочитать статью, чтобы понять, что стоит за этими пятью пунктами (наш перевод здесь не очень удачен, т.к. не отражает всех поставленных в каждом пункте проблем).

Очень простая и красивая идея: мы наблюдаем далекие сверхновые типа Ia и видим, что они несколько слабее, чем должны были бы быть во Вселенной расширяющейся согласно моделям Фридмана. И мы делаем вывод, что Вселенная расширяется ускоренно. Но снижение светимости может быть связано с тем, что часть фотонов по пути к нам превратились в другие частицы - аксионы. (Примерно такое же явление приводило к недостатку нейтрино от Солнца на Земле и закончилось открытием смешивания различных сортов нейтрино.) Строгим доказательством смешивания может стать обнаружение систематической разницы между фотометрическими расстояниями (определяемыми по светимости далеких объектов) и угловыми расстояниями (определяемыми по угловому диаметру далекого объекта).

[Замечание: Вероятно эта красивая идея все-таки не верна, поскольку ускорение расширения Вселенной независимо подтверждается и по чито космологическим данным.]

Хороший богато проиллюстрированный обзор по межгалактической среде. Много исторических отступлений и феноменологии, что конечно же облегчает чтение и понимание.

В последние годы появляются новые интересные экспериментальные данные по межгалактической среде и ее эволюции, а это теснейшим образом связано с образованием структур во Вселенной, с появлением первых звезд и квазаров ... Т.е. с самыми "горячими" темами в современной внегалактической астрономии. Поэтому такие обзоры сейчас более чем актуальны.

Напомним, что данные по крупномасштабной структуре - это один из четырех китов, на которых покоится современная наблюдательная космология. С теоретической точки зрения структура исследуется методом численного моделирования. Автор обсуждает пути развития этого направления в ближайшие годы. Важным здесь оказывается не только и не столько увеличение мощности компьютеров, а новые наблюдательные данные, которые позволяют точнее задавать начальные условия.

По объединенным данным последних обзоров пекулярных скоростей галактик (SMAC, SC, EFAR и др.) восстановлена структура крупномасштабных движений, на расстояниях до 100 Мпк (на этом расстоянии средняя скорость движения галактик составляет 350+/-80 км/с). Полученная картина показана внизу. Получившаяся структура удовлетворяет предсказаниям современной CDM космологической модели.

Крупные скопления галактик окружает очень горячий газ, его температура определяется условием равновесия в мощном гравитационном поле скопления. Часть фотонов реликтового излучения, проходя сквозь такие облака, рассеиваются на энергичных электронах и перемещаются из микроволновой области в рентгеновскую. А результате в радиодиапазоне вокруг скопления будет наблюдаться недостаток микроволновых фотонов, т.е. понижение температуры реликтового излучения. Это и есть эффект Сюряева-Зельдовича.

Построением микроволновых карт скоплений галактик в течение 2001 и 2002 годов занимался установленный на южном полюсе телескоп Viper (с помощью массива болометров ACBAR). Карты двух скоплений показаны ниже, эффект Сюняева-Зельдовича виден "невооруженным глазом".

Карты скоплений 1E0657-56 и Abell S1063 на частоте 150 ГГц. Изменение температуры реликтового излучения приведено в микрокельвинах.
Карты яркого рентгеновского скопления 1E0657-67 (z=0.299) на частотах 150, 210 и 275 ГГц.

Последняя карта взята из еще одной работы того же научного коллектива:
(astro-ph/0311263) P.Gomez et al.
Наблюдения эффекта Сюняева-Зельдовича на массивных скоплениях галактик (Sunyaev-Zeldovich Observations of Massive Clusters of Galaxies)

Что такое эффект Сюняева-Зельдовича модно прочесть в предыдущей заметке. А здесь показана картина, открывшаяся астрономам в после проведения ряда радио обзоров.

На нижней картинке изображено поведение микроволнового фона, на верхней - реальная картина, наблюдаемая при высоком разрешении. Их разность, т.е. практически все детали на верхнем изображении, проявление эффекта Сюняева-Зельдовича на далеких скоплениях галактик.

Отличный обзор, посвященный первым звездам и квазарам.

Первые (очень массивные - более чем в 100 раз тяжелее Солнца) звезды образуются на красных смещениях z=20-30. Первые квазары появляются чуть позже - на z=10. Именно таковы выводы, получаемые из численного моделирования. Они находятся в разумном согласии с данными наблюдений. Однако, последних пока недостаточно. Сейчас планируется несколько наземных и космических проектов, которые смогут "пролить свет на первый свет".

В обзоре речь идет в основном о моделировании рождения первых звезд. "На пальцах" описаны основные процессы и параметры. С этой точки зрения обзор очень удачный, на наш взгляд. Квазарам уделено значительно меньше места, но основные проблемы кратко описаны.

Более 100 ссылок помогут читателю найти необходимую дополнительную информацию.

Около половины барионов во Вселенной должны находится в теплом или горячем газе в межгалактическом пространстве. Обнаружить это вещество очень нелегко. Оно должно проявлять себя в виде деталей в спектрах далеких галактик. Авторы этой работы изучали рентгеновский спектр сейфертовской галактики, полученный на Чандре.

Исследователи в самом деле обнаружили сильную спектральную деталь, которую они связывают с теплым/горячим межгалактическим газом. Это наблюдение подтверждает расчеты, согласно которым существуют волокна такого газа. Химический состав это вещества может заметно отличаться от солнечного.

Вот так! Ни больше, ни меньше. Карта простирается от окрестностей нашей планеты до космического реликтового излучения (по сути имеется ввиду "поверхность последнего рассеяния", само-то излучение есть и вокруг нас) и включает в себя новые данные (пояс Койпера, SDSS etc.).

Читайте об этом отдельную АНКУ.

Автор рассматривает различные проверяемые альтернативы темной материи в галактиках и скоплениях галактик. Показано, что многие из них могут быть благополучно отброшены. Особое внимание уделено MOND-MODified Newtonian Dynamics.

Большие обзоры красных смещений галактик - важное достижение современной наблюдательной астрономии. В частности, это важный инструмент современной космологии. Именно о этом, а также о развитии данного направления исследований, и рассказывается в обзоре.

Очень короткий обзор по попыткам непосредственной (лабораторной) регистрации частиц темной материи. По сути сам обзор занимает менее 5 страниц, где перечислены основные типы детекторов и приведены примеры действующих (или уже отработавших) установок.

Мы много раз писали об определении космологических параметров по данным последних экспериментов, включая Слоановский цифровой обзор неба (SDSS) и спутник WMAP, изучающий реликтовый фон. Тегмарк и соавторы из команд SDSS и WMAP представляют по-видимому наиболее полное на сегодняшний день исследование.

Не будем вдаваться в детали - они приведены в статье (а также в сопутствующих работах, о которых чуть ниже). Приведем результаты:
постоянная Хаббла: 70 км/с/Мпк
плотность вещества: 0.3
масса нейтрино: <0.6 эВ.

Авторы детально описывают параметры, модели, которые они используют и т.п., сопровождая это понятными иллюстрациями.

В отдельной статье "The 3D power spectrum of galaxies from the SDSS" описываются результаты Слоановского обзора по исследованию крупномасштабной структуры на базе измерений 205,443 галактик. Опять же внимательно исследуются возможные источники ошибок и неопределенностей. Это большая статья, содержащая 40 рисунков. один из которых мы приводим.

На рисунке приведено распределение >67000 галактик вблизи экваториальной плоскости. Цвет кодирует абсолютную звездную величину.

Упомянем здесь же статью Бонда и др. "Cosmic microwave background snapshots: pre-WMAP and post-WMAP". В ней, как ясно из названия, речь идет о наблюдениях микроволнового (реликтового) фона до и после WMAP. По сути это обзор. Авторы также выводят основные космологические параметры.

Возможно, не лишне упомянтуь и работу "Morphology of Mock SDSS Catalogues", в которой данные SDSS используются для изучения сверхскоплений.

Важным объединяющим моментом всех этих работ является создание согласованной космологической картины (см. также АНКУ "Карта Вселенной").

Описаны результаты последнего полета балонного эксперимента Archeops по измерению микроволнового излучения. Кроме, естественно, космологических результатов, описаны и другие. Особый интерес представляет подробная карта диффузного субмиллиметрового излучения в плоскости нашей Галактики (напомним, что при построении полной карты реликтового фона приходится вычитать вклад Галактики, а это совсем непростое дело).

Карта Галактики на волне 353 ГГц.

Если вы придумали "сумасшедшую" схему мироустройства, то вам сразу надо задуматься над возможностью проверки вашей теории. Причем важно не только, чтобы ваша теория объясняла все то, что и другие. Важно найти критический тест: что смогло бы разделить проявления разных структур. В этой работе автор рассматривает один из вариантов бранного мира Рандалл-Сандрам. Показано, как будущие эксперименты смогут различить живем ли мы в соответствующем мире бран или нет.

Очень интересная и важная статья! Она содержит "педагогический" разбор широко распространенных заблуждений относительно расширения Вселенной.

Расширение Вселенной - явление настолько необычное и странное, что тут легко запутаться. Короткий вопрос коллег показал, что в головах астрофизиков и правда существует путаница, описанная в статье. В первую очередь речь идет о вопросе: "Можно ли наблюдать галактики, удаляющиеся от нас быстрее скорости света?" Правильный ответ - "да". Надо покаятся, что и мы внесли вклад в распространение заблуждений. Успокаивает лишь приведенный в статье список, где перечислены наиболее "громкие" ссылки (включая книги и статьи Дэвиса, Лиддла и др.), где также говорится о принципиальной невозможности наблюдения галактик, чья скорость удаления от нас (связанная с расширением Вселенной) певышает скорость света.

Очень советуем прочесть и разобраться!

Это вводная лекция, которая призвана достаточно популярно обрисовать взаимосвязи между физикой микромира и космологией. На самом деле, это скорее обзор по космологии, где особое внимание уделено проблемам, которые могут иметь отношение к микромиру (темная энергия, космические лучи сверхвысоких энергий и т.п.).

См. также вторую статью Эллиса "Cosmic Connections".

Хаббл подтвердил свой закон разбегания галактик по наблюдениям близких объектов местной группы галактик (r<3 Мпк). Позже, когда были измерены расстояния и красные смещения гораздо более далеких галактик, выяснилось, что это подтверждение было случайным: пекулярные скорости близких к нам галактик намного превышают скорости систематического Хаббловского удаления. Таким образом, обнаруженная Хабблом зависимость на малых расстояния отражает не общее расширение Вселенной, а структуру местного потока галактик.

В данной работе проведено моделировании движений галактик местной группы и показано, что в прошлом "постоянная Хаббла"определенная по этим галактикам была бы существенно больше ее истинного значения.

Отношение скорости к расстоянию ("постоянная Хаббла") для некоторых галактик местной группы в прошлом

Космологические наблюдения последних нескольких лет (в первую очередь продолжающийся эксперимент WMAP) дают серьезные ограничения на параметры нейтрино: в первую очередь на число легких нейтрино и на их массы (в зависимости от числа).

Крайне интересная статья: наша Вселенная может иметь нетривиальную топологию. В этом случае одни и те же ее области мы наблюдаем в нескольких местах на небе, что и объясняет крупномасштабные корреляции температуры реликтового фона. Но об этом надо писать гораздо подробнее.

А вот эта статья утверждает, что большинство топологически нетривиальных моделей может быть отброшено, по крайней мере для топологических шкал меньших 24 Гпк.
astro-ph/0310233 Neil J. Cornish et al. Ограничения на топологию Вселенной (Constraining the Topology of the Universe)

По данным Слоановского цифрового обзора неба получены вириальные оценки масс черных дыр более чем в 12000(!) квазаров с 0.1<z<2.1. Эти массы лежат в интервале от 10⁷M_o до 3x10⁹M_o, т.е. не превышают массы самых больших черных дыр, наблюдаемых в центрах галактик. Более того, болометрическая светимость квазаров не превосходит эддингтоновский предел, соответствующий оценкам масс находящихся в них черных дыр.

Отдельное исследование выборки квазаров с 1.9<z<2.1 показало, что большинство черных дыр с M>3x10⁸M_o существовало уже тогда.

Распределение 1069 квазаров c 1.9<z<2.1 по абсолютной звездной величине. Черная гистограмма показывает аналогичное распределение подмножества квазаров, чья масса превышает указанный на рисунке порог.

Первыми (после рекомбинации вещества во Вселенной) мощными источниками ультрафиолетового излучения стали массивные звезды Первого Поколения. Вокруг таких звезд образовывались ионизационные фронты, отделявшие область вещества ионизованного звездой от окружающей нейтральной среды. По мере удаления фронта от звезды режим его движения изменялся. Расчеты проделанные авторами показывают, что примерно 95% ультрафиолетового излучения покидали окрестности звезд.

Как показано в данной статье, такие вехи в истории образования галактик, как рождение первых звезд или полная реионизация межгалактической среды, происходят в разные моменты времени в разных областях Вселенной. Этот разброс объясняется тем, что в некоторых из этих областей галактик больше, а в некоторых меньше. И он почти на порядок величины превышает получавшиеся ранее оценки, согласно которым повторная ионизация должна была проходить быстро.

Подобный разброс момента полной ионизации вещества в различных точках Вселенной может объяснить некоторые свойства карликовых галактик, но одновременно вызывает много новых вопросов.

Проекты поиска далеких сверхновых ведутся уже несколько лет, зарегистрировано несколько десятков таких событий (0.3<z<1) - теперь можно приступить к статистической обработке всего множества зарегистрированных явлений.

В данной работе был выполнен следующий анализ - для различных эмпирических законов звездообразования во Вселенной (показанных на рисунке) была оценена задержка между образованием звезды, из которой возникла сверхновая, и моментом взрыва. Даже в общем случае этот интервал оказывается довольно велик: порядка или более 1 млрд.лет, для закона звездообразования Мадау получается оценка >1.7 млрд.лет (на 95% уровне значимости), для закона Ланцетта в котором звездообразование на больших z существенно выше - >2.5 млрд.лет.

Эмпирические законы звездообразования во Вселенной: (слева) закон Мадау - максимальный темп звездообразования приходится на z=1.5-2; (в центре) закон Ланцетта - темп звездообразования растет с z, до z~2 - быстро, затем - медленнее; (справа) закон Кови-Стейделя с постоянным темпом звездообразования при z>2.

Еще одна статья тех же авторов на близкую тему:

astro-ph/0309797 Частота вспышек сверхновых типа Ia в скоплениях галактик при z<1: приложение к происхождению сверхновых и источникам железа в скоплениях (The Type-Ia Supernova Rate in z < 1 Galaxy Clusters: Implications for Progenitors and the Source of Cluster Iron)

Мы неоднократно писали о работах Фута и компании, и вот, по словам автора, дается педагогический обзор соответствующих проблем.

Для одиннадцати сверхновых на красных смещениях z=0.36-0.86 с помощью камеры широкого поля WFPC-2 Хаббловского телескопа были получены очень точные кривые блеска. Данные по этой группе сверхновых были обработаны независимо и они подтверждают полученные ранее (по другим далеким сверхновым) данные об ускоренном расширении Вселенной. А будучи объединены с более ранними данными проекта "Космология по Сверхновым" (Supernova Cosmology Project) эти результаты дают следующие оценки космологических параметров:

(Первая пара +/- представляет собой статистическую погрешность,
второе число - систематическая ошибка с отождествленными источниками.)

Новая выборка имеет гораздо более точные цвета и позволяет существенно точнее учитывать поглощение света в галактиках, где происходили вспышки Сверхновых.

Более подробные данные и рисунки с высоким разрешением к данной работе можно найти на сайте http://supernova.lbl.gov.

MAXIMA (Millimeter wave Anisotropy eXperiment IMaging Array) - баллонный эксперимент по измерению анизотропии микроволнового фона на частотах 150, 240 и 410 ГГц с угловыми разрешениями от 10' до 5^o. Комбинированная чувствительность 16 болометров MAXIMA составляет примерно 40 микроК/с^1/2. В 1999 году было произведено два запуска аппарата (в северном полушарии), общая длительность наблюдений в которых составила 8.5 часов. За это время была сделана микроволновая карта примерно 300 кв.град неба.

MAXIMA, а также ряд других баллонных и наземных экспериментов (BOOMERANG, QMASK, DASI) предвосхитили результаты космического эксперимента WMAP (а по измерениям с высоким разрешением превосходят их до сих пор).

В данном обзоре приведено систематическое описание и изложение результатов эксперимента MAXIMA.

Блок приемников (болометров) MAXIMA.

Дополнительная информация, карты, построенные MAXIMA, спектр мощности анизотропии доступны на сайте проекта http://cosmology.berkeley.edu/maxima/.

См. также статью "Archeops: an instrument for present and future cosmology" (astro-ph/0309349), посвященную другому проекту.

Довольно давно Грищук и Зельдович написали работу о том, как неоднородность Вселенной на масштабах много больших размеров ее нынешнего горизонта сказывается на анизотропии реликтового излучения. Этот эффект связан с тем, что по мере увеличения размера горизонта (из-за расширения Вселенной) в него проникают возмущения плотности с масштабами, которые раньше не могли наблюдаться и, таким образом, Вселенная "немного чувствует" то, что расположено за ее пределами. Неоднородность на сверхкрупных масштабах сказывается на амплитуде квадруполя (самой низшей гармоники) реликтового микроволнового фона.

Если же теперь взять спектр анизотропии реликта, построенный по наблюдениям WMAP, то можно получить нижний предел масштаба загоризонтной неоднородности распределения вещества во Вселенной. Эта оценка оказывается в 3927 большей размеров нынешнего горизонта (при уровне значимости равном 95%). [Прим.: Отметим, что амплитуды трех наинизших гармоник анизотропии реликтового фона считаются аномально низкими настолько, что для объяснения этих фактов пытаются привлекать "новую физику". Из-за этого, возможно, будут возникать проблемы с непосредственным применением результата Грищука и Зельдовича.]

Небольшая популярная по сути статья. Очень легкая для чтения. Поэтому рекомендуем.

Из-за применения новых технологий в наблюдениях в наблюдательной космологии началась новая эпоха, одна из самых успешных в ее истории. В общем это еще один достаточно интересный и не слишком сложный обзор. В виду ясности изложения крайне рекомендуем его неспециалистам.

Для более подготовленных читателей упомянем свежайший обзор WMAPing the Universe: Supersymmetry, Dark Matter, Dark Energy, Proton Decay and Collider Physics. В этой объемной работе авторы обсуждают ограничения на суперсимметричные модели, даваемые новыми космологическими наблюдениями, в первую очередь полученными на спутнике WMAP.

Сенсация начала 2003 года - данные по анизотропии реликта, полученные WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) - показали нам, что вещество во Вселенной было повторно ионизовано при z~20 (породив равную 0.17+/-0.04 оптическую толщу по Томпсоновскому рассеянию). Существенную роль в реионизации должны были сыграть звезды первого поколения (популяции III). Но часть излучения этих звезд должна дойти до нас напрямую (в ослабленном и покрасневшем виде). Эти источники должны породить специфическую анизотропию в фоновом инфракрасном излучении на угловых масштабах порядка десятков минут. При "удачном стечении обстоятельств" анизотропия инфракрасного излучения от звезд популяции III (z~10-20) на угловых гармониках l~1000 будет превышать анизотропию от близких галактик (z~1) и может быть зарегистрирована современными приборами.

Вклад различных источников в спектр мощности инфракрасного фона: сплошные синие линии - звезды популяции III (оптимистическая (A) и пессимистическая (B) оценки), красные сплошные линии - фон галактик на различных красных смещениях, пунктирные линии - чувствительности различных приборов и спутников.

Инфляция пока не имеет прямых наблюдательных подтверждений, но косвенных уже достаточно много, чтобы относиться к этой теории более чем серьезно. Теория струн выглядит очень привлекательно с теоретической точки зрения. Возможно, что ее развитие приведет к созданию некоторой общей теории, которая сможет собрать воедино кусочки современной картины мира. Поэтому есть основания надеяться, что в струнной теории должна появляться инфляция. На эту тему есть множество работ. В своей статье группа авторов, включающая Ренату Каллош и Андрея Линде, детально рассматривает эту проблему.

Основной вывод не очень оптимистичен: обычно недоучитываются некоторые детали, которые оказываются критичными. Поэтому пока рано говорить о том, что в теории струн естественным образом возникает инфляция, требуется некоторая подгонка параметров. Но авторы выражают надежду, что это не непреодолимая трудность, и пока подгонка не выглядит слишком натянутой.

Перевод названия не вполне дословен, однако хорошо передает суть. Авторы развивают свою модель, в которой Вселенная как бы пробуждается из метастабильного т.н. эйнштейновского состояния, после чего следует инфляция и далее обычный стандартный сценарий.

Собственно, в стандартном сценарии все более-менее хорошо до инфляции (даже, можно сказать, до инфляции включительно). Но что было до? Привлекательной выглядит идея тем или иным способом избежать сингулярности. В рамках многих моделей на уровне теорем доказана неизбежность сингулярности, но есть и другие варианты. В частности, если вселенная закрыта, то сингулярности можно избежать. Современные измерения дают параметр плотности 1.02+/-0.02. С одной стороны это сильный аргумент в пользу плоской модели, и не зря она наиболее популярна. С другой стороны такой результат позволяет "протащить" как открытую, так и закрытую модель. Последнюю возможность и исследуют авторы.

Лекция может служить введением в проблемы эволюции Вселенной на самых ранних этапах ее существования и в фундаментальные физические процессы, действующие в это период: физику элементарных частиц, теорию великого объединения и общую теорию относительности. Особый упор в данном обзоре сделан на инфляцию и квантовые инфлатонные поля. Рассмотрены также вопросы интерпретации анизотропии реликтового излучения и будущие перспективы теории, в первую очередь "в свете" темной материи и теории струн.

Большой детальный обзор о лабораторных поисках темной материи, в первую очередь на установке DAMA в подземной лаборатории Гран Сассо (Италия). Хотя в общем-то мало кто сомневается в существовании темной материи, но пока ее "не потрогают руками", окончательной ясности не будет.

Мрачная эпоха - это время от z=1000 (красное смещение реликтового фона) до момента появления первых звезд (и, возможно, квазаров). Т.к. в эту эпоху не было ярких источников, то мы очень мало знаем о ней. Напоминаем, что статьи для Science пишутся на достаточно популярном уровне, а потому у всех есть шанс узнать из этой работы кое-что новое о времени, когда звезды еще не зажглись.

Топологические дефекты - очень простые объекты. Если в природе существует поле, потенциал которого (зависимость энергии от амплитуды) имеет вид "бутылочного донышка" или "мексиканской шляпы", с локальным максимумом в центре, окруженным кольцевым минимумом,

Типичный потенциал поля, приводящий
к образованию топологических дефектов.

то может произойти следующее: пока температура Вселенной (т.е. средняя энергия всех частиц) велика по сравнению с центральным максимумом, среднее значение поля равно нулю (из-за симметричной формы потенциала). По мере остывания частицы начинают чувствовать максимум и, в конце концов, должны оказаться в одной из точек кольцевого минимума. В достаточно удаленных друг от друга причинно-независимых частях Вселенной поле "падает" в разные точки кольца, в результате чего естественно возникают ситуации, подобные показанные на рисунке: вокруг топологического дефекта направление вектора поля пробегает все возможные значения, а в самом дефекте поле "не знает куда ему падать".

Образование топологического дефекта - космической струны -
при фазовом переходе и структура поля вокруг него.

Существование подобных полей предсказывается многими моделями элементарных частиц. Подобные дефекты возникают не только в ранней Вселенной, но и при различных фазовых переходах.

В настоящее время различные независимые данные наблюдений указывают на то, что наша Вселенная "плоская". С использованием данного результата, обрабатывая и комбинируя данные слоановского цифрового обзора неба (SDSS) и спутника WMAP, авторы получают новые аргументы в пользу существования темной энергии.

В обзоре описываются основные наблюдательные факты, свидетельствующие в пользу существования темной материи. Автор пытался излагать в достаточно доступной, но строгой форме ("педагогической" по его определению). Видимо, это ему удалось.

В свое время Стивен Вайнберг написал знаменитую популярную книжку "Первые три минуты" (она переводилась и на русский язык, а недавно была переиздана). Этот обзор написан более строгим языком, поэтому все аспекты эволюции Вселенной в него не вместились, места хватило только на первичный синтез элементов (правда обзор еще охватывает в семь раз больший интервал времени).

Как и сколько синтезируется дейтерия, гелия-3 и -4, лития-7? Как эти величины связаны с космологическими параметрами? Какие ограничения на их основе можно сделать? На сколько надежно? - Вот основные вопросы, рассматриваемые в данном обзоре.

Эта статья частично перекликается с препринтом astro-ph/0306431, аннотация которого была опубликована в 48-м выпуске нашего обозрения.

Поведение самых низких мультиполей анизотропии реликтового излучения необычно. В данной статье подмечены три интересные особенности:

1. Квадруполь реликтового излучения ниже ожидаемого из теории. Случайное отклонение такой величины имеет вероятность реализации 1/20.
2. Октуполь тоже мал. Вероятность случайно реализации октуполя 1/20 (совпадение вероятностей, действительно, чисто случайно).
3. Наблюдается очень близкое расположение осей квадруполя и октуполя, вероятность случайной реализации которой 1/60.

Однако наблюдаемые свойства получают естественное объяснение в модели Вселенной с более сложной - тороидальной - топологией с радиусом свертки равным примерно половине радиуса горизонта.

Карта анизотропии реликтового излучения по данным WMAP (вверху),
ее квадруполь (в середине) и октуполь (внизу).

Дополнительные сведения можно найти на сайте авторов http://www.hep.upenn.edu/~angelica/topology.html.

Недавно мы писали о попытках объяснить ускоренное расширение Вселенной с помощью модифицированной гравитации. В данной короткой заметке авторы показывают, что это очень непросто. Более того, их заключение состоит в том, что требуемые параметры противоречат многим хорошо установленным фактам.

Без всяких объяснений просто цитирую автора: Мы рассмотрели космологические данные (анизотропию реликта, сверхновые типа Ia и крупномасштабную структуру) и пришли к выводу, что в рамках простой линейном модели уравнения состояния темной энергии нашу Вселенную ожидает один из трех возможных вариантов будущего:

1. бесконечное расширение в конечный момент времени не ранее 7 млрд. лет от сегодняшнего дня [подробнее см. "Большой разрыв"];
2. бесконечное ускоренное расширение Вселенной при доминировании темной энергии;
3. диссипация темной энергии в будущем, после чего Вселенная будет бесконечно расширяться по фридмановскому закону a(t)~t^2/3.

C выводами автора можно спорить или сомневаться в их точности, но столь "разнообразное" будущее говорит о том, сколь еще велики неопределенности в данной области науки.

Авторы критически рассматривают идею о том, что ускоренное расширение Вселенной может быть связано не с темной энергией, а с модифицированной гравитацией. Интересное заключение, к которому они приходят, состоит в том, что в случае модифицированной гравитации (объясняющей наблюдаемое ускорение) будут заметные эффекты на масштабах существенно меньших Хаббловского (вплоть до Солнечной системы). Кроме того, рост космологических возмущений плотности в случае модифицированной гравитации будет более медленным. Наблюдения самого ближайшего будущего (данные по космологическим сверхновым и крупномасштабной структуре - для возмущений, две миссии к Меркурию - для Солнечной системы) дадут или очень серьезные (убийственные?) ограничения на модифицированную гравитацию как объяснение ускорения расширения Вселенной, или же дадут "положительный эффект" - т.е. будут зарегистрированы предсказанные МГ эффекты.

Очень часто космологию ранней Вселенной представляют как какую-то смесь математики и философии (плюс немножко религии по вкусу). Примерно так оно и было лет эдак .... (авторы обзора тогда еще не родились). Сейчас все большее и большее значение приобретают наблюдения. Модели надо проверять! Именно этим и занимаются авторы данной статьи. Конкретно, речь идет о проверке хаотической инфляции в модели Рандалл-Сандрам (отметим, что фактически идея, использованная Рандалл и Сандрамом, была ранее предложена Мерабом Гогберашвили, см. об этом также в обзоре Рубакова (2001)).

фото Лизы Рандалл оказалось найти гораздо проще, чем фото Рамана Сандрама, наверное нам понятно почему...

Авторы проводят сравнения предсказаний теории для разных параметров с данными WMAP и 2dF (об этом обзоре мы писали в прошлом выпуске). Результаты говорят о том, что параметры квадратичного потенциала могут быть сильно ограничены уже существующими данными. По сути авторы хотят сказать, что в простом варианте такая теория уже начинает противоречить наблюдениям. Чувствуется, что с запуском спутника Планк теоретикам станет еще сложнее...

Общим местом стало рассуждение о том, что в последние 10-20 лет в космологии имеет место наблюдательный бум: многочисленные (наземные, баллоные и космические) эксперименты по наблюдению реликтового излучения, наблюдения объектов на больших красных смещениях, изучение крупномасштабной структуры ... Одним из важных проектов самого последнего времени является 2dF (что означает "двухградусное поле") обзор красных смещений. В ходе работы проекта получены красные смещения для 221414 источников (в основном это, разумеется, галактики). В статье представлены окончательные результаты проекта (см. также Астрономические картинки дня от 14 июня 2000, и 4 сентября 2001).

Обзор современной космологии для физиков. Кратко затронуты все основные проблемы: как решенные, так и нерешенные. Темная материя, синтез элементов, динамика расширения и т.д. Несмотря на то, что обзор написан для физиков, никаких сложных формул там нет. Поэтому статью можно рекомендовать всем, кто следит за развитием науки о Вселенной.

Статьи на тему об изменении фундаментальных констант со временем регулярно появляются среди препринтов astro-ph, gr-qc и в некоторых других разделах arXiv.org. Чаще других в последние несколько лет обсуждается вопрос о переменности (или постоянстве) постоянной тонкой структуры . Этот интерес вызван появлением нового метода обнаружения такой переменности - через измерение отношения длин волн дублетов некоторых спектральных линий. Этот метод был предложен и впервые применен группой астрофизиков из Санкт-Петербургского Физико-Технического Института, а затем получил широкое распространение.

Однако измерение спектров далеких квазаров не единственный способ следить за изменением со временем. Оказывается светимость сверхновых типа Ia в максимуме уменьшается при увеличении . Планируемый сейчас космический эксперимент SNAP, который должен обнаружить и измерить светимость большого числа космологических сверхновых, сможет определить изменение постоянной тонкой структуры с точностью порядка 10^-2. (Правда по квазарам постоянство этой величины проверено с точностью лучше 10^-4:).

Смотрите также препринт astro-ph/0306483, который посвящен измерению переменности постоянной тонкой структуры спектральным способом на десятиметровом телескопе Кек.

Небольшой обзор по магнитным полям на больших масштабах. Основная проблема в этой области: откуда взялись первичные магнитные поля? Мы знаем, как можно усилить поле (придуманы разные динамо-механизмы). Но надо, чтобы было что усиливать. Собственно, статья посвящена различным механизмам генерации первичного поля. Для нефизиков читать будет непросто, зато для физиков будет интересно.

Впервые анизотропия реликтового излучения была измерена примерно 10 лет назад в экспериментах COBE и Реликт. Оба этих эксперимента проводили наблюдения всего неба, т.е. позволили определить самые низшие мультиполи (диполь, квадруполь и т.д.). Многочисленные последующие эксперименты проводили измерения на небольших участках неба, и низшие гармоники были для них недоступны. Следующей миссией, которая смогла померить низшие мультиполи, стал лучший на сегодняшний день эксперимент WMAP (мы много о нем писали в последние полгода).

Неожиданным результатом WMAP оказалось очень малая амплитуда нескольких самых низких мультиполей, т.е. Вселенная, которую мы видим, в наиболее крупных масштабах (несколько меньше или сравнимых размером горизонта ~10²⁸ см, но не превышающих его!) оказалась гораздо однороднее, чем мы могли ожидать.

Следует заметить, что наиболее низкие мультиполи, соответствующие самым большим угловым масштабам на небе, имеют наименьшую статистическую значимость. Это утверждение достаточно просто объяснить - для самых низких гармоник на небе можно выделить всего несколько независимых площадок соответствующего углового размера, в этом случае флуктуация сигнала в одной из них может заметно повлиять на значение амплитуды для данного мультиполя в целом.

Вопрос о том выходят ли результаты WMAP за пределы достоверности современных моделей или нет - интенсивно обсуждается в последние месяцы. Данная работа Эфстафио - одна из них. Его заключение - для объяснения амплитуды низших мультиполей привлекать новую физику не требуется.

Теоретические спектры амплитуды анизотропии реликтового излучения и данные WMAP. В статье обсуждается поведение трех самых левых точек.

Однако его оппоненты с этим не согласны - см., например, работу Кесдена и др. (astro-ph/0306597) в которой они приходят к противоположным выводам.

Безусловно, лучшие популярные статьи пишутся крупными авторитетными учеными, имеющими опыт и талант популяризаторства. Острайкер и Штейнхард безусловно относятся к их числу. Данная статья (без опознавательных знаков) представляет собой популярный обзор, посвященный темной материи. Авторы начинают с самого начала, с азов, продвигаясь постепенно к основной теме статьи:"как по данным о галактиках можно получить важную информацию о свойствах темной материи".

(Стивен Вайнберг - классик современной космологии. Его книга "Гравитация и космология" долгие годы была лучшим учебником по космологии (она очень хороша и сегодня, но только в отношении классических разделов этой науки), а его брошюра "Первые три минуты" была научно-популярным бестселлером.)

Окружающий нас мир неоднороден в малых (по космологическим меркам) масштабам. Причина этого в том, что в далеком прошлом во Вселенной существовали небольшие возмущения. (Эти возмущения существовали "всегда" они восходят к квантовым флуктуациям на момент Большого взрыва.) Возмущения могли быть трех принципиально различных типов: плотности вещества (адиабатические), скоростей частиц (вихревые) и гравитационного потенциала (тензорные гравитационные волны). По мере расширения Мира вихревые возмущения убывают быстрее всего и на сегодняшний день не должны давать сколь-нибудь заметных проявлений (например в анизотропии реликтового излучения). Наблюдения этому теоретическому утверждению не противоречат. Адиабатические и тензорные моды должны присутствовать и сегодня. Согласно теории адиабатические моды существуют на любых угловых масштабах, а гравитационные волны (тензорные моды) только на достаточно крупных. Отношение вкладов адиабатических и тензорных мод на низких мультиполях важный и интересный космологический параметр.

В данной заметке выведена аналитическая формулы для затухания тензорных мод в мире заполненном, свободными нейтрино. Получен ряд интересных соотношений.

Всем советуем прочитать эту статью. По сути это отредактированная стенограмма доклада на конференции, посвященной 60-летию Стивена Хокинга. Стиль изложения замечательный: с шутками и лирическими отступлениями. Гус, будучи одним из основателей теории инфляции, детально и интересно рассказывает об истории этих событий, происходивших около 20 лет назад. Можно непосредственно ощутить многие особенности работы "на линии фронта".

Вторая часть статьи посвящена новой работе Борде, Виленкина и Гуса, в которой они показали, что по крайней мере наиболее простые модели инфляции, будучи "вечными" в будущем, все-таки требуют "начала" в прошлом.

Некоторая часть работы, как следует из названия, посвящена первичным возмущениям (эта была проблема первой теории, предложенной Гусом, в дальнейших работах - прежде всего статьях Линде - эта проблема была решена). Т.о. более "продвинутым" читателям может быть интересно прочесть свежую оригинальную работу "Cosmological Perturbations in a Big Crunch/Big Bang Space-time", посвященную проблеме космологических возмущений.

Изучение собственно температурных флуктуаций реликтового излучения за последнее десятилетие продвинулось очень далеко. Конечно, дальнейшее повышение точности таких экспериментов принесет еще много интересного, но качественно новой информации космологи ожидают от наблюдений поляризации микроволнового фона. В распределении поляризации по небу можно выделить ортогональные моды (E и B). Первая из них (E) связана с начальными адиабатическими возмущениями плотности, а вторая (B) - с гравитационными волнами. Однако, при проведении процедуры разделения мод могут возникнуть сложности. Одна из них обсуждается в данной статье: если распределение поляризации измерено не на всем небе, а только на каком-то его участке (это типичная ситуация для большинства экспериментов по измерению флуктуаций реликта), то E и B моды не удается разделить "чисто". В этом случае более слабая B-мода может оказаться очень сильно искаженной.

Распределение E-моды поляризации
в горячем пятне реликтового излучения

Короткое описание основных результатов работы баллонного эксперимента Археопс (Archeops). Статья начинается с короткого введения, посвященного реликтовому излучению. Затем описывается сам эксперимент. Это охлаждаемые гелием приборы, аналогичные тем, что будут установлены на спутнике Planck. Вторая половина статьи посвящена результатам наблюдений. Археопс получил спектр мощности реликтового фона от l порядка 10 до l порядка 300. Т.е. хорошо прописался первый пик, что находится в прекрасном согласии с данными других экспериментов. Основной задачей было прописывание спектра от 10 до 100, чтобы связать данные COBE на малых l с данными множества наземных и баллонных экспериментов на l больше 100.

Как определить постоянную Хаббла? Для этого надо разделить скорость с которой далекая галактика удаляется от нас на расстояние до нее. Скорость измеряется просто и точно - по красному смещению спектральных линий. Процедура определения расстояния гораздо сложнее. Классическая шкала расстояний состоит из многих частей - расстояния до самых близких звезд, затем до более далеких и ярких, потом до самых ярких, таких как цефеиды и Сверхновые, которые можно обнаружить в других галактиках. Но каждый шаг вносит свою погрешность, в результате чего ошибка в расстоянии до удаленной галактики может оказать достаточно большой.

Гравитационное линзирование на галактиках и их скоплениях позволяет измерять расстояние до источника излучения минуя промежуточные шаги. Для этого необходимо измерить разницу времен прихода сигнала от разных изображений источника. Для этого, конечно, необходимо, чтобы линзируемый объект был переменным. Идея подобных измерений была предложена давно, с момента открытия первых гравлинз интерес к ней не исчезает. В настоящее время временная задержка измерена уже для 10 гравитационных линз.

Временная задержка не единственная величина, необходимая для получения расстояния или постоянной Хаббла, еще необходимо знать распределение вещества в гравитационной линзе (или задать какую-то ее модель). Разница оказывается довольно сильна - при изотермическом распределении вещества (которое соответствует плоским кривым вращения галактик) авторы дынной статьи получили значение постоянной Хаббла H₀=48+/-3 км/c/Мпк, а для более концентрированных к центру галактик с гало из темной материи при постоянном отношении масса/светимость - значение H₀=71+/-3 км/c/Мпк. (Оба значения получены по одной и той же выборке линз.) Второе из указанных значений H₀ совпадает с полученными другими способами, первое - существенно ниже.

Смотри также статью Кумпанса astro-ph/0306216.

Долгое время в вопросе о ходе формирования галактик друг с другом конкурировали две теории: теория фрагментации утверждала, что сначала газ (вещество) собиралось очень крупные облака (из-за плоской формы из назвали "блинами"), эти облака затем из-за гравитационной неустойчивости распадались на части из которых и образовывались галактики. Причем крупные галактики в среднем появлялись быстрее и раньше, чем мелкие. Теория иерархического скучивания описывала противоположное направление эволюции - от мелких газовых облачков (которых наблюдаются в Лайман-альфа-лесе) - к карликовым галактикам, а от них - к крупным массивным спиралям.

Наблюдения с Хаббловского телескопа нашли подтверждение второй теории, на красных смещениях z~3 иерархическая "сборка" галактик из мелких частей наблюдается напрямую.

Короткий обзор без формул, но с множеством картинок про то, как в лабораториях ищут частицы темной материи, какими они могут быть, и что такое, в частности, суперсимметричная темная материя. Занимательной информации в статье немного. В основном "шершавым языком плаката" рассказывается о конкретных экспериментах (как работающих, так и планирующихся) и об их результатах (результат, как известно, нулевой, есть только верхние пределы. Однако, деятельность эта абсолютно необходимая, т.к. пока частицы темной материи "не поймают за бороду и не засунут в пробирку", мы не сможем быть окончательно убеждены в правильности многих космологических теорий).

См. также следующую статью, посвященную той же тематике.

Скорее всего частицы, составляющие темную материю, будут достаточно (или очень) массивными и слабо взаимодействующими с обычным веществом. (С этим утверждением согласно большинство космологов и астрофизиков.) Для класса этих частиц была даже придумана специальная аббревиатура, отражающая их феноменологические свойства, WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles - Слабо Взаимодействующие Массивные Частицы). До сих пор не открытые суперсимметричные партнеры обычных частиц, которым посвящен данный обзор, вполне подходят на это роль.

Такие частицы можно искать "косвенным" образом - по реакциям в которые они вступают (для каждого типа WIMPs будут характерны свои реакции) или "прямым" методом - по механическому воздействию этих тяжелых частиц на детектор.

Сравнение прямых и непрямых методов регистрации, результаты проводимых экспериментов и перспективы будущих - вот основная тема обзора.

В последнее время проблема изменения констант (в первую очередь постоянной тонкой структуры) привлекает все большее внимание теоретиков. Связано это, по всей видимости, с неподтвержденным результатом о наличии вариации постоянной тонкой структуры с космологическим красным смещением. В данной работе дается небольшой обзор теоретических моделей (в основном струнных), в которых "постоянные непостоянны". Обсуждаются планируемые эксперименты по проверке этих сценариев.

Теория космологических возмущений наиболее точный количественный аппарат, который в последнее время все шире применяется для оценки различных космологических параметров и проверки различных моделей.

В этой лекции дан обзор классической (Ньютоновской) теории неустойчивостей, развитие космологических неустойчивостей в ОТО, связь с начальными условиями на инфляционной стадии и с квантовыми возмущениями на субпланковских масштабах.

Короткий доклад Стивена Хокинга, посвященный разным подходам к изучению Вселенной. Стандартные подходы (инфляция, т.н. "pre-big-bang" etc.) Хокинг называет "bottom up" - снизу вверх. История Вселенной рассматривается от некоторого начального состояния до наших дней, и проблема сводится в заданию таких начальных условий, чтобы получить то, что мы видим (и что существовало бы и без нас). Этому он противопоставляет подход "сверху вниз" ("top down").

Подход Хокинга основан на утверждении, что "рождение Вселенной" (чтобы под этим не подразумевалось) было квантовым событием, а значит у Вселенной нет одной истории. С некоторой вероятностью (амплитудой) все возможно. Поэтому для описания эволюции Вселенной следует использовать фейнмановский интеграл по траекториям (в некотором смысле это тесно связано с одним из вариантов мультиверсов). Т.е. надо брать современное состояние и идти назад, смотреть, что могло вносить вклад в то, что мы видим. Кроме того, Хокинг надеется, что такой подход позволит вообще уйти от вопроса о начальных условиях, т.к. их вклад в наблюдаемую картину будет просто несущественным.

Повторимся, это лишь пятистраничный доклад без формул, без ссылок и т.д. Не будучи непосредственно профессионально вовлеченными в эту деятельность, мы затрудняемся дать более обширный (критический?) комментарий. Надеемся, что в недалеком будущем сможем написать об этом подробнее...

Всего несколько лет назад космологи стояли перед неприятной дилеммой - бранные модели, очень притягательные по целому ряду теоретических соображений, не позволяли воспроизвести стадию инфляционного расширения, необходимость которой вытекала из наблюдений. Потом были найдены модели в которых инфляция возникает. Одна из них - модель бран Рэндалл-Сандрам типа II (Randall-Sundrum type II braneworld) - которой и посвящен данный обзор.

Линия Лайман-бета имеет меньшую длину волны, чем Лайман-альфа. А потому в наблюдаемых спектрах она соответствует объектам на бОльших красных смещениях. Кроме того, из-за бОльшего сечения взаимодействия Лайман-альфа с больших красных смещений просто "замывается", так что и с этой точки зрения Лайман-бета дает лучшую информацию о межгалактической среде на больших z. В статье авторы обсуждают, как можно использовать этот простой факт для получения информации о распределении вещества во Вселенной. Одним из важных пунктов является независимая проверка предсказаний, сделанных на основе моделей Лайман-альфа леса, по наблюдениям Лайман-бета.

С одной стороны, Лайман-альфа лес - мощнейший иснструмент современной космологии. С другой - про него мало знает широкая публика. Это досадно, тем более, что идея-то очень простая. Изучая спектры далеких галактик и квазаров, мы видим множество спектральных линий, непринадлежащих данному внегалактическому объекты, а набранные "по дороге". Луч света "просвечивает" Вселенную на своем пути, и каждая галактика, облако водорода и т.д. оставляет свой след в спектре. Особенно четко видны линии Лайман-альфа. Это мощная водородная линия. Водорода много, а потому именно этот "отпечаток" оказывается наиболее заметным. Т.о., получив один хороший спектр далекого объекта, вы получаете информацию о распределении вещества на луче зрения (конечно же, можно определить красное смещение каждой "попутной" линии в спектре).

В этой короткой заметке автор обсуждает два возможных применения Лайман-альфа леса в космологии. Первое связано с поведением барионов на красных смещения больше единицы. Второе - с ультрафиолетовым фоном, который связан с источниками на больших красных смещениях.

Однако, будучи самой сильной, Лайман-альфа не является единственной линией. О Лайман-бета см. статью astro-ph/0305498 ниже.

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.

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 ...

По мере охлаждения Вселенной на очень ранних этапах её эволюции (при энергиях вблизи 10²² эВ) некоторые скалярные поля при фазовых переходах могут образовывать очень необычные конструкции - так называемые топологические дефекты - двумерные "доменные стенки", линейные "космические струны" и точечные "монополи" (не путать с магнитными монополями). Поперечные размеры этих объектов чрезвычайно малы. Для астрофизики наиболее интересными из них являются космические струны.

Одним из наиболее наглядных и легко обнаружимых проявлений космических струн является гравитационное линзирование. Оно очень сильно отличается от линзирования на компактных объектах (звёздах, галактиках и скоплениях). При линзировании на комических струнах возникают два расположенных рядом изображения линзируемого объекта без каких-либо заметных искажений формы.

Объект SLC1 (astro-ph/0302547)

До сих пор исследование космических струн было либо чисто теоретическим, либо косвенным (например, их вклад в анизотропию реликтового излучения). Но недавно появился первый кандидат в объекты линзированные космическими струнами - объект SLC-1 - посмотрите на его изображение справа.

Конечно, сразу возрос интерес к поиску таких объектов, и вот перед вами данная статья. Как искать линзированные объекты? На каких красных смещениях? Какими инструментами пользоваться? Вот некоторые из вопросов, рассматриваемых в данной статье.

Типичная геометрия линзирования
на космической струне

Как известно Вселенная на больших масштабах состоит из волокон и пустот (войдов). Это достаточно хорошо видно по распределению галактик и их скоплений, т.е. "светящегося вещества". Размеры войдов составляют порядка 20-30 Мпк. Что находится в них? Для разрешения этого вопроса нужно применять численное моделирование (см. также "горячую тему" прошлой недели).

Авторы строят компьютерную модель войда методом многи тел (N-body). Оказывается (см. рисунок), что войд похож на "Вселенную в миниатюре". Там темная материя распределена опять таки в виде структуры с волокнами и войдами! Разница только в том, что все массы (массы гало темной материи) на четыре порядка меньше. Собственно, поэтому-то мы и не видим там галактик.

Сегодня у физиков-теоретиков большой интерес вызывают теории в которых наше пространство-время имеет число размерностей большее четырех. Для введения дополнительных измерений есть целый ряд теоретических предпосылок. Одна из таких теорий предполагает, что существует только одно дополнительное замкнутое измерение. В такой модели наш Мир расположен на 4-мерной гиперповерхности (бране), причем все обычные частицы и взаимодействия привязаны к бране и только гравитация распространяется во всем пространстве. [Скорее всего данная теория не имеет отношения к физической реальности, но из-за наличия только одного дополнительного измерения ее очень удобно исследовать.]

Авторы данной статьи рассмотрели вопрос излучения гравитационных волн двойной системой в бранной модели. В ней также удается получить квадрупольную формулу, подобную выведенной Эйнштейном для ОТО, но из-за наличия в 5-мерном мире дополнительной степени свободы в этой формуле возникают некоторые изменения. Различия в излучаемом потоке гравитационных волн оказываются заметными и, для наиболее хорошо изученного двойного пульсара PSR 1913+16, составляют около 20%. Поток гравитационного излучения от данного пульсара (по эволюции его орбиты) измерен сегодня с точностью примерно 0.5%, т.е. наблюдения двойного пульсара позволяют закрыть целый класс теорий.

Как ясно из заглавия, речь идет о начальных условиях для Вселенной. Если рассматривать классическую космологию, то наличие сингулярности ставит непреодолимые препятствия на пути постановки "настоящих" начальных условия (а не условий, соответствующих некоторому моменту времени t после "начала"). Одной из первых серьезных попыток решить эту проблему было уравнение Уиллера-ДеВитта, которое является динамическим законом для волновой функции Вселенной (в некотором смысле это расширение уравнения Фридмана).

В этой же работе Мартин Боджовалд использует более современный подход. основанный на петлевой квантовой гравитации. Идея состоит в дискретности пространства, что приводит не к дифференциальному, а к разностному уравнению, описывающему поведение волновой функции вблизи "начала" ("начало" соответствует n=0). Для больших n уравнение переходит в уравнение Уиллера-ДеВитта. Автор показывает, что проблема сингулярности исчезает при таком подходе. Соответственно демонстрируется связь между динамическим законом расширения Вселенной, начальными условиями, дискретностью пространства и проблемой сингулярности. Конечно же, это не окончательный ответ. Это некоторое интересное "теоретическое наблюдение". Однако, разобраться в этом весьма и весьма интересно.

Одна из важных проблем, связывающих космологию с физикой частиц - проблема величины космологической постоянной. Удивительное дело: она маленькая, но не нулевая.

Автор эссе приводит интересное наблюдение, связывающее космологическую постоянную с энтропией Вселенной. Идея состоит в использовании голографического принципа.

Рассчитаем энтропию Вселенной. Что у нас есть? Вещество. Его мало - 10⁸⁰ баринов. Фотонов в миллиард раз больше. Но и этого мало. Еще что-то добавляют реликтовые нейтрино, темное вещество. Тем не менее, из "обычных предметов" основной вклад вносят сверхмассивные черные дыры - 10¹⁰¹. Сверхмассивные важнее, т.к. энтропия черной дыры пропорциональна площади горизонта, а радиус - массе. И все равно, этого мало. Что у нас еще осталось - космологическая постоянная. Посмотрим на энтропию вакуума, и сравним ее потом с голографическим пределом. При расчете энтропии вакуума мы сталкиваемся с проблемой - она бесконечна, если мы учитываем все нулевые флуктуации (zero-point fluctuations). Поэтому требуется ввести т.н. ультрафиолетовое обрезание на каком-то масштабе длин (или, что то же самое, масс). Возьмем масштаб квантовой хромодинамики (QCD). Оказывается, что полученная энтропия прекрасно согласуется с голографическим пределом. Да еще попутно мы получаем простое уравнение, придуманное 35 лет назад Я.Б. Зельдовичем, которые, правда, использовал другой масштаб (ну так и дело-то давно происходило).

Т.о. автор демонстрирует интересную связь между энтропией вакуума, голографическим принципом и величиной космологической постоянной. Опять же, как и в комментарии к первому эссе, подчеркнем, что это именно "интересное наблюдение". Совершенно неясно, какая физика за этим лежит. Но без таких наблюдений этого никогда не понять.

Угловой спектр мощности реликтового излучения дает массу информации об очень ранней Вселенной (вплоть до инфляции). Очень важно понять, как отличаются данные разных экспериментов. Для этого можно использовать такую процедуру: взять и профитировать данные вместе и по отдельности какой-то понятной моделью, например, набором гауссиан. Именно это и проделывают Carolina Odman и ее соавторы для данных WMAP и еще семи экспериментов.

Нет сомнений, что все эксперименты видят по-крайней мере три пика. Относительная высота второго и третьего пика определяется не очень хорошо. Ясно, что между WMAP и Planck будет много наземных и балонных экспериментов, а потому исследования, позволяющие выявить систематику в этих данных представляют большой интерес.

Согласно современной картине сейчас в нашей вселенной доминирует темная энергия. Однако, ее природа неизвестна. Авторы рассматривают различные модели т.н. "квинтэссенции" в приложении к формированию крупномасштабной структуры. Важный момент: темная энергия в принципе может "связываться" с веществом не только гравитационно. По-крайней мере существующие пределы (особенно для темного вещества, природа которого тоже неизвестна) не очень строгие. Авторы как раз рассматривают такую экзотику, как существенное "связывание" (т.е. взаимодействие) темной энергии и темного вещества. Т.о. массы частиц темного вещества оказываются зависимыми от скалярного поля (темной энергии). Предложен термин VAMPS - Varying Mass Particles. Флуктуации темной энергии при некоторых дополнительных условиях могут играть важную роль в формировании структуры.

Скорее всего, природа устроена проще, но читать про всю эту экзотику очень интересно.

Сейчас Вселенная расширяется с ускорением. Что с ней будет в будущем? Какие структуры сохраняться? Ответ зависит от уравнения состояния темной энергии. Могут быть достаточно террористически-экзотические сценарии наподобие "Большого разрыва". М. Буша и др. рассматривают поведение структур (скоплений и групп галактик и т.п.) в случае обычной космологической постоянной (в дополнении также кратко рассмотрена квинтэссенция). Что получается? Например, наша Местная группа "оторвется" от скопления галактик в Деве. Но само скопление и сама Местная групаа не разлетятся на мелкие кусочки. Сохраняться пары галактик. Если в межгалактическом пространстве летает пара звезд, то и она сохранится, если расстояние между ними меньше нескольких десятков парсек. В общем, будет не очень страшно! Звездное небо, видимое глазом изменится только за счет звездной эволюции. Что мы потеряем, так это снимки, подобные "Глубокому полю Хаббла". Так что любуйтесь, пока не поздно. Через какие-нибудь 200 миллиардов лет такого уже не увидишь.

На масштабах менее примерно 100 Мпк вещество распределено во Вселенной неравномерно: есть т.н. войды (пустоты) и филаменты (волокна). Видим мы "видимое" вещество, а основную долю (по массе) составляет темная материя. Поэтому переход от наблюдаемого распределения "света" (т.е. видимых галактик, скоплений и т.д.) к распределению массы не является тривиальной задачей.

Авторы проводят гидродинамическое моделирование и аккуратный статистический анализ полученных данных. Основным результатом является улучшения согласия с данными WMAP (сделаны поправки порядка 20-30 процентов). Показано, что в войдах (пустотах), занимающих примерно 85 процентов объема вселенной, находится порядка 20 процентов массы.

XMM-LSS - это обзор крупномасштабной структуры (LSS), проведенный на спутнике XMM-Ньютон. Как известно, крупномасштабная структура хорошо прописывается скоплениями галактик, а они, в свою очередь, являются источниками рентгеновского излучения (светит в основном горячий газ).

Традиционно таким большим проектам посвящено несколько статей, в которых последовательно рассматриваются научные цели и структура проекта, основные собственные результаты, корреляции с другими подобными проектами (например, в других спектральных диапазонах) и т.д.

Целью было улучшить с количественной стороны данные, полученные ранее спутником ROSAT. Обзор покрывает 64 квадратных градуса, что дает около 800 скоплений до красного смещения примерно 1. Первая статья содержит как раз основные данные о проекте и первых результатах.

Разумеется, в ходе обзора открываются новые скопления, которые затем исследуются более детально. Этому посвящена вторая статья.

В статьях приводится много цветных иллюстраций. Посмотреть их можно здесь и здесь.

Замечательный обзор основ инфляционной космологии для студента-старшекурсника. (То что обзор столь удачный - не удивительно - он послужил основой [или наоборот?] для серии лекций на одной из летних школ.) Если вы хотите понять, чем инфляционная космология отличается от "обычной", какие свойства нашей Вселенной естественно вытекают из существования инфляционной стадии в ее эволюции и, наконец, как все эти свойства проявляются в неоднородностях реликтового излучения, то этот обзор для вас. (Формул много - все таки сегодня космология это раздел физики - но все они к месту.)

Иллюстрация к возникновению допплеровских пиков в спектре мощности угловых флуктуаций реликтового излучения

И закончу тем, с чего этот обзор начинается, с эпиграфа: "История космологии показывает, что каждое поколение исследователей уверено, что им наконец удалось открыть истинную природу Вселенной".

На этой неделе появились оригинальные и обзорные статьи по нескольким таким экспериментам. Это Слоановский обзор неба (SDSS: astro-ph/0305041), двухградусный обзор красных смещений (2dfGRS: astro-ph/0305051), команда по поиску сверхновых на больших z (HZT: astro-ph/0305008). В основном в этих статьях речь идет об определении тех или иных космологических параметров. В случаях SDSS и 2dfGRS это в основном свойства крупномасштабной структуры, в случае HZT - динамика расширения Вселенной.

Еще одна работа посвящена перспективе обнаружения (или закрытия) космических струн методом гравитационного линзирования в эпоху массовых обзоров неба. В принципе идею космических струн почти было похоронили, но оказалось, что пока во Вселенной есть место и таким странных образованиям. Их активно привлекают для объяснения некоторых непонятных явлений (например, космических лучей сверхвысоких энергий). Относительно недавно появилась работа, где авторы приводят любопытный пример гравитационной линзы. Одной из интерпретаций данного наблюдения является космическая струна. В astro-ph/0305006 рассматриваются преспективы обнаружения подобных случаев линзирования в данных современных и будущих больших обзоров неба.

Простой и достаточно неожиданный результат. Авторы сравнили карту реликтового излучения, построенную спутником WMAP, с двумя индикаторами крупномасштабной структуры - с картой рентгеновского фона, построенной спутником HEAO-1 (не понятно почему авторы взяли такие старые данные - спутник летал в 1977-79 гг. - а после этого было сделано уже несколько более чувствительных обзоров), и с количеством радиогалактик, полученным по обзору NVSS. В обоих случаях обнаружена положительная корреляция, в первом - на уровне 2.5-3\sigma, во втором - на уровне 2-2.5\sigma. Эти корреляции обнаружены в обоих полушариях, они меняются, но не исчезают при удалении с карт Галактики и точечных источников (т.е. корреляция вызвана не ими).

Вывод: некоторая часть флуктуаций реликтового излучения образуется на малых красных смещениях (z~1). Первое предложенное объяснение - эффект Сакса-Вольфа - различное время прихода к нам лучей двигавшихся в более слабом и более сильном гравитационных полях.

Как известно, впечатляющие результаты по изучению динамики расширения Вселенной были получены практически одновременно и независимо двумя группами (HZT-High-Z supernova search Team: Garnavich, Schmidt et al. и Supernova Cosmology Project: Perlmutter et al.). Обе группы использовали сверхновые типа Ia в качестве стандартных свечей, но методика во многом отличалась (и, естественно, использовались разные сверхновые). В этой статье представлены новые результаты группы HZT по сверхновым на красных смещениях порядка 1. Открыто 8 сверхновых на z=0.3-1.2.

Собственно, подтверждены ранние результаты. Единственным важным пунктом является то, что похоже Большой разрыв нам не грозит: данные свидетельствуют в пользу темной энергии с параметром уравнения состояния вблизи -1.

Неспециалистам советуем прочесть хотя бы введение.

Краткое изложение двух лекций по поводу довольно популярной в современной теорфизике аналогии между пространством де Ситтера и конформной теорией поля (AdS/CFT, обзор см. здесь. Вообще hep-th выдает около 300 ссылок на "AdS/CFT", и это всего за несколько лет!). По-русски об AdS/CFT см. раздел 5 в обзоре Маршакова в УФН (2002 сентябрь). Приведем небольшой отрывок оттуда:
"... одни и те же эффекты можно сформулировать как на языке открытых струн, или теории Янга-Миллса, так и на языке теории замкнутых струн, или гравитации. В данном разделе мы попытаемся обсудить некоторые следствия этой дуальности, обычно объединяемые на современном жаргоне термином "АдС/КТП-соответствие". Широко известный частный случай этого явления - дуальность между N=4 суперсимметричной четырехмерной конформной теорией Янга-Миллса (конформной теорией поля - КТП) и гравитацией в пятимерном пространстве анти-де Ситтера (АдС). Наиболее интересным физическим эффектом, который можно попытаться понять глубже в рамках АдС/КПТ-соответствия, является предложенная Поляковым параллель между двумя самыми важными проблемами в современной теоретической физике - конфайнментом или удержанием кварков в неабелевой калибровочной теории и невылетанием материи за горизонт черной дыры."

Джону Эллису принадлежит великое множество лекций, докладов и обзоров с таким названием. Так что рука у него набита.
Здесь собрано пять лекций. Первая посвящена введению, там разбираются основы космологии Большого взрыва и рассматривается Стандартная модель в физике частиц. Вторая лекция посвящена нейтрино. Третья - суперсимметрии. Затем следует инфляция, которой отведена четвертая лекция. Наконец, последняя лекция посвящена физике за пределами Стандартной модели.

В ходе обзора построена трехмерная карта распределения 221 тысячи галактик до красных смещений 0.3. На данном масштабе это самая полная карта на сегодняшний день. z=0.3 это уже немало, а потому можно детально изучать крупномасштабную структуру Вселенной.

В начале статьи авторы кратко описывают сам эксперимент. Затем дается изложение результатов по крупномасштабной структуре, и наконец в заключение обсуждаются совокупные данные 2dFGRS и спутника WMAP. Напомним, что когда команда WMAP дает таблицу космологических параметров "в эпоху после WMAP", то речь идет именно о результатах совместных с 2dFGRS, т.к. только по измерению космологического реликтовго излучения многие параметры можно получить лишь с большой долей неопределенности.

Данные 2dFGRS хорошо укладываются в стандартную на сегодняшний день картину с постоянной Хаббла порядка 70 км/с/Мпк, холодной темной материей, составляющей 0.3 от полной плотности, и 0.7 от полной плотности находится в темной энергии. Полная плотность примерно равна критической (т.е. Вселенная плоская).

Получены также новые данные по скучиванию галактик разных типов. Эти результаты еще будут сравниваться с детальным численным моделированием образования галактик, их групп и скоплений.

Очень популярное изложение самых основ космологии, однако, содержаться многие важные простые уравнения. Автор отталкивается от книги Гаррисона "Космология" (ссылка на ее второе издание стоит в списке литературы за номером 1). Если отбросить некоторые излишние попытки дать наглядную интерпретацию (что целиком пришло из книги Гаррисона), то обзор хороший. Он как подойдет студентов, возможно, для преподавателей астрономии. Это именно что "вводный обзор". Потом следует обратиться к более серьезным источникам. Лишний раз хотим предпуредить, что многие иллюстрации, включенные для наглядности, слегка искажают реальность (если мы правильно ее себе представляем, конечно). Поэтому многие слова из обзора не стоит воспринимать как догму.

Данная работа основана на высказанном еще в 1997 году предположении, что скопления галактик RXJ 1347.5-1145 и CL 09104+4109 могут быть изображениями скопления Coma в созвездии Волос Вероники, порожденными сложной топологией нашей Вселенной.

Поскольку пространственная геометрия нашей Вселенной близка к плоской (т.е. почти Эвклидова), то существует только шесть вариантов ее топологии. (Для этого надо взять фигуру которой можно "без зазоров" заполнить Эвклидово пространство и определенным образом склеить ее грани.) Наличие одной тройки изображений не позволяет выдрать како-либо из шести вариантов, однако если бы нашлись еще две тройки объектов, то это можно было бы сделать.

Эта работа перекликается с короткой заметкой "Охота за призраками" и препринтом astro-ph/0304290.

Очень хороший и понятный обзор. Автор детально рассматривает как теорию, так и наблюдения. Речь идет все о той же "пространственно-временной пене, способах ее описания и попытках и проектах, связанных с наблюдением.

Статья представляет прекрасный пример описания "физики на пределе". Автор аккуратно приводит все основные формулы. Обсуждает наиболее популярные идеи. Разбирает некоторые астрономические эксперименты, призванные дать ограничения (или проверить) некоторые теории на планковском масштабе. Рекомендуем прочесть, причем прочесть два раза! Все-таки материал не простой. И по-крайней мере - прочтите эпиграф...

Еще один обзор по измерению расстояний во внегалактической астрономии по переменным типа RR Лиры. Упоминаем о нем в связи с важность рассматриваемого вопроса и полнотой обзора.

Спутник WMAP дал достаточно серьезные свидетельства в пользу достаточно ранней реионизации Вселенной (на красных смещениях больше 10). Стандартный сценарий включает в себя реионизацию излучением первых звезд и квазаров. Но, конечно же, есть и альтернативы. В данной статье авторы разбирают достаточно популярный сценарий, где реионизация происходит из-за выделения энергии при распаде тяжелых частиц. Конкретно - речь идет о массиных стерильных нейтрино.

Предлагается двухстадийная ионизация. На первом этапе работают нейтрино, и только потом, на более скромных z подключаются первые звезды.

Основная проблема заключается в том, что никто таких нейтрино пока не видел. Но, как говорится, если есть возможность - надо ее изучить.

Одной из важных (важнейших) проблем в астрофизике является происхождение первичных магнитных полей. Существует несколько подходов к ее решению. Один из них используют авторы данной работы - это генерация поля за счет фазовых переходов на радиационно-доминированной стадии.

Статья сложная несмотря на большой объем (и, следовательно, подробные разъяснения). Это лекции, прочитанные на школе Daniel Chalonge. Уровень рассчитан на достаточно сильных аспирантов, работающих в близких областях.

Завершаем мы наш первомайский выпуск двумя обзорами, посвященными инфляционной космологии. Пожалуй вместе эти две работы дают достаточно полное представление о современной теории инфляции (хотя по-прежнему, лучшей простой обзорной статьей является, на наш взгляд, работа hep-th/0107176). Читать эти две работы можно в любом порядке, хотя введение во второй немного более популярное. Нам остается присоединиться к надеждам авторов, что через несколько лет (после получения данных со спутника Планк и других экспериментов) теория инфляции получит еще более весомую наблюдательную поддержку.

Одна из самых больших загадок в астрономии - природа темной материи. Выдвинуто множество гипотез. Одна из них - зеркальная темная материя. Свое название она получила по причине того, что частицы, ее составляющие, являются т.н. зеркальными партнерами обычных частиц. Т.е. они возникают (в теории) при введении особого вида симметрии. Такие частицы очень похожи на наши обычные, но взаимодействуют с ними (т.е. "с нами") только гравитационно.

Гипотеза хороша. Но мы "слишком много знаем". Надо проверять множество разных следствий гипотезы. Одно из них вот какого свойства. Образование крупномасштабной структуры самым непосредственным образом связано с темной материей. И разумеется, разные виды темной материи "скучиваются" по-разному. Можно ли подобрать такие реалистичные параметры зеркальных частиц, чтобы воспроизвести наблюдаемую крупномасштабную структуру? В этой работе авторы рассматривают данный вопрос.

Авторы рассмотрели детально только линейный режим роста возмущений. На этом этапе все получается неплохо: развитие структуры очень похоже на поведение обычной холодной темной материи. Что будет на нелинейном режиме (когда собственно начинают формироваться галактики, звезды и т.д.) - не ясно. Важно, что дело идет. Рассматриваются существенные детали сценария. Может мы и правда живем во Вселенной, состоящей в основном из зеркального вещества?

Антропный принцип (в слабой формулировке) сейчас очень популярен. Грубо говоря, суть его сводится к тому, что если бы Вселенная была другой, то нас бы тут не было. Современные теории допускают существование множества миров с разными фундаментальными постоянными. Поэтому наше существование именно в такой Вселенной не выглядит невероятным. В этой статье авторы применяют антропный подход к объяснению масс нейтрино, точнее к объяснению вклада нейтрино в полную массу Вселенной.

Аргумент (без деталей) выглядит так. Нейтрино составляют т.н. горячую темную материю. Если ее доля (по массе) велика, то галактики формируются медленнее, и вообще их получается меньше. Меньше галактик- меньше наблюдателей. Значит, вероятность родиться во Вселенной с большой массой нейтрино (и соответственно большой долей горячей темной материи) мала. Увидеть же массу нейтрино совсем вблизи нуля маловероятно просто потому что, как говорят, мал объем данной области параметров. Поэтому наиболее вероятно увидеть Вселенную с массой нейтрино близкой к пределу, когда горячая темная материя начинает существенно подавлять формирование галактик. Что и требовалось доказать.

За последние 10 лет точность измерения "далеких" расстояний во Вселенной существенно возросла. Например, постоянную Хаббла (H₀) мы сегодня измеряем с точностью 10%. Основной причиной такого роста точности стало обнаружение достаточно большого числа Цефеид (очень ярких пульсирующих переменных звезд, период пульсаций и светимость которых связаны строгой зависимостью) в соседних галактиках. По этим же звездам удалось откалибровать вторичные индикаторы расстояний, используемые на бОльших расстояниях, что также улучшило точность измерений. Рост точности привел к тому, что теперь нам удается обнаруживать неоднородности в локальном Хаббловском потоке и отклонения от линейной зависимости скорость-расстояние на больших красных смещениях (так было открыто, что наша Вселенная расширяется ускоренно). Интересно, какая точность будет достигнута и какие эффекты обнаружатся еще лет через десять?

"Глубокое поле Чандры" - это крошечный участок неба, который наблюдался спутником в течение 2 миллионов секунд- это примерно месяц! Поэтому там видны очень слабые источники. Площадка выбиралась не случайным образом. Это поле (вообще их два - северное и южное), расположенное далеко от плоскости Галактики (это уменьшает поглощение, и делает поле не столь "захламленным" галактическими источниками). Кроме того, выбрана та же площадка, что наблюдалась Космическим телескопом. Северная площадка (о которой и идет речь в статье) расположена в созвездии Большой Медведицы.

С одной стороны - статья довольно техническая- это каталог. С другой - там много хороших объяснений: как что делается.

"Глубокое поле" Чандры.

Некоторое время назад, в этом году были опубликованы результаты первого года наблюдений реликтового излучения, проведенных с борта WMAP. Одной из измеренных величин была оптическая толща то томпсоновскому рассеянию окружающей нас ионизованной части Вселенной. Эта толща составляет 0.17+/-0.04, что больше, чем считалось ранее. Из этой величины практически однозначно находится количество ионизующих водород ультрафиолетовых фотонов, которые привели Вселенную в наблюдаемое состояние. Другой параметр - начало реионизации (z~15-20) тоже оказался отличным от ожидаемого (предполагалось z~6).

Звезды Первого Поколения (они же звезды Популяции III) считались одним из возможных источников реионизации вещества. Сколько звезд и каких масс должно было родиться в первой волне звездообразования, чтобы ионизовать вещество и одновременно обеспечить наблюдаемое обилие тяжелых элементов в Лайман-альфа облаках (~0.003 от Солнечного)? Какая была начальная функция масс у этих звезд? Нужны ли дополнительные источники излучения? Вот основные вопросы рассматриваемые в этой короткой статье.

Автор выделяет 10 главных, по его мнению, нерешенных вопросов в современной космологии и дает краткие обсуждения каждого из них. Перечислим эти проблемы:
Какова геометрия и топология Вселенной?
Какие яркие стандартные свечи мы можем использовать в космологии?
Каково происхождение первичных магнитных полей?
Какие физические процессы и явления связаны с магнитными полями в ранней Вселенной?
Какие еще методы (кроме сверхновых Ia, реликтового излучения, крупномасштабной структуры и скоплений галактик) можно использовать для определения космологических параметров?
Существуют ли первичные гравитационные волны?
Имеют ли космические лучи сверхвысоких энергий космологическое происхождение?
Какова природа темной материи и темной энергии?
Когда, где и как образовались первые объекты во Вселенной?
Живем ли мы в пространстве с более чем 4 измерениями?

Кроме обсуждения этого списка автор приводит восемь "колонн", на которых стоит современная космология. В общем статья довольно интересная, особенно она будет полезна для преподавателей.

Можно измерять разные космологические параметры, и многие мы уже достаточно хорошо знаем. Но вот какова топология Вселенной? Безусловно, она не имеет форму чемодана, однако...

В некоторых топологиях могут возникать т.н. "призраки": свет галактики успевает обойти Вселенную и вернуться с другой стороны - вы видите свой затылок! Помните, как Йон Тихий поймал сигнал, отправленный Поповым? У Лема это происходило из-за движения быстрее света, но в нашем случае в этом нет необходимости. Двигаться вообще не надо: сигнал сам вернется. Например, если Млечный Путь был когда-то квазаром (точнее сказать, если в центре нашей Галактики был квазар), то можно искать его изображений.

Все это происходит в компактных многосвязных пространствах. Внутри горизонта может быть несколько копий Вселенной. Идея довольно безумная, но пока незакрытая. Искать "призраков" - пары похожих квазаров в противоположных точках неба (квазары выбирают за их большую светимость) - пытались давно. В данной статье представлена новая попытка. Обнаружено несколько кандидатов, но их число не превосходит статистически вероятное число подобных случайных пар квазаров. Кроме того, неопределенности пекулярного движения нашей Галактики создают дополнительные трудности в поиске нужных пар.

Статья интересна в двух отношениях. Во-первых, она содержит хороший обзор наблюдательных данных (с пояснениями) на тему "куда мы движемся?" Рассмотрены разнообразные движения, в которых мы участвуем вместе с Солнцем, Галактикой, близкими галактиками и т.д. Во-вторых, обсуждается интересный факт. Если взять популярные на сегодняшний день данные, то окажется, что вакуум доминирует в динамике расширения Вселенной уже начиная с масштабов порядка 2 Мпк от нас! Поэтому не удивительно, что Хаббловский поток плещется у самого нашего порога (см. рисунок): расширение можно проследить до довольно близких галактик.

Введение дополнительных пространственных измерений, столь популярное в современной физике, естественно влияет на многие процессы. В том числе и на взрывы сверхновых. Суть в том, что сверхновая может излучать часть своей энергии в виде частиц, которые могут жить и в других измерениях - КК-гравитонов (КК-Калуца-Клейн). Наблюдения нейтринного сигнала от СН1987А дает сильные ограничения на такое излучение (мы знаем полную энергию взрыва, знаем сколько пошло в нейтрино и т.д., значит, можем ограничить "невидимую" часть энергопотерь).

Кроме того, даже через значительное время после взрыва образовавшаяся нейтронная звезда должна бы излучать жесткие фотоны из-за находящихся в ней КК-гравитонов. Приборы EGRET не видят такой особенности. Так что мы опять же можем ограничить дополнительные размерности.

В этой статье авторы более детально, чем это было сделано раньше, расмматривают подобные пределы в зависимости от числа и параметров дополнительных измерений.

Как мне кажется, в "русскоязычной" популярной литературе недостаточно освещен вопрос о современном взгляде на формирование первых структур во Вселенной. Причина довольно проста: популярная литература существует на полулюбительксом уровне, и среди этих полулюбителей нет людей, занимающихся этим вопросом (а вот, например, звездообразование, нейтронные звезды, двойные системы, гамма-всплески как раз очень хорошо описаны)

В последние годы появляется большое количество новых данных по т.н. "мрачным временам" (dark ages) - эпохе формирования первых звезд и галактик. Это одна из самых горячих тем. Об этом и обзор.

Там мало формул и много данных наблюдений. Едичнственное, что может мешать чтению - терминология. Но тут ничего не поделаешь. Так что, если вы хотите заполнить пробел в своем образовании - то вот подходящий момент.