Таинственные сигналы пульсара в тесных объятиях его спутника

Две вращающихся нейтронных звезды испускают колеблющиеся радиоволны. Данное явление могли бы объяснить чрезвычайно быстрое  вращение и тесные орбиты этих очень плотных объектов.

Иногда ученик должен закончить начатое его учителем, хотя исследование студентки Хейли Валь (Haley Wahl) из Университета штата Вермонт о странных сигналах двух звезд-пульсаров еще нельзя считать завершением работы Йоханны Ранкин (Joanna Rankin). Слишком сенсационным кажется утверждение, которое предлагают Валь и ее коллеги для открытия своего профессора. Но такой подход может быть "последним средством", считает Ранкин, которая тоже принимала участие в исследовании.

Обычно пульсары - вращающиеся остатки некогда взорвавшихся массивных звезд - испускают свои радиосигналы в чрезвычайно точном ритме. Из-за высокой точности их импульсы хотят даже использовать для выявления слабых явлений космологии, таких как гравитационных волны. Йоханна Ранкин обнаружила в 1990-е годы бурление радиосигнала пульсара B0919 + 06: Радиоимпульсы внезапно появлялись раньше, чем ожидалось. Но затем сигнал за несколько минут приходил в норму. Ранкин сочла это сначала погрешностью телескопа, с помощью которого отслеживались сигналы. Но измерения были корректными. И второй пульсар, B1859 + 07, показал позже тот же эффект. Ранкин в 2006 году опубликовала работу о своих наблюдениях. Однако объяснение бурлению так и не нашли.

Фото: © Ralph Eatough / MPI радиоастрономии

Студентка Хейли Валь предположила, что очень плотный объект, который быстро и на очень малом расстоянии вращается вокруг пульсара, деформирует его радиосигналы, как это наблюдалось ранее. Для этого у объекта несколько минут должна быть очень высокая скорость и более тесная орбита, чем у компаньонов во всех известных аналогичных двойных системах. Возмущения магнитного поля пульсара и может создать подобную картину.

Однако при таких условиях речь идет об огромных силах, взаимодействующих с совершенно особым веществом.

"Оно должно быть невероятно плотным, чтобы остаться единым целым. Даже обычная скала превратится в пыль".
Йоханна Ранкин

Исследователи предполагают наличие возле нейтронной звезды маленькой черной дыры или остатка белого карлика. У некоторых из этих небольших и очень компактных объектов замечена скорость, при которой они облетают нейтронную звезду за несколько часов. Возможно, наблюдаемые системы находятся в очень продвинутой стадии, когда пульсар и компаньон по спирали приближаются к финальному столкновению.

"Вся гипотеза о спутниковых объектах, которые находятся так близко к пульсару, является настолько сумасшедшей, что мы рассматриваем ее на всякий случай".
Йоханна Ранкин

Дказать такую систему было бы также чрезвычайно сложно. Астрономы надеются, что это исследование подтолкнет других ученых к созданию объясняющих моделей и будет время для их перепроверки.

Источник: arxiv.org

Как образовались спутники Марса

Два маленьких спутника Марса, похожие на картофелины: Фобос и Деймос, могли появиться после сильного удара, причем лун было несколько. В том числе большая, которая так же, как другие исчезнувшие спутника, обрушилась на Марс.

Луны Марса крошечные: Фобос меньше 30 км, а Деймос даже не достигает 20. Из-за низкой гравитации у них сформировалась неправильная форма с вмятинами. Спутник Марса, Фобос, подходит очень близко (приблизительно на 6000 км) к его поверхности, обращаясь вокруг планеты всего за семь часов. Период обращения Деймоса - спутника Марса, удаленного от планеты примерно на 20000 км, составляет около 30 часов.

Как образовались оба спутника планеты Марс?

Ответа пока нет. Долгое время считалось, что они могут быть захваченными астероидами. Но обсуждалась возможность появления этих лун в результате столкновением раннего Марса с большим небесным телом. Именно так возник, по сегодняшним представлениям исследователей, спутник нашей Земли - Луна. Почему же при сильном столкновении вместо большого образовались два маленьких спутника Марса?

Образование Фобоса и Деймоса могла вызвать большая протолуна
Фото: Labex UnivEarths/Парижский университет Дидро

Сколько спутников было у Марса?

Возможный сценарий происходившего предложен Паскалем Розенблаттом (Pascal Rosenblatt) и его командой, Королевская обсерватории Бельгии, Брюссель. Исследователи разработали компьютерные модели процессов, которые могли быть вызваны столкновением Марса с большим небесным телом, размер которого равен приблизительно одной трети самой планеты. При этом вокруг нее образовалось сначала кольцо обломков, которые затем сжались в более крупные объекты.

Моделирование предполагают, что во внутренней части диска, где обломки располагались очень плотно, могли возникнуть большие луны. А во внешних регионах, где должны были сформироваться Фобос и Деймос, было лишь несколько фрагментов. Это заставляет сомневаться в теории их происхождения в результате удара. Тем не менее, как показывают расчеты моделирования, гравитационный эффект массивной внутренней луны мог стимулировать образование из мусора внешнего диска этих двух спутников. По мнению исследователей, большая луна, как и множество более мелких, могла стать жертвой силы притяжения Марса, куда они, в конце концов, обрушились.

Фобос тоже разрушится

Уже давно стало понятно, что Фобос ждет та же участь, так как он каждый год приближается к Марсу примерно на два метра и все больше подвергается воздействию его гравитации. В ближайшие 20 - 40 млн лет он будет, вероятно, уничтожен, но из-за своей низкой плотности не врежется в Марс, а раскрошится. Эти остатки затем за миллионы лет образуют кольцо вокруг Марса. У планеты будет лишь один все дальше убегающий от нее спутник - Деймос.

Источник: nature.com

Астрономы объяснили хаотичность орбиты кометы Галлея

Команда голландских и шотландских исследователей под руководством Саймона Портегиса Цварта (Simon Portegies Zwar), Лейденский университет, нашла объяснение хаотическому поведению орбиты кометы Галлея.

Об этой комете наслышаны все. Ее можно увидеть с Земли каждые 75 лет. Последний год приближения кометы Галлея - 1986, а следующее свидание будет в 2061. Несмотря на регулярное возвращение, орбиту кометы невозможно точно предсказать. Это связано как с процессами, идущими внутри кометы, так и с изменениями ее орбиты при хаотическом взаимодействии с объектами Солнечной системы.

Комета Галлея 1986

Среди астрономов преобладает мнение, что орбиту кометы нельзя точно рассчитать, так она будет двигаться хаотически на протяжении всего чуть больше семидесяти лет. Это период обращения кометы Галлея, орбита которой, как показала недавно команда исследователей, уже больше трехсот лет стабильна - намного больший срок, чем ожидали ученые.

Самой большой помехой является Венера

"Мы сделали самые точные расчеты кометы Галлея и планет из когда-либо проводившихся. К нашему удивлению, орбита кометы Галлея испытывает наиболее сильное влияние Венеры, а не Юпитера - планеты, на которую всегда указывали как на самую большую помеху".
Тьярда Букхолт (Tjarda Boekholt), Лейденский университет

Примерно через 3000 лет комета приблизится к Юпитеру относительно близко и получит большой толчок. С того времени Венера больше не будет главным возмутителем ее орбиты и эта роль перейдет к Юпитеру.

"После этого предсказания орбиты становятся менее точными, потому что точный эффект гравитации Юпитера вводит относительно большую ошибку в наши расчеты".
Инти Пелепесси (Inti Pelupessy), Лейденский университет

Анимации: комета Галлея - орбита

Ниже приведены расчеты восьми планет и кометы Галлея в течение 10000 лет. Планеты остаются на своих орбитах, а орбиты кометы изменяются. В течение первых 3000 лет изменения в основном обусловлены взаимодействием с Венерой. После этого - влиянием Юпитера.

Вид сверху

Видео: Tjarda Boekholt

Вид сбоку

Видео: Tjarda Boekholt

Источник: arxiv.org

Горячая пыль тормозит звездообразование карликовых галактик

Влияние взрывов сверхновых на формирование звезд значительно меньше, чем считалось ранее.

Нагрев пылевых частиц под действием ультрафиолетового излучения молодых звезд является главной причиной нагревания нейтральной межзвездной среды. Однако симуляции, учитывавшие это фотоэлектрическое "отопление", указывали на незначительное влияние этого эффекта на нормы образования звезд в галактиках.

Это удивительно, так как свойства галактик лучше всего можно объяснить интенсивностью образования звезд в современной Вселенной, которая зависит от количества тяжелых элементов, встречающихся в галактиках. Такая зависимость могла бы возникнуть лишь в случае, если нагреваются  пылевые частицы, чего не бывает при вспышках сверхновых.

Джон Форбс (John Forbes) - Калифорнийский университет, Санта-Круз, - и его коллеги из США, Австралии и Израиля представили усовершенствованные имитации, которые могут помочь разрешить это противоречие. По мнению исследователей, фотоэлектрический нагрев (по меньшей мере, карликовых галактик) всегда регулирует нормы звездообразования, и рождение новых звезд тормозится в десятки раз сильнее, чем при взрывах сверхновых.

Фрагмент эксперимента показывает нагрев пыли молодыми звездами
Фото: John Forbes/NPG

Предметом изучения команды стали карликовые галактики, так как именно там влияние горячей пыли и вспышек сверхновых должно быть наиболее заметным. На ряде гидродинамических моделей высокого разрешения они исследовали эволюцию карликовых галактик с различными начальными условиями.

При этом экспериментаторы для сравнения со своими расчетами полностью отключали то фотоэлектрический нагрев, то взрывы сверхновых, то оба вида воздействий. Отсутствие в симуляции сверхновых не показало изменений в эволюции галактик, а исключение нагревания пыли резко меняло ситуацию, дальнейшее развитие которой не согласуется с наблюдениями.

Ранее считалось, что при вспышках сверхновых из галактик выдувается газ, препятствующий образованию новых звезд. По мнению Форбса и его коллег, потери газа сверхновыми должны компенсироваться примерно таким же притоком холодного газа из межгалактического пространства.

Фотоэлектрический нагрев влияет на скорость образования звезд совершенно иначе. Молодые, массивные звезды испускают особенно много ультрафиолетового излучения в энергетическом диапазоне от 8 до 13,6 электронвольт. Эта энергия находится, с одной стороны, ниже порога, который приводит к абсорбции (поглощению) в нейтральном водороде. С другой стороны, ее больше, чем необходимо, чтобы выбивать электроны из мелких пылевых частиц. Оставшаяся энергия нагревает пыль, а также окружающий газ, приводя тем самым к увеличению массы Джинса. Поэтому усиление нагрева затрудняет звездообразование.

Дальнейшие симуляции должны показать, можно ли эти результаты отнести и к другим видам галактик.

Источник: nature.com