Газета Троицкий Вариант # 45 (19_01_2010) - Газета Троицкий Вариант

Параметры источника GX 339–4 в разные эпохи наблюдений. По горизонтальной оси отложена светимость в единицах критической. На верней панели показан внутренний радиус аккреционного диска в единицах шварцшильдовского радиуса. На нижней — ширина спектральной линии (из статьи arXiv: 0911.2240)

Во-вторых, были получены детальные спектроскопические данные для кандидата в черные дыры GX 339–4 ( arXiv: 0911.2240 252 ). В частности, хорошо измерена линия железа. Определение параметров системы по профилю линии позволяет выявить внутреннюю границу аккреционного диска. Это довольно стандартная методика. Но есть и новость. Показано, что радиус внутренней границы диска при низкой светимости существенно больше, чем при более высоких. Т.е. впервые отчетливо продемонстрировано, что, как и предполагалось в стандартных моделях, на низкой светимости диск существенно отстоит от черной дыры.

Область галактического центра и Sgr B2. Изображение получено наложением субмиллиметровых данных (красный цвет) и инфракрасных (синий и зеленый). Фото: ESO

Если в центре Галактики находится не черная дыра, а какой-то объект с поверхностью, то падение вещества на нее должно приводить к излучению. На рисунке показаны различные ограничения на отношение светимости от поверхности к наблюдаемой светимости. Разрешенным является только левый нижний угол. Это соответствует тому, что 99,6% энергии излучается (в виде частиц или фотонов) до выпадения вещества на поверхность. Такая большая доля противоречит всем известным моделям. Поэтому авторы говорят о том, что поверхности просто нет, т.е. мы имеем дело с черной дырой (из статьи arXiv: 0903.1105)

Третий «чернодырный» результат, о котором хочется упомянуть, для многих будет особенно интересен. Утверждается ( arXiv: 0903.1105 253 ), что можно показать наличие горизонта событий у центрального объекта нашей Галактики (т.е. доказать, что он действительно является сверхмассивной черной дырой). На самом деле, конечно, речь идет о том, что в рамках некоторых наиболее разумных моделей в свете новых наблюдательных данных наличие горизонта неизбежно, но это тоже немало. Бродерик, Лёб и Нараян, используя данные миллиметровых и инфракрасных наблюдений Sgr A*, пишут, что низкая светимость источника свидетельствует о том, что там отсутствует поверхность. Наблюдаемая светимость составляет лишь 0,4% от того, что может давать аккреция на поверхность.

Распространение лучей света вблизи шварцшильдовой (невращающейся) черной дыры. Синим показаны лучи, изначально направленные от черной дыры, красным — внутрь, а зеленым — те, которые были испущены перпендикулярно направлению на центр дыры (из статьи arXiv: 0903.1105)

Вероятнее всего, с рождением черных дыр связаны обычные (длинные) космологические гамма-всплески. В 2009 г. был получен новый интересный результат и на эту тему. Был обнаружен ( arXiv: 0906.1577 254 , arXiv: 0906.1578 255 ) всплеск на красном смещении 8,3. Среди объектов с достоверно измеренным красным смещением это рекорд: объект дальше всех галактик и квазаров.

Спектр послесвечения всплеска по данным VLT. Наличие резкого скачка в спектре позволяет определить красное смещение источника (из статьи arXiv: 0906.1577)

Послесвечение гамма-всплеска в разных частях инфракрасного диапазона. Три левых изображения получены примерно спустя 1,5 часа после всплеска с помощью северного GEMINI-N. Правая картинка получена на UKIRT спустя полчаса после всплеска. Отсутствие источника на левом рисунке служит подтверждением большого красного смещения (из статьи arXiv: 0906.1577)

Раз мы уже оказались в межгалактическом пространстве, поговорим о галактиках. Здесь рекордом можно считать обнаружение галактики вокруг самого далекого квазара на z=6,43 ( arXiv: 0908.4079 256 ). Точно определить массу галактики пока не удается, но ясно, что она достаточно массивная, а Вселенной в тот момент, согласно стандартной модели, при z=6,43 было всего лишь около 840 млн лет.

Составное изображение квазара CFHQSJ2329–0301. Цвета условные. Видно, что источник не точечный. Это галактика, в которой находится квазар (из статьи arXiv: 0908.4079)

Вообще, данные по массивным галактикам в молодой Вселенной заставили ученых серьезно задуматься. Крис Коллинз и его соавторы ( arXiv: 0904.0006 257 ) показали, что наиболее массивные (и яркие) галактики в скоплениях набрали 90% своей массы уже спустя 4–5 млрд лет после начала расширения. Это противоречит численным моделям, в которых формирование массивных галактик идет медленнее (90% массы набирается такими галактиками только спустя 11 млрд лет).

Показана эволюция звездной массы ярчайших галактик в скоплениях с красным смещением. Серым показаны результаты численного моделирования. Красным — результаты наблюдений (из статьи arXiv: 0904.0006)

В 2009 г. был описан весьма любопытный результат проекта Galaxy Zoo ( arXiv: 0907.4155 258 ). В процессе классификации галактик силами добровольцев был обнаружен интересный тип галактик, получивший название «зеленые горошины» (Green Peas). Выделен 251 такой объект. Это довольно компактные (менее 5 килопарсек) галактики с низкой металличностью. Они находятся относительно недалеко (0,112 < z < 0,360) и являются «родственниками» голубых компактных галактик. Новым галактикам свойственна клочковатая структура и высокая светимость в ультрафиолетовом диапазоне при относительно небольшой звездной массе. Эти свойства объясняются высоким темпом формирования звезд (порядка 10 масс Солнца в год).

На трех левых снимках — галактики «зеленые горошины». На самом правом — обычная эллиптическая галактика. Видно, что «горошины» — зеленые, а обычная галактика — желтая (из статьи arXiv: 0907.4155)

Остается перечислить результаты 2009 г. в области космологических исследований.

Наиболее интересным нам показались исследования барионных осцилляций по данным 7-го Слоановского обзора неба ( arXiv: 0907.1660 259 ). Первичные космологические возмущения приводят к возникновению звуковых волн в плазме, заполняющей молодую Вселенную. Эти волны «отпечатываются» на распределении обычного (барионного) вещества. Значит, можно пытаться увидеть соответствующие неоднородности в распределении галактик. Это крайне важно, так как позволяет очень точно измерить ряд космологических параметров. Новые результаты находятся в соответствии со стандартной моделью. Подробное описание барионных осцилляций можно найти в свежем обзоре arXiv: 0910.5224 260 .

Барионные осцилляции на разных красных смещениях по данным седьмого релиза SDSS. Линией показана стандартная модель с лямбда-членом (из статьи arXiv: 0907.1660)

Радиоизображение на волне 90 см. Показаны источники: Sgr A* — центр Галактики, Sgr B2 — объект, до которого определяли расстояние, и внегалактический компактный радиоисточник J1745–2820. Sgr B2 — область звездообразования, содержащая мазерные источники (из статьи arXiv: 0908.3637)

Стандартные значения параметров подтверждены и в работе arXiv: 0905.0695 261 . Авторы используют новые данные по цефеидам в галактиках со сверхновыми типа Ia и галактике с мазерными источниками. На первом шаге получается очень точная калибровка пиковой светимости сверхновых. Это достигается тем, что выборка цефеид очень однородна, а потому можно использовать лишь относительные данные по ним, уйдя от необходимости выяснять точную калибровку самой шкалы цефеид. Абсолютная калибровка достигается использованием мазерных источников в галактике NGC 4258. В итоге получено значение 74,2±3,6 км/с/Мпк. Т.е. заявленная точность (с учетом статистики и систематики) лучше 5%. Приложение полученного результата дает w=-1,12±0,12, где w — параметр, характеризующий темную энергию: w=P/(ρc2).

На плоскости H sub 0 /sub  — w показаны области, соответствующие данным спутника WMAP и новым данным по цефеидам и мазерам. Пересечение двух областей выделяет наиболее вероятный диапазон параметров (из статьи arXiv: 0905.0695)