• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
03.08.2023
НИУ ВШЭ
672

Астрофизики НИУ ВШЭ рассказали, как найти сверхновую

4.7

Шанс обнаружить вспышку сверхновой звезды, связанную с гамма-всплеском, сегодня равен 0,00346 процента. Ученые ВШЭ выяснили, как сделать такое открытие более частым. Сеть из нескольких телескопов в разных географических координатах, проверка данных в фотометрических фильтрах и анализ снимков с учетом особенностей галактики, в которой произошел всплеск, помогут открыть больше сверхновых.

Астрофизики НИУ ВШЭ рассказали, как найти сверхновую
Астрофизики НИУ ВШЭ рассказали, как найти сверхновую / ©Getty images / Автор: Наталья Федосеева

Исследование опубликовано в журнале Pattern Recognition and Image Analysis. Гамма-всплеск — самая мощная вспышка во Вселенной, при которой выбрасывается огромное количество энергии в гамма-диапазоне. Активная фаза всплеска может длиться меньше секунды, но энергии выделить больше, чем Солнце за миллиарды лет жизни. Всплески случайно открыли в 1967 году, когда с секретного американского спутника Vela пришел сигнал о гамма-излучении. Спутник запустили для отслеживания ядерных взрывов в атмосфере со стороны СССР и Великобритании, но, к удивлению наблюдателей, сигнал пришел не с Земли, а из космоса.

Гамма-всплески обычно происходят на значительных расстояниях от Земли и не представляют прямой угрозы. Однако, если такой всплеск произойдет вблизи нашей галактики, озоновый слой, который защищает нас от опасного излучения, повредится, из-за чего все живое подвергнется воздействию вредоносной космической радиации. Такая катастрофа приведет к вымиранию живых организмов. Поэтому астрофизики продолжают изучать это явление и его возможные последствия, чтобы лучше понимать и оценивать потенциальные риски.

Точный механизм возникновения всплесков еще не до конца изучен, но, по одной из теорий, некоторые из них появляются после вспышки сверхновой звезды, возникающей из-за коллапса. Коллапс — фаза в эволюции звезды массой в 8–10 раз больше Солнца, когда она исчерпывает свой запас «ядерного топлива» и перестает сопротивляться гравитационному сжатию. Из-за этого плотность ее ядра становится критически высокой, и происходит взрыв, который называют вспышкой сверхновой. При взрыве в космос выбрасывается огромное количество материи со скоростями в несколько сотен километров в секунду. Это создает потоки частиц, которые сталкиваются с окружающей средой и вызывают гамма-излучение.

Астрономические изображения гамма-всплеска GRB 201015A. Всплеск зарегистрировали 15 октября 2020 года. На левом снимке изображены области его локализации спустя 10 дней, когда сам гамма-всплеск должен погаснуть. На ноябрьских снимках (в центре и справа) источник (выделен красным) тускнеет, из чего ученые сделали вывод, что перед ними сверхновая и всплеск связан с ней / ©Пресс-служба НИУ ВШЭ

При этом сама вспышка сверхновой гораздо менее заметна, чем гамма-всплеск, который она порождает. И хотя к 2023 году астрофизики зарегистрировали уже около 13 тысяч гамма-всплесков, всего для 45 доказана связь со сверхновыми. Но на самом деле число таких всплесков может быть больше. Астрофизики НИУ ВШЭ проанализировали, какие ошибки и селективные эффекты могут возникнуть при обнаружении сверхновых, и описали, как их минимизировать.

Порядок изучения гамма-всплесков такой: приборами космических обсерваторий (Swift, Fermi, INTEGRAL) регистрируется гамма-излучение, и его координаты передаются на Землю. После этого определяют красное смещение — параметр, который характеризует расстояние до источника наблюдения. Если смещение меньше или равно 0,5, то велика вероятность, что гамма-всплеск был вызван сверхновой, и нужно организовывать наблюдения.

Сверхновая на снимках проявляется позже, на 5–20-й день после гамма-всплеска. Есть несколько ограничений, которые могут помешать ее обнаружить, — например, если источник расположен слишком далеко от Земли.

«Если гамма-всплеск можно сравнить с фонарем, то сверхновая похожа на свечу. Она “распыляет” свою энергию во всех направлениях, поэтому не может светить так далеко, как гамма-всплеск, который испускает пучок в одном направлении, — объясняет автор статьи Сергей Белкин, аспирант базовой кафедры физики космоса Института космических исследований РАН факультета физики ВШЭ. — И если было получено, что красное смещение относительно большое и мы можем наблюдать гамма-всплеск, то сверхновая в таком случае может остаться незамеченной».

Ученые отмечают, что помешать увидеть сверхновую также может галактика, в которой она находится, если она будет слишком яркой и затмит сверхновую или, наоборот, настолько пыльной, что поглотит и/или рассеет ее свет.

Положение источника GRB 190829A и связанной с ним сверхновой в принимающей галактике / ©Пресс-служба НИУ ВШЭ

«Если продолжать аналогию, то это то же самое, как идти через туман со свечкой или фонариком. Если человек будет идти со свечой, то увидеть его будет сложнее, потому что свет будет поглощаться и рассеиваться, при этом человек с фонариком с большей вероятностью будет заметен, — рассказывает Сергей Белкин. — Поэтому, если в родительской галактике сверхновая не видна в конкретном фильтре, имеет смысл наблюдать источник в других фотометрических фильтрах. В них поглощение света может быть ниже, и это позволит выделить сверхновую».

То, где именно произошел всплеск, также важно учитывать. Если он наблюдается в рукавах, более отдаленных от центра галактики, то шанс обнаружить сверхновую будет выше, чем вблизи ее ядра. Проблему можно решить, если пронаблюдать родительскую галактику еще несколько дней после того, как гамма-всплеск и связанная с ним сверхновая полностью затухнут. А затем соотнести изображения уже спокойной галактики со снимками, полученными на стадии активной сверхновой, и удалить галактику как фон. Сама галактика исчезнет, а вблизи ее ядра будет наблюдаться сверхновая.

На Земле исследованиям могут помешать плохие погодные условия. Для того чтобы ветер, влажность, дождь, облачность не мешали наблюдениям, исследователи предлагают организовать единую сеть наблюдений в разных географических широтах и долготах.

«Необходима отлаженная сеть из нескольких телескопов, которые разбросаны по всему миру. Мы надеемся, что при содействии коллег из разных стран это станет возможным, — объясняет автор статьи, доцент базовой кафедры физики космоса Института космических исследований РАН факультета физики ВШЭ Алексей Позаненко. — Мы призываем подробнее изучать каждый случай, который выбивается из общего ряда, даже если изначально кажется, что он не значимый». 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» — один из крупнейших и самых востребованных вузов России. В университете учится 54 тысячи студентов и работает почти 4,5 тысячи учёных и преподавателей. НИУ ВШЭ ведёт фундаментальные и прикладные исследования в области социально-экономических, гуманитарных, юридических, инженерных, компьютерных, физико-математических наук, а также креативных индустрий. В университете действуют 47 центров превосходства, или международных лабораторий. Вышка объединяет ведущих мировых исследователей в области изучения мозга, нейротехнологий, биоинформатики и искусственного интеллекта. Университет входит в первую группу программы «Приоритет-2030» в направлении «Исследовательское лидерство». Кампусы НИУ ВШЭ расположены в четырех городах — Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде и Перми, а также в цифровом пространстве — «Вышка Онлайн».
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 14:04
Андрей

Китайские палеонтологи обнаружили образцы самых больших моллюсков, живших после Великого вымирания. Их гигантский размер говорит о том, что брюхоногие интенсивнее и быстрее восстановились в росте после массовой гибели. До этого подобные свидетельства находили в ладинском ярусе, а сейчас в анизийском.

10 июня
Александр Березин

Исследователи из США выяснили, что примерно два миллиона лет назад Солнечная система захватила хвост облака холодного межзвездного газа. В результате гелиосфера сильно сжалась, дав галактическим лучам свободно облучать все планеты системы. Это должно было вызвать и серьезные проблемы с климатом.

Вчера, 11:27
Александр Березин

Глава подразделения NASA по системам исследования Луны объяснила ранее неизвестное публике условие для высадки людей на спутнике Земли в сентябре 2026 года. Скептики оценили это заявление как стремление Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США переложить ответственность за срыв сроков лунной высадки на кого-то еще.

10 июня
Александр Березин

Исследователи из США выяснили, что примерно два миллиона лет назад Солнечная система захватила хвост облака холодного межзвездного газа. В результате гелиосфера сильно сжалась, дав галактическим лучам свободно облучать все планеты системы. Это должно было вызвать и серьезные проблемы с климатом.

Позавчера, 14:04
Андрей

Китайские палеонтологи обнаружили образцы самых больших моллюсков, живших после Великого вымирания. Их гигантский размер говорит о том, что брюхоногие интенсивнее и быстрее восстановились в росте после массовой гибели. До этого подобные свидетельства находили в ладинском ярусе, а сейчас в анизийском.

8 июня
Михаил Орлов

Переселение позвоночных из воды в наземно-воздушную среду жизни стало поворотным моментом в истории биосферы. Однако этот эволюционный скачок имел и серьезные побочные эффекты: он привел к потере способности восстанавливать потерянные части тела рептилиями, птицами и млекопитающими. В новой статье биологи рассмотрели генетические и эволюционные аспекты освоения суши и выяснили, что резкое ослабление регенерации стало своеобразной «расплатой» за адаптации животных к другой среде.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: