Астрофизики НИУ ВШЭ рассказали, как найти сверхновую
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.
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.
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.
«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».
Telegram 
Дзен 
VK Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
Десятого мая 1940 года вермахт пришел в движение. Через 42 суток англо-французские армии были разгромлены, а Франция капитулировала. Как это произошло, ведь союзники имели больше солдат, танков и пушек, чем немцы? В СССР причиной посчитали нежелание французов воевать, немцы же, говорили советские военные, не внесли в стратегию ничего нового. Реальность была строго обратной: разгром Франции был новым словом в войне, и такой же сценарий Гитлер применил против СССР через год. Что именно произошло и отчего советское руководство не смогло осознать случившееся?
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
Десятого мая 1940 года вермахт пришел в движение. Через 42 суток англо-французские армии были разгромлены, а Франция капитулировала. Как это произошло, ведь союзники имели больше солдат, танков и пушек, чем немцы? В СССР причиной посчитали нежелание французов воевать, немцы же, говорили советские военные, не внесли в стратегию ничего нового. Реальность была строго обратной: разгром Франции был новым словом в войне, и такой же сценарий Гитлер применил против СССР через год. Что именно произошло и отчего советское руководство не смогло осознать случившееся?
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно