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 Ученые из МФТИ и Объединенного института ядерных исследований завершили комплексный анализ поведения констант связи Стандартной модели на высоких энергиях. Используя ренормализационную группу, авторы оценили вероятность того, что наш вакуум — физическое состояние, в котором существует все вещество во Вселенной,— рано или поздно «провалится» в более глубокое энергетическое состояние.
Защитный жилет, протестированный в ходе миссии «Артемида I», реально защитил от космической радиации
Специальный пластиковый жилет смог существенно снизить дозу радиации, полученную манекеном во время тестового полета корабля Orion к Луне. По уровню защиты жилет не уступил специальному противорадиационному убежищу внутри корабля. В будущем такая экипировка позволит защищать астронавтов от солнечных вспышек во время полетов на Луну и Марс, минимально сковывая их работу.
Если у вас есть выбор между лестницей и лифтом, выбирайте лестницу. Согласно результатам нового исследования, у людей, регулярно поднимающихся пешком по лестнице, риск скончаться от сердечно-сосудистых проблем ниже на 39%, а от любых других причин — на 24%, чем у тех, кто пользуется лестницей лишь иногда.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Эксперимент физиков из ЦЕРН позволил рассмотреть поведение глюонов внутри атомных ядер с беспрецедентной точностью. При сверхвысоких плотностях эти элементарные частицы переставали размножаться и начинали объединяться. Это помогло найти подтверждение теории «глюонного насыщения», а не принятого «ядерного затенения» для определенного диапазона сверхвысоких энергий.
Со стороны профессия летчика-испытателя часто выглядит как череда опасных полетов, требующих бесстрашия и способности мгновенно импровизировать. В действительности ее основу составляют методика, дисциплина, технические знания и умение честно рассказать о каждой особенности машины. Его задача — не просто поднять самолет в воздух, но и понять, насколько точно он выполняет команды, предсказуемо ли ведет себя на сложных режимах и какие изменения необходимо внести в конструкцию или систему управления.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?
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