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 Сеченовского Университета установили, что возраст существенно меняет реакцию нейронов на ишемический инсульт: у пожилых пациентов клетки мозга быстрее теряют способность поддерживать энергетический обмен и значительно чаще запускают программу клеточной гибели. Эти изменения могут быть одной из причин, почему стандартные нейропротективные подходы нередко оказываются менее эффективными у пациентов старших возрастных групп.
Ученые выяснили, что один из типов иммунных клеток — естественные киллеры — и выделяемые ими микроскопические пузырьки (везикулы) подавляют рост бактерий, устойчивых ко многим антибиотикам. Более того, в экспериментах эти клетки и их везикулы сделали микроорганизмы уязвимее перед существующими лекарствами. В перспективе такой инструмент может лечь в основу новых антибактериальных препаратов и вспомогательных средств для усиления эффекта традиционных антибиотиков.
Исследователи из МИЭМ ВШЭ и ИПКОН РАН разработали новую математическую модель мониторинга, которая позволяет фиксировать источник опасных подземных вибраций в реальном времени. Технология поможет снизить риск повреждения зданий, дорог и другой инфраструктуры рядом с карьерами и шахтами.
Паразитические организмы иногда не учитывают, что сами могут оказаться целью паразита более высокого уровня. Сосредотачивая все свои силы на инфицировании и размножении, они остаются беззащитными перед агрессивным специализированным нахлебником.
Интригующие испытания высотного ракетного двигателя Raptor Vacuum для корабля Starship, верхней ступени сверхракеты Илона Маска, парадоксальны. Его работа на уровне моря уже сама по себе загадка. Ведь, по классическим представлениям, высотные двигатели на уровне моря корректно не работают. А сопло RaptorVAC на наземном стенде извергает реактивную струю без всяких признаков нарушения работы. Как такое может быть?
В нижних и верхних слоях Урана астрономы впервые зарегистрировали угарный газ и циановодород. Новые данные указали на то, что недра планеты могут быть значительно обогащены кислородом. Это открытие поможет разрешить давнюю загадку о том, сформировался ли Уран иначе, чем его ближайший сосед Нептун, или их образование шло по схожему сценарию.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Вначале Reuters опубликовал статью о взаимоотношениях SpaceX и Пентагона, которую миллиардер --- традиционно для его отношений с этим изданием — назвал фейком. Опровергая ее тезисы, он обнародовал информацию, не представленную ранее публично.
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