Печать

[prokhozhyj]

 https://www.youtube.com/watch?v=_Td5qzp1t60 

[фок Гюнце]

А в это время у Юпитера обнаружено еще двенадцать спутников.
Теперь их 79.

[prokhozhyj]

А в это время у Юпитера обнаружено еще двенадцать спутников.
Теперь их 79.

 Их как-нибудь зовут?

[фок Гюнце]

А в это время у Юпитера обнаружено еще двенадцать спутников.
Теперь их 79.

 Их как-нибудь зовут?

А зачем? Все рано не придут.

Вроде, пока все безымянные, все S/2018  J с хвостиками.
Только одна там уже с предварительным именем. Валетудо - она обращается по проградной (соответствующей вращению Юпитера) орбите в зоне обитания группы ретроградных спутников. Не иначе - осколок былого столкновения в семействе.

[фок Гюнце]

А еще на днях с удовольствием закрыли недавно (в марте) открытую галактику без темной материи.
Теоретически, такой диковинный объект, как галактика, состоящая только из звезд и газа, в принципе, при некоторых условиях возникнуть может. Но только если повезет, и то- карликовая и плотная.
А открытое чудо было наоборот, большим как Млечный путь и неплотным - масса звезд меньше, чем в нашей Галактике, в 250 раз. И при этом практически всю массу галактики, определенную по угловой скорости вращения ее элементов, составляли звезды и газ.
Запахло было скандалом, ибо понять, как такое ухитрилось собраться и не рассыпаться,  было сложно.
А нынче выяснилось, что расстояние до галактики, в силу ее морфологических  особенностей, было определено неправильно, и уточненное несколькими методами расстояние до нее - в полтора раза меньше. Соответственно, все пришлось пересчитывать, и оказалось, что никакой сенсации нет. Галактика как  галактика.  Видимая масса звезд и прочего газа - лишь 5% полной массы, а 95% - масса темной материи.

[фок Гюнце]

И еще один детектив о темной материи

Если говорить просто, темная материя - это неизвестно что, которое состоит неизвестно из чего и имеет массу, в шесть раз большую, чем масса всей видимой материи Вселенной. В результате движением и расположением всей видимой (барионной) материи в крупных масштабах (начиная от галактического) управляет гравитация темной материи - именно она "собирается" в галактики, их скопления, сверхскопления и гиперскопления, и видимая материя лишь следует за ней - как пена на поверхности воды. Основное свойство темной материи - она не взаимодействует с электромагнитным излучением, сама его не испускает и поэтому не обнаруживается нормальными методами. Впрочем, сама с собой она тоже не взаимодействует - ничем, кроме гравитации.
Характер и состав темной материи неизвестны. По некоторым данным, она неоднородна - в мире, скорее всего, есть "горячая" темная материя, состоящая из ненаблюдаемых частиц, движущихся со световой или околосветовой скоростью, и "холодная" темная материя, состоящая из массивных "медленных" частиц.

Некоторое время назад, в 2014 году, почти одновременно сразу две независимые группы, исследуя спектры рентгеновского излучения (одна - по данным наблюдения множества наложившихся друг на друга при наблюдении скоплений галактик, вторая - при исследовании огромного галактического кластера Персея - он содержит тысячи галактик, буквально закутанных в мощное облако межгалактического газа, и является самым ярким рентгеновским источником на небе) обнаружили в спектре рентгеновского излучения неидентифицированную линию, соответствующую энергии примерно 3,52 килоэлектронВольт.
Найти известный физический процесс, "ответственный" за излучение этой линии, не удалось.
Появилась весьма разумная гипотеза, гласящая, что это излучение объясняется распадом частиц темной материи (на нейтрино и фотон - тот самый, несущий энергию 3,52 кэВ). Такой процесс может быть чрезвычайно редок (по оценкам, среднее время жизни распадающихся частиц может превосходить время жизни Вселенной порядков на шесть) - но для космических масштабов в подобных условиях он теоретически должен наблюдаться.
В таком случае масса распадающихся частиц темной материи должна быть равна примерно 7 кэВ - раз в семьдесят легче электрона. Вполне съедобно теоретически. Если даже не вся темная материя состоит из таких частиц, то уж частично - вполне может.
Осталось ждать подтверждения и продолжения исследований. И задумываться о так называемых стерильных нейтрино - теоретически возможных и предусмотренных некоторыми физическими моделями частицах подходящей массы, прекрасно подходящих на роль темной материи.

Кстати, кое-что об этом поподробнее.
Хотя масса частицы 7 кэВ, вроде бы, мала - она уступает массе электрона более, чем в семьдесят раз - в момент, когда Вселенная могла стать для таких частиц "прозрачной", (то есть, момент времени, в который температура Вселенной вследствие расширения упала настолько, что их энергия начала превышать энергию окружающей материи, и эти частицы вышли из состояния термодинамического равновесия или, можно сказать, отделились от остального вещества) наступил быстро - через несколько секунд с момента появления нашего мира, и при этом их скорость была ниже скорости света на два порядка.
А это означает, замечу, что при такой небольшой скорости они вполне могли в достаточно ранние времена, фактически, начиная с первой минуты жизни Вселенной за счет гравитационных сил образовывать достаточно массивные и относительно устойчивые структуры с характерной массой, соответствующей массе сверхскоплений и гиперскоплений галактик.
Так что в случае подтверждения результатов, это открытие вполне соответствовало бы теоретическим представлениям о формировании крупномасштабной структуры Вселенной.

А дальше начался детектив...
Подождали. Подтверждение статистически значимого существования эмиссионной линии 3,52 кэВ было опубликовано для обоих случаев - и для кластера Персея, и для 73 удаленных кластеров.
См. также http://arxiv.org/abs/1402.2301, https://arxiv.org/abs/1402.4119

Но все оказалось не столь простым. Длительные (18,5 суток) непрерывные наблюдения карликовой галактики в Драконе (есть такой спутник у Млечного пути, удаленная на 260 тысяч световых лет карликовая сферическая галактикаl. Интересна эта галактика тем, что доля темной материи в ее полной массе является наибольшей из известных, и это - объект с наибольшей концентрацией темной материи из всех известных объектов Вселенной) не показали ни одного события наблюдения рентгеновского излучения с энергией около 3,5 кэВ. Увы, но со значительной вероятностью это исключало связь указанной выше эмиссии с темной материей. При этом, опять же, увы, окончательный вывод делать было рано - чувствительность оборудования позволяла делать выводы на грани погрешности наблюдений.

Уже после, в 2016 году спутник Hitomi, казалось бы, закрыл вопрос - его чувствительность была достаточно высокой, и он не подтвердил наличия эмиссии рентгеновского излучения с энергией 3,52 кэВ в спектре скопления Персея.
Казалось бы, все понятно - ошибка наблюдения, чего уж тут, и красивая идея погибла на корню. Но не тут-то было. Вопрос о том, отчего же эту линию наблюдали другими инструментами, остался.

А потом, в конце прошлого года обнаружились интересные вещи.
Hitomi, конечно, улавливает рентгеновское излучение с высокой точностью - но вот пространственное разрешение у него не слишком высоко, в то время, как ранее наблюдавшие эмиссию в кластере Персея аппараты, такие как Chandra, "видят" намного меньшую область неба и обладают, соответственно, при меньшей чувствительности большим пространственным разрешением.

Hitomi "захватывает" и темное гало кластера, и сверхмассивную черную дыру его центральной галактики. А аккуратные исследования показали, что в районе черной дыры, наоборот, наблюдается поглощение рентгеновской эмиссии. Если суммировать наблюдения от черной дыры и окружающей ее области, суммарный сигнал не показывает характерного для наблюдений с большим пространственным разрешением пика.

Проверили. Если провести наблюдения периферийной области кластера на Chandra - пик наблюдается!
Получили неожиданный вывод - в таком случае, темная материя в самой центральной галактике еще и поглощает рентгеновское излучение этой энергии с последующим (очень медленным!) переизлучением.

Вот так...

Ну, а сегодня, 24 июля, опубликован препринт https://arxiv.org/abs/1807.08740, в котором подтверждено с высокой достоверностью, что неидентифицированная линия рентгеновского излучения энергии 3,52 кэВ в старой карликовой галактике Сетка II не принадлежит астрофизическим источникам. А в принципе, кроме них возможный источник лишь один.
А стало быть, чем дальше, тем больше все это похоже как на открытие ранее известных сугубо теоретически и практически ни с чем не взаимодействующих стерильных нейтрино, так и на понимание того, из чего, полностью или частично, состоит загадочная темная материя.

[фок Гюнце]

И небольшое пояснение о роли личности в истории темной материи в формировании крупномасштабной структуры.

Крупномасштабная структура Вселенной имеет вид некоего ячеистого образования: огромные пустые объемы пространства, именуемые войдами и имеющие размеры порядка сотен миллионов световых лет, окружены стенами, формируемыми сверхскоплениями и гиперскоплениями галактик, причем размеры крупнейших образований такого рода могут достигать 1,2 миллиарда световых лет (а возможно, и, неизвестно отчего, больше. Об этом "больше" - см. следующий пост).

Как ни удивительно, такая структура сформировалась, судя по всему, в результате воздействия акустических колебаний (волн плотности, а проще говоря - звуковых волн), распространявшихся на заре образования Вселенной в ее плотном и горячем веществе. Сами волны возникали вследствие элементарной неустойчивости расширявшейся плазмы (при появлении нового пространства внутри ее) при случайных флуктуациях ее плотности.

Кое что об этом процессе:
Практически постоянно, когда речь идет о Большом взрыве, говорится и пишется, что в момент своего возникновения Вселенная была очень плотной и горячей - и только потом, расширяясь, она охладилась до нынешнего состояния (вполне естественным путем - именно вследствие расширения).
На самом деле картина является более сложной и в чем-то парадоксальной - судя по всему, спустя 10^-31 секунды после своего рождения Вселенная была пустой и холодной. И это неожиданное утверждение имеет под собой весьма веское обоснование.
Рождалась Вселенная, безусловно, плотной и горячей - ее плотность составляла примерно 5,1·10^96 килограммов на кубометр, а температура - примерно 1,4·10^32 градусов (почему столько? Потому что больше быть не могло - при больших значениях полностью теряют смысл понятия времени, пространства, расстояния и даже положения объектов друг относительно друга - словом, любые физические понятия).
Однако после этого, спустя примерно 10^-43 секунды после рождения Вселенная вступила в фазу инфляционного расширения. В течение ста дециллионных долей секунды (10^-31 c) она расширялась с чудовищной скоростью - минимум, на 60 порядков быстрее, чем сейчас. В результате температура и плотность Вселенной резко упали.
И только когда закончилась инфляция, пустая и холодная Вселенная вновь нагрелась и заполнилась веществом. Можно сказать, что источником ее нагревания и всего вещества в ней явилась энергия ее расширения (в какой-то степени) - дело в том, что кванты того самого поля, которое вызвало бурное расширение Вселенной, к концу периода инфляции начали распадаться с образованием ныне существующих (а может, и уже не существующих) частиц, заполнив Вселенную привычным нам веществом и излучением.
Именно в этот момент первичные неоднородности в распределении материи (обязанные своим происхождением деталям строения поля, вызывавшего расширение), привели к тому, что в сверхгорячей и сверхплотной плазме начали формироваться звуковые волны.

Эти древнейшие ничтожные по величине и амплитуде колебания и запечатлелись в виде современных колоссальных неоднородностей распределения материи - крупномасштабной структуры Вселенной.
Эти неоднородности - волны плотности материи - отражаются в структуре реликтового фонового излучения в виде ничтожных колебаний его энергии (более горячие области фона излучались сгущениями материи, более холодные - разрежениями). Характерная длина звуковой волны в плазме, из которой состояла Вселенная, для момента рекомбинации (отделения вещества от излучения, 380 тысяч лет с момента рождения Вселенной, когда Вселенная стала прозрачной для электромагнитных волн), когда, собственно, родилось реликтовое излучение, может быть рассчитана.
А дальше начинается интересное. Получается, что мы, наблюдая реликтовое излучение, видим в нем звуковые волны известной длины, проявляющиеся в виде неоднородностей этого самого излучения. Соответственно, можно посчитать, какой угловой размер должны иметь эти волны, видимые в реликтовом излучении, нынче, с учетом состоявшегося за это время расширения Вселенной. Результат достаточно прост - они должны иметь размер около одного углового градуса. И в этом отношении теория замечательно соответствует наблюдениям.

Но есть здесь один нюанс.
Этот угловой размер будет наблюдаться, только если свет все это время распространялся по прямой. Если же Вселенная имеет ненулевую кривизну, то свет в ней распространяется не по прямой, а по дуге окружности (если кривизна положительна) или гиперболы (если кривизна отрицательна). Соответственно, кажущийся угловой размер акустической волны, видимой в реликтовом излучении,  окажется большим (для положительной кривизны) или меньшим (для отрицательной кривизны), чем положено. Ну, а дальше мы вспоминаем, что если плотность Вселенной больше критической плотности 0,119H^2/G, где H - постоянная Хаббла, а G - гравитационная постоянная, то Вселенная благодаря гравитации материи имеет положительную кривизну (и сумма углов треугольников большого размера в ней в среднем больше 180 градусов), если меньше - то, соответственно, кривизна отрицательна, и сумма меньше 180.
Получается интересный вывод - точно рассчитав длину звуковой волны для момента рекомбинации, точно измерив средний угловой размер неоднородностей реликтового излучения и сравнив результаты, мы можем узнать и среднюю плотность материи во Вселенной (полную: барионной материи, темной материи и темной энергии), и сумму углов крупномасштабных треугольников Вселенной, то есть, кривизну пространства, в котором мы живем.
Результат оказывается красивым: полученная таким образом сумма углов крупномасштабных треугольников в среднем во Вселенной равна 180,18±2 градуса. Мы действительно живем в плоской Вселенной.

А теперь - некоторые интересные факты, сопутствующие распространению акустических колебаний, которые потом превратились в сверхскопления и гиперскопления, на заре времен.
Во-первых, интересно то, что в первые секунды, минуты и даже годы жизни нашего мира длина звуковой волны в сверхгорячей и сверхплотной плазме оказывалась больше величины горизонта (то есть, произведения скорости света на время, прошедшее с момента образования Вселенной - максимального расстояния, на которые успевало к этому моменту распространиться любое взаимодействие). А это означало, что в любой области пространства плотность можно было бы считать постоянной - она просто не успевала измениться за время существования мира. Только позже, спустя тысячелетия, по мере расширения пространства, размер горизонта оказался большим, чем длина звуковой волны - и только начиная с этого времени, можно считать, что звуковые волны начали распространяться в пространстве (как говорят, "волны плотности начали входить под горизонт событий"). До этого момента они существовали именно как результат небольших первичных неоднородностей плотности, унаследованных от инфляционной эры.
Во-вторых, начиная с этого момента, распространение звуковых волн стало сопровождаться неожиданным эффектом. Мы знаем, что Вселенная нынче (да и в те времена тоже) состоит из темной материи и видимой (барионной) материи (причем темной материи в несколько раз больше, чем видимой). До поры до времени они (темная и видимая материя) спокойно существовали в расширяющемся мире и, что весьма вероятно, имели более или менее одинаковую плотность энергии (температуру). Однако как только плотность материи в любом видимом объеме пространства стала изменяться (звуковые волны начали входить под горизонт) - ситуация изменилась. Видимая (барионная) материя взаимодействует с электромагнитным излучением (потому, собственно, она и видимая), а темная материя с ним не взаимодействует (и поэтому она темная). В результате плотность темной материи в волне сжатия вполне могла расти: под действием собственной гравитации более плотная материя сжималась еще сильнее - и в результате амплитуда колебаний плотности темной материи со временем, по мере распространения звуковых волн, повышалась, то есть, темная материя в местах своего уплотнения сжималась все сильнее, постепенно формируя типичную картину звуковых волн, которые усиливались, создавая в пространственном распределении темной материи "впадины" (разрежения) и окружающие их "уплотнения" (будущие пустоты - войды - и "великие стены", гиперскопления галактик).
А вот видимая материя вела себя иначе. Стоило ей начинать уплотняться - она нагревалась, излучала еще больше фотонов, и давление фотонов, которые в те времена активно взаимодействовали с горячей плазмой, начинало препятствовать сжатию.

В результате имел место интересный эффект. Темная материя является бесстолкновительной - частицы, из которых она состоит, друг с другом импульсами не обмениваются и друг на друге не рассеиваются.  И получилось, что барионная материя до рекомбинации уплотняться "не умела" - повышению ее плотности на фронте звуковой волны препятствовало давление излучения, для которого она до рекомбинации не была прозрачной, - а темная материя "не хотела" - в бесстолкновительной, не взаимодействующей с собой материи акустические волны вообще не распространялись. Зато незначительные повышения плотности, породившие акустические колебания, приводили к повышению плотности темной материи просто за счет повышенного притяжения - на фронте волны возрастает плотность, следовательно, растет масса данного объема, следовательно, сила притяжения, воздействующая на окружающую материю. И факторов, противодействующих этому сжатию, практически не было - оно шло наперегонки с расширением Вселенной и его опережало.
Так что распространялись волны в барионной плазме, а состояли из темной материи.

Соответственно, видимая и темная материя "разделились" - плотность видимой материи изменялась незначительно, так что она оставалась распределенной почти равномерно, а плотность темной - значительно, так что она начала формировать сгущения и разрежения. Заодно и температура темной материи начала падать быстрее, чем видимой.
В результате к моменту рекомбинации, спустя 380 тысяч лет после рождения Вселенной, темная материя уже сформировала вполне заметную структуру пустот, окруженных стенками (представлявшими собой сами звуковые волны), а плотность видимой материи колебалась очень слабо из-за взаимодействия с фотонами.
И вот тут произошло еще одно ключевое событие. Через 380 тысяч лет после Большого взрыва температура видимой материи упала настолько, что она перестала взаимодействовать с фотонами (стала прозрачной - это и есть рекомбинация). В этот момент появилось реликтовое фоновое излучение, то есть, фотоны с температурой почти три тысячи градусов пустились в бесконечное странствование по миру (сейчас вследствие расширения Вселенной их температура упала до 2,725 градуса Кельвина, а количество их осталось весьма внушительным - почти пятьсот штук на каждый кубический сантиметр Вселенной).
И именно с этого момента уже ничто не препятствовало сжатию видимого вещества - оно стало прозрачным, и теперь давление света на него практически не воздействовало - и это сжатие начало происходить под влиянием притяжения темной материи, начавшей сжиматься в ячеистую структуру намного раньше и к моменту рекомбинации уже практически ее сформировавшей. Именно поэтому сверхскопления, скопления галактик да и сами первые галактики сформировались во Вселенной так быстро - за считанные десятки, или сотни  миллионов лет.

[фок Гюнце]

И еще один детектив. Теперь о крупномасштабной структуре.

Я только что упомянул, что крупнейшие элементы крупномасштабной структуры  теоретически могут достигать размера 1,2 миллиарда световых лет - это наибольшая длина звуковой волны, которой та могла бы достичь при формировании Вселенной (в пересчете на настоящее время с учетом расширения пространства).
Изучение реликтового фонового излучения подтверждает этот расчет - его угловые неоднородности как раз соответствуют этому размеру.
И это согласование теории с практикой, а наблюдений реликтового фона - с наблюдениями крупномасштабных элементов Вселенной безмятежно длилось до 2013 года.
А потом дело пошло "все страньше и страньше" (с)

Проблема наблюдений крупномасштабной структуры заключается в том, что отдаленные гиперскопления галактик рассмотреть почти невозможно - в них даже крупные галактики видны лишь посредством всяческих ухищрений. Единственное, что в них можно видеть с большого расстояния без специальных методов - это квазары, ибо яркость квазара, как известно, может достигать триллионов (и даже сотен триллионов! Нынешний рекорд - около квадриллиона!) солнечных - особенно, если он удачно ориентирован. В результате мы с большого расстояния уже видим не сверхскопления и гиперскопления галактик, а лишь квазары в них, образующие группы соответственно расположению в скоплении - так называемые большие группы квазаров (LQGs, Large Quasar Groups).
И вот летом 2013 года было опубликовано исследование, утверждающее, что 73 квазара на небе группируются в вытянутую линию длиной четыре миллиарда световых лет (Huge LQG, HLQG). Это было неприятно - во-первых, противоречило теории, во-вторых, наблюдения реликтового фона не давали ни малейшего намека на существование в момент рекомбинации неоднородностей подобного масштаба.
Дальше - больше. Появилось интригующее известие о том, что 34 квазара, формирующих группу Кловис-Кампусано (CCLQG), имеющую размер около двух миллиардов световых лет, находятся в интригующей близости (менее 1,8 миллиарда световых лет) от указанной выше группы, а в двух градусах от нее на небе находится еще одна группа U1.11 из тридцати восьми квазаров длиной 2,2 миллиарда световых лет - так что все это, в принципе, может указывать на существование единой суперструктуры колоссального размера.
Они не являются случайной проекцией разноудаленных квазаров - среднее красное смещение обеих групп практически одинаково, 1,27 и 1,28, что соответствует разности в расстояниях не более трехсот миллионов световых лет (при том, что группы удалены от нас почти на девять миллиардов световых лет).
Трехмерная карта этих групп:



Изучение реликтового фона продолжало между тем упорно указывать на то, что неоднородностей подобного масштаба в нем не обнаруживается, так что структурам подобных размеров во Вселенной просто неоткуда взяться - разве что, случайно, потому что волны плотности распространялись случайным образом и где-то они могли "вытянуться" в длинную линию. Увы, рассчитать вероятность такой случайности невозможно - нет данных.

А тем временем пытливый разум астрономов не дремал. Квазар - штука, конечно, яркая, но и его с расстояния в десять-двенадцать миллиардов световых лет видно плохо. А разглядеть подряд несколько десятков квазаров с таких расстояний - занятие вообще муторное. А что ярче квазара? Гамма-всплески, ярчайшие кратковременные вспышки, вернее, узконаправленные выбросы вещества, возникающие при взрыве быстровращающихся очень массивных звезд или при слиянии нейтронных звезд. Если луч выброса (джет) направлен прямо на нас, его вообще-то, можно увидеть (в гамма-диапазоне) с любого расстояния и из любого конца наблюдаемой Вселенной. Правда, определить расстояние до гамма-всплеска удается не всегда (это - если говорить очень мягко, вообще же определение расстояния до гамма-всплеска - это редкая удача), зато расположение их определяется с большой точностью.
И вот в ноябре 2013 года статистический анализ распределения гамма-всплесков на небе навел на мысль о том, что в созвездиях Геркулес - Северная Корона плотность гамма-всплесков, а стало быть, и расположения галактик, статистически повышена, причем размер области, в которых эта плотность повышена по сравнению с остальным небом, размахивается на десять миллиардов световых лет. Точнее говоря, 10х7,2 миллиарда световых лет (!).
Гипотетический монстр получил сначала название Великой стены Геркулес - Северная Корона и сразу же задал удивительное количество вопросов. Мало того, что он своими размерами не соответствует ни теории, ни наблюдениям за неоднородностями реликтового фона. Интересно еще и то, что видим мы его в тот момент, когда Вселенной было 3,9 миллиарда лет - при этом в такое время область размером 10 миллиардов световых лет просто не могла сформироваться закономерным образом, потому что ее крайние точки еще не были причинно связаны (не "видели" друг друга - ведь свет от каждой из них мог распространиться всего лишь на 3,9 миллиарда световых лет).
Проведенные уже в 2015 году исследования показали, что с учетом всех известных факторов вероятность случайного распределения гамма-всплесков таким несимметричным образом весьма низка. То есть, списать полученный результат на статистическую флуктуацию достаточно сложно.
Заодно, в связи с тем, что это образование выходит за пределы созвездий и Геркулеса, и Северной Короны, для него предложено труднопереводимое название NQ2-NQ4 GRB overdensity (область повышенной плотности гамма-всплесков в квадрантах NQ2-NQ4) или, точнее и со средневековой пышностью, "unnamed galaxy supercluster corresponding to the NQ2-NQ4 GRB overdensity".
При этом вскоре после выхода первой работы, посвященной обнаружению пресловутого NQ2-NQ4 GRBO, был опубликован очередной результат изучения реликтового фона с большей точностью. Неоднородностей подобного масштаба в нем никак не обнаруживается.
Конечно, эта структура могла бы быть случайным объединением нескольких гиперскоплений (случайным наложением нескольких ранних акустических волн) - но это выглядит не слишком вероятным.
А уже в июле 2015 года еще одна группа исследователей сообщила, что по данным наблюдений распределения все тех же гамма-всплесков, между z=0,78 и z=0,86 расположена еще одна суперструктура повышенной плотности диаметром более пяти с половиной миллиардов световых лет. Структура, якобы, имеет интригующую кольцеобразную форму (собственно, кольцо слегка сплющено и занимает на небе площадь 43 на 30 градусов).

На фоне категорических утверждений о том, что изучение реликтового фона подобных сверхкрупных структур просто "не видит", начался поиск возможных причин. Одну из них начали искать в теории струн - в принципе, наблюдаемые объекты чрезмерно большого размера могут быть разъевшимися струнами, (теми самыми, из которых, согласно теории струн, "состоит все"), которые вместо микроскопических размеров приобрели космический масштаб (теория это разрешает) и своей гравитацией притянули к себе и видимую, и темную материю.

А тем временем парад гигантов продолжился. Уже осенью 2017 года появились подозрения, что в направлении созвездия Эридана буквально у нас под боком (примерно в трех миллиардов световых лет) находится войд колоссального размера - диаметром около 1,8 миллиарда световых лет (про войды - см. предыдущий пост) - тоже неприлично большой. Собственно, обнаруживается он как холодное пятно в реликтовом излучении, но то, что это огромное (пять угловых градусов, при том, что, напомню, видимый угловой размер акустических колебаний в плазме времен формирования реликтового излучения - один градус) холодное пятно в реликтовом фоне обязано своим появлением именно войду необъяснимо гигантских размеров, требует доказательства. Ибо существуют альтернативные версии - вплоть до самых экзотических, таких как отпечаток древнего взаимодействия с одной из параллельных Вселенных или остаток топологического дефекта нашего мира, проявлявшегося в раннюю эпоху (космическая текстура).
Впрочем, чем дальше, тем больше находится подтверждений тому, что речь идет именно о колоссальном супервойде.
А вот войд такой величины на разъевшиеся реликтовые струны космологического размера списать уже проблематично... Хотя и это кто-то может попробовать.
При всем этом в конце прошлого года наконец появились уточненные данные исследования реликтового излучения. Угловое распределение неоднородностей фона упорно и бесстрастно подтвердило предыдущие результаты. Угловой размер неоднородностей по небу - примерно один градус, что соответствует максимальной современной длине элементов крупномасштабной структуры 1,2 миллиарда световых лет. И не более.

Ну, а вишенкой на тортике явилось очередное и крупное исследование распределения галактик на небе.  Весьма крупное - в выборке было представлено более 1,3 миллиона галактик на площади 1318 квадратных градусов на красных смещениях от z=0,6 до z=1, то есть, на расстояниях примерно от 5,5 до 8 миллиардов световых лет. И показало оно полное соответствие наблюдаемых фактов теоретической модели - со всеми ее  ее параметрами барионных акустических колебаний, плоской Вселенной и с подтверждением количества темной материи.  И, разумеется, со всеми ограничениями на размеры элементов крупномасштабной структуры.

В общем, всю эту историю понимайте как хотите...

[prokhozhyj]

 Что-то в этом есть от высшей магии...

[фок Гюнце]

Есть...
Собственно, даже не в этом самом по себе (хотя все эти HLQG+CCLQG и NQ2-NQ4 GRBO подчас наводят на мысль о том, что фантазии о масштабах магического и божественного могущества ничтожно малы в сравнении с действительностью - и выглядят они какими-то артефактами) - сколько в систематических попытках мироздания дождаться, пока людям все в какой-то области не станет ясным, и подкинуть факты, явно все запутывающие и намекающие на новые и нехоженные области, о которых только что никто даже не догадывался.
В общем, как достигаешь самого дна - как снизу раздаются стуки и бормотания...

PS. А вообще, каждому писателю, пишущему в наше время о злобных черных и беззлобных светлых магах и их магических всевозможностях, стоит вчерне ознакомиться с космологией - для установления масштабов.   Чтобы не выглядели достижения магии скудно и жалко.

Горы драгоценных камни из ничего? - предлагает писатель. И природа отвечает алмазной планетой размером с Юпитер (кто из писателей решится?).

Писатель пугает нас замком волшебника, источающим темную энергию, способную омервить близлежащий лес?
Природа отвечает зеркальным шаром диаметром в два десятка километров и весом в два Солнца, способным одной кратковременной вспышкой сорвать атмосферу с планет десятков ближайших звезд и, подумав, через несколько лет повторить эту процедуру (называется такое чудовище мягким гамма-репитером, и известно таких два десятка штук. ).

Багровое око, видимое за тысячи километров? - гамма-всплеск GRB 080319B, видимый невооруженным глазом с расстояния в семь с половиной миллиардов световых лет. Размер области излучения - не больше размера звезды, и за такую идею фантаста распяли бы любители правдоподобия.

Магическая энергия, способная разрушить город? - магнитное поле, кубометр которого весит несколько тысяч, а то и миллионов тонн (а что? У полюса любого магнетара (сверхнамагниченная нейтронная звезда. Кстати, "заготовка" мягкого гамма-репитера) напряженность магнитного поля такова, что по принципу эквивалентности его кубометр столько и весит, ибо в этом вакууме - тонны виртуальных фотонов, образующих чудовищное магнитное поле).

Какую еще идею вспомнить?

[фок Гюнце]

Ну, и детектив о квантованности пространства (и немного - о теории струн).

Собственно, начать разговор можно издалека.

Беда практически всех разумных теорий, посвященных устройству нашего мира, заключается в том, что они никак не могут описать процессы, происходящие на очень малых расстояниях.
Примерная аналогия, позволяющая понять, отчего это происходит - это, например, попытка разобраться с гравитацией, создаваемой какой-нибудь крошечной частицей. Напряженность гравитационного поля и, значит, сила притяжения, создаваемая этой частицей, обратно пропорциональны квадрату расстояния до источника притяжения, то есть, до самой частицы. Это мы все знаем со школьных времен - спасибо сэру Айзеку Ньютону. Соответственно, если расстояние до источника очень мало, то сила очень велика. Это понятно. А если расстояние очень-очень мало? А если оно равно нулю? Какая сила собственного притяжения действует на сам притягивающий объект? Вот именно. Бесконечная.
Точно так же, например, с электромагнитным полем. Его напряженность тоже растет с уменьшением расстояния по закону обратных квадратов. Какая напряженность поля на поверхности бесконечно малого электрона? Вот именно. Бесконечная.
И энергия у него, стало быть, бесконечная, и масса... Нехорошо...
Можно, конечно, попробовать сказать, что вовсе он не точечный, этот электрон, но тогда возникнут еще большие проблемы - а какой? Однородно размазанный по кусочку пространства? А что именно размазано? Какого размера, формы, почему у всех электронов размазано одинаково? А фотон тоже размазанный? И какого он размера? И почему? И вообще, если он размазанный, так может и все пространство состоит не из точек, а из размазанных кусочков?
А вот эта мысль очень проста и красива. Сформулировать ее можно так: пространство в нашем мире состоит из «кусочков» некоторого минимального размера («квантовано»), координаты любого тела являются не непрерывными, а дискретными, и есть на свете некая фундаментальная длина, меньше которой в природе просто «не бывает».
В принципе, к этой мысли привыкли, она приводит к очень удобным для любых теоретических исследований последствиям, причем величина этой самой фундаментальной длины вполне легко может быть определена из соображений простоты и красоты физических теорий. Это - так называемая планковская длина, равная примерно 1,6 на десять в минус тридцать пятой метра.
Так что наше пространство, которое на больших расстояниях - от миллиардных долей триллионных долей триллионных долей метра до миллиардов световых лет - выглядит таким однородным, на очень малых расстояниях должно быть вовсе не однородным и непрерывным, а словно бы разбитым на ячейки некоего минимального размера.
Когда же в дело пошла теория струн - та самая теория, по которой "все на свете" состоит из ничтожно малых струн) - квантованность пространства перешла из разряда красивой и удобной идеи в разряд практически обязательного для этой теории атрибута. Как, впрочем, она очень полезна и теориям квантовой гравитации. Если вдруг пространство окажется непрерывным - последствия для столь популярной в современной физике теории будут близкими к фатальным.

Беда только в том, что до последнего времени проверить какие-нибудь практические последствия красивой идеи о квантованности пространства было невозможно. Причина этого проста: чем меньше расстояния, на которых происходит какой-то процесс, тем большие энергии надо прикладывать для его изучения (опять же, аналогия. Если мы хотим изучать процессы, происходящие на расстояниях порядка километров, нам достаточно посмотреть на них, осветив радиоволнами длиной в метры или даже сотни метров, то есть, имеющими низкую энергию. Если же процессы происходят на расстояниях порядка метров, то эти волны их просто не увидят, и нужно использовать волны больших энергий, например, сантиметровые. Если процессы происходят на расстояниях порядка долей миллиметра, нужно использовать видимый свет. А если мы хотим рассмотреть молекулу, которая сама по себе меньше длины волны света, нужно использовать волны высоких энергий, например, рентгеновское излучение. То есть, чем меньше расстояние, характерное для процесса, тем больше энергии нужно использовать, чтобы этот процесс рассмотреть и изучить).
Так вот, в данном случае загвоздка в том, что для того, чтобы рассматривать расстояния порядка планковской длины, нужны умопомрачительно высокие энергии. Тот самый большой адронный коллайдер, перепугавший изрядное количество слабонервных представителей человечества, работает с энергиями в миллиарды миллиардов раз меньшими (и расстояниями, в миллиарды миллиардов раз большими). А представить себе размеры и стоимость машины, которая могла бы проводить эксперименты с такими энергиями, которые нужны для проверки квантования пространства, трудно - не хватает воображения. Такой коллайдер должен быть сравним по размерам с Галактикой.
Так что теория попала в ряд экспериментально непроверямых. Проверять ее, казалось бы, нужно сугубо теоретически.

А потом возникли соображения. Ну, хорошо, эксперимент поставить невозможно: но может, помогут наблюдения природных процессов?
В принципе, казалось бы, какие наблюдения, какие процессы? В природе в настоящее время (не в первые мгновения после Большого взрыва, когда энергия и ее плотность были непредставимо велики, а в наши куда более скромные и тихие времена) процессов, для которых характерны энергии требуемого масштаба, и в помине нет. За что, замечу, нашим временам отдельное спасибо.
Но, к счастью, там где не хватает качества, можно взять количеством. Не хватает энергии - берем расстоянием.
Чтобы пояснить эту туманную мысль, продолжим аналогию с радиоволнами. Представим себе, что у нас в руках есть только радиоволны длиной в десятки тысяч километров - а мы хотим обнаруживать объекты размерами порядка десятков метров. Например, вражьи самолеты. Казалось бы, ничего у нас не выгорит - волна такой длины самолета просто "не заметит". Но все не так грустно. Конечно, одного самолета не заметит - но если их много? Очень много? Скажем, на своем пути радиоволна встречает миллиарды самолетов? Понемножку, помаленьку - но что-то в ней изменится.
Скажем просто: возьмем поляризованную волну длиной в сто тысяч километров, запустим в пространство, полное самолетов, и проверим, что с ней стало через миллиард километров. Или через триллион. А лучше - через миллион световых лет. И увидим, что поляризация волны немного изменилась. В результате увидеть конкретный самолет не удастся - но узнать, что на своем пути она встретила множество самолетов, получится.
А если, скажем, мы не знаем конкретную характеристику волны, которая была испущена? И это не беда: если одновременно по пространству из одной точки было выпущено две поляризованных волны разных частот, а мы знаем о них только то, что они были поляризованы и на каком расстоянии от нас их испустили, мы все равно можем убедиться в том, что в пространстве есть самолеты и даже оценить их количество и размеры - ведь изменения поляризации будут в таком случае зависеть от длины волны (то есть, волны длиной в сто тысяч километров и в десять тысяч километров будут взаимодействовать с самолетами по-разному, и сравнив поляризацию этих двух волн, мы сможем что-то узнать о количестве и размере самолетов, которые они встретили на своем пути).

А вот теперь подумаем. В мире есть процесс, в ходе которого одновременно испускается огромное множество фотонов разных длин волн - это гамма-всплеск, о котором я упоминал. Его яркость колоссальна, так что если узкий джет, испущенный в течение нескольких секунд, был направлен прямо на нас, мы увидим гамма-излучение с любого расстояния.

Кстати, о яркости гамма-всплесков. Иногда гамма-лучи всплеска, проходя через газ, сброшенный звездой перед взрывом, заставляют его светиться.  Это - так называемое оптического послесвечение (afterglow) гамма-всплеска. И о яркости его может свидетельствовать следующий факт: оптическое послесвечение гамма-всплеска GRB 080319B имело яркость, которая в два с половиной миллиона раз превосходила светимость самой яркой из наблюдавшихся сверхновых, и могло наблюдаться невооруженным глазом. При этом сам гамма-всплеск произошел на расстоянии  семь с половиной миллиардов световых лет.
Вдумайтесь. Семь с половиной миллиардов световых лет - и вспышка, которую можно было увидеть невооруженным глазом. Самая далекая из наблюдаемых невооруженным глазом галактик - в тысячи раз ближе. И это - лишь ничтожная доля энергии гамма-всплеска, израсходованная на оптическое свечение.
Фотография этого всплеска:

Сам всплеск, вернее, его оптическое послесвечение - в центре. А слабенькое оранжевое свечение слева от вспышки послесвечения - эта гигантская галактика, в которой и взорвался коллапсар, джет от вспышки которого был направлен прямо на нас. Сравните яркость...

Стоит заметить важное обстоятельство: при длинном гамма-всплеске (происходящем при взрыве быстровращающейся звезды-гипергиганта) фотоны поляризованы - это связано с колоссальной величиной магнитных полей, характерных для коллапса гипергиганта. При этом фотоны гамма-всплеска проходят колоссальные расстояния - миллиарды световых лет - и хотя их длина волны многократно превосходит планковскую длину (или, скажем так, ожидаемый характерный размер квантованности пространства), на таком колоссальном расстоянии эффект рассеяния гамма-квантов на "ячейках" пространства должен сказаться, и наблюдения поляризации гамма-квантов одного гамма-всплеска с разными длинами волн могут дать информацию о характере и размерах квантования пространства.

Конечно, при наблюдениях гамма-всплесков далеко не всегда удача улыбается так широко - почти никогда не удается одновременно и отловить гамма-кванты разных длин волн, и измерить их поляризацию. Причем, "далеко не всегда" - это очень мягко сказано. Но все же, гамма-всплески наблюдаются в большом количестве (рекорд - четыре в сутки), так что статистика набирается.

Пока это все - теория вопроса. Перейдем к практике.
В конце 2004 года произошел очень яркий гамма-всплеск GRB 041219A. В самом событии не было ничего особенного - если не считать того, что наконец-то спектр, характер и поляризацию пришедших гамма-квантов удалось измерить очень точно. Ну, и дополнительное условие тоже было выполнено: по красному смещению оптического послесвечения удалось измерить расстояние до гамма-всплеска, которое было равным примерно тремстам миллионам световым годам. А потом начали считать...
Повторюсь, гамма-лучи этого всплеска путешествовали по пространству триста миллионов световых лет, и, понемножку рассеиваясь на ничтожно малых неоднородностях пространства, должны были бы более или менее заметно набрать отклонения от первоначальной поляризации. А оказалось, что в этом мире все непросто - фотоны не заметили никакой неоднородности пространства.

Обидно... хотели оценить размеры «ячейки пространства» - а оказалось, что в пространстве вообще нет никаких «ячеек» И самое обидное - результаты расчетов. По оценкам, заметить с помощью GRB 041219A можно было бы неоднородность пространства, в триллион раз меньшую упомянутой выше планковской длины - десять в минус сорок восьмой степени метра. А ее не было видно.
Конечно, это не конец идеи - но даже если пространство все же квантовано, уяснить, как и почему характерный размер квантованности пространства должен быть столь мал (минимум, на двенадцать порядков уступать ожидаемому) с точки зрения любой теории уже весьма и весьма непросто. Словом, как говорил, кажется, Хаксли, прекрасную теорию убили безобразным фактом...

Разумеется, дело этим не закончилось. Следующая проверка состоялась при наблюдениях гамма-всплеска GRB 090510A, происшедшего на расстоянии, куда большем предыдущего случая, примерно семь миллиардов световых лет.
Угадайте результат. Правильно - проверка, разумеется, вновь точно так же не подтвердила квантованности пространства на масштабах, на несколько порядков меньших планковской длины. Почему "разумеется?" Потому что а чего еще ожидать - если уж во Вселенной какую-то вещь можно устроить так, чтобы этот мир было труднее понять, она обязательно будет именно так устроена.

Этим дело не закончилось - но дальше перечислять гамма-всплески, при которых наблюдения поляризации гамма-квантов различных частот не подтвердили квантованности пространства, уже не имеет смысла.

Впрочем, нет худа без добра. Конечно, наблюдения GRB 041219A, GRB 090510A, да и последующих, заставили серьезно призадуматься и над квантовой гравитацией, и над теорией струн, которым квантованность пространства так необходима. Зато с другой стороны, они абсолютно однозначно подтвердили, что фотоны распространяются со скоростью света независимо от энергии, причем с колоссальной точностью - в случае GRB 090510A семь миллиардов лет два фотона совершенно различных энергий летели во Вселенной абсолютно синхронно. А это - очередная фига в нос всяческим ниспровергателям и подтверждение фундаментального характера теории относительности.

[prokhozhyj]

Горы драгоценных камни из ничего? - предлагает писатель. И природа отвечает алмазной планетой размером с Юпитер (кто из писателей решится?).

Было. Как бы не у Кларка.

[фок Гюнце]

Горы драгоценных камни из ничего? - предлагает писатель. И природа отвечает алмазной планетой размером с Юпитер (кто из писателей решится?).

Было. Как бы не у Кларка.

A это не фэнтези, а научная фантастика

[фок Гюнце]

Детектив об объектах Торна-Житков

Вновь начну издалека.
Вокруг нейтронной звезды SWIFT J1756.9 обращается компаньон массой не более тридцати масс Юпитера.
Пара очень интересна. Интересного в ней много...
Во-первых, сам пульсар - он имеет массу в полторы солнечных и вращается с периодом 5,5 миллисекунды (представили себе шар диаметром двадцать километров, вращающийся со скоростью 182 оборота в секунду?)
Во-вторых, период обращения его компаньона. Он удален на 370 тысяч километров от нейтронной звезды (меньше, чем Луна от Земли) и обращается вокруг нее за 54 минуты 40 секунд (меньше, чем за час!) Вообразили?
Ну, и наконец... Компаньон имеет очень интересное происхождение. Когда-то он был звездой, удаленной от главного компаньона на большее расстояние. Потом он пережил взрыв сверхновой, образовавшей нейтронную звезду, а затем стал красным гигантом. При этом нейтронная звезда оказалась внутри его оболочки - и вращение компаньонов затормозилось, а сами они резко сблизились. После этого оболочка красного гиганта рассеялась, а нейтронная звезда быстро и эффективно стащила и съела большую часть остатка звезды-компаньона, оставив от нее лишь скелет (при этом газ, падающий на поверхность нейтронной звезды, раскрутил ее до столь высоких скоростей).
Но самое интересное - расчет показывает, что, в сущности, нейтронная звезда и сейчас вращается под оболочкой (то есть, внутри) своего компаньона-карлика, меньшего ее по массе примерно в пятьдесят раз.
Так что, если посмотреть на эту пару со стороны, скорее всего, можно будет увидеть лишь дергающийся с периодом в 55 минут остаток звезды с огромным горбом (аккреционным диском находящейся под ее поверхностью нейтронной звезды).

Полюбовавшись этой картиной, задумаемся -  может ли нейтронная звезда полностью "утонуть" в обычной?
Оказывается, вполне может. После взрыва сверхновой нейтронная звезда может получить импульс, который приведет ее к столкновению с ее компаньоном (мы же помним, что взрывы сверхновых не являются симметричными, и остатки сверхновых смещаются с места взрыва, причем подчас с высокой скоростью). Либо в тесной двойной системе, подобной описанной, взаимное вращение компонентов неминуемо затормозится, и нейтронная звезда начнет погружаться вглубь обычной.
В результате может образоваться удивительный объект - "обычная" звезда, внутри которой находится нейтронная. Такой гипотетический класс звезд получил название объектов Торна-Житков. По имени авторов столь интересной картины - Кипа Торна и Анны Житков.
Что происходит внутри столь причудливой звезды и как она выглядит?
Мы помним, что поверхность нейтронной звезды очень горяча - начинает свою жизнь с миллиардов градусов и в течение дальнейшей жизни медленно снижается до сотен миллионов. В любом случае, скорее всего, при нормальных сценариях образования объекта Торна-Житков, ее температура является гораздо большей, чем температура ядер даже самых массивных звезд-гипергигантов (существует, конечно, сценарий случайного неразрушающего столкновения старой холодной нейтронной звезды с обычной звездой, в котором дело обстоит не так, но он предельно маловероятен).
В результате после поглощения нейтронной звезды, внутри обычной звезды начинают бурно идти разнообразные термоядерные реакции в приповерхностном слое нейтронной звезды, там формируется сверхгорячий лиск аккреции (внутри звезды!) - и звезда, поглотившая нейтронную, как и положено, из-за резко возросшего тепловыделения начинает увеличиваться в размерах, независимо от возраста и стадии своей эволюции превращаясь в красный гигант или сверхгигант. В это время отличить объект Торна-Житков от обычного гиганта или сверхгиганта можно только по химическому составу (и, соответственно, спектру) - из за колоссальных температур в ней образуются и могут быть замечены элементы, более тяжелые, чем наблюдаются в обычных звездах и, в том числе, более тяжелые, чем железо - вплоть до теллура.
Из-за очень высоких температур внешние слои звезды может просто "сдуть" в пространство - и тогда объект Торна-Житков будет наблюдаться как звезда Вольфа-Райе - очень горячая (температура до пятидесяти-ста тысяч градусов) звезда, столь высокая температура которой обусловлена именно сбросом более холодной внешней оболочки.
Судьба объектов Торна-Житков не совсем ясна и может быть различной.
Во-первых, ясно, что живут они недолго - порядка десятков и сотен тысяч лет.
Скорее всего, они взрываются как сверхновые при коллапсе нейтронной звезды в черную дыру (за счет аккреции внутренних слоев звезды на нее и прироста массы), оставляя после себя черную дыру и рассеивающееся облако остатков взрыва. Но возможен вариант, при котором мощный поток излучения сбрасывает внешние слои звезды, оставляя внутри медленно вращающуюся нейтронную звезду.
В любом случае, из-за очень короткого времени жизни объекты Торна-Житков должны быть весьма редкими. Согласно некоторым подсчетам, в Галактике их может быть всего лишь несколько десятков, максимум, пара сотен.

Интересно то, что аналогичным образом звезда-компаньон может захватить не нейтронную звезду, а черную дыру, также оставшуюся после гибели более массивного компонента тесной двойной системы (мы же помним, что после взрыва сверхновой в зависимости от массы прогенитора может остаться нейтронная звезда, черная дыра или не остаться ничего).
В начальный момент такой объект Торна-Житков несколько отличается от случая захвата нейтронной звезды - ведь черную дыру нельзя назвать раскаленной. Но захваченная черная дыра вскоре сформирует внутри захватившей ее звезды аккреционный диск, который нагреется до огромных температур, так что отличия нивелируются. На зрелой стадии два типа объектов Торна-Житков, отличающихся захваченным содержимым сверхгиганта (нейтронной звездой и черной дырой), со стороны неотличимы. Разница между ними заключается только в их будущем - нейтронная звезда, скорее всего, как сказано ранее, сколлапсирует в черную дыру, спровоцировав грандиозный взрыв захватившей ее звезды, а черная дыра уже никуда не сколлапсирует - она просто рано или поздно захватит материал ядра звезды, а внешние оболочки объекта Торна-Житков будут рассеяны в пространстве.

Согласно последним расчетам, эволюция объекта Торна-Житков проходит неожиданно быстро - на то, чтобы затормозиться внутри звезды и опуститься к ее центру, нейтронной звезде или черной дыре требуется время порядка тысячи лет. При этом окончательное торможение (от начала проникновения в ядро до момента, когда нейтронная звезда полностью в нем "тонет") занимает всего месяц.
При этом движение поглощенного объекта внутри поглотившей его звезды является сверхзвуковым (до трех скоростей звука), что, как Вы понимаете, не способствует стабильности внешних слоев звезды.
После того, как нейтронная звезда или черная дыра занимает свое место в ядре, со стороны должен наблюдаться "полностью конвективный сверхгигант" - красный холодный сверхгигант с необычно высоким содержанием тяжелых металлов в спектре.

До недавнего времени ни одного достоверно идентифицированного объекта Торна-Житков не было известно, и сами эти объекты оставались сугубо теоретической конструкцией. А затем начались приключения.

1. 13 января 2014 года была опубликована информация о том, что известная с 1908 года переменная звезда HV 2112 в Малом Магеллановом облаке является весьма вероятным кандидатом на роль первого идентифицированного объекта Торна-Житков. HV 2112 - это красный сверхгигант с необычайно высоким содержанием лития и достаточно экзотических для звезд (по крайней мере, звезд, не относящихся к гипергигантам) элементов - рубидия и молибдена - что теоретически объяснимо именно существенно более сложным характером термоядерных реакций во внешних слоях объектов Торна-Житков, обусловленных присутствием внутри объекта чрезвычайно горячей нейтронной звезды.

2. В июне 2014 года уточненные наблюдения определенно подтвердили, что характеристики этого самого объекта HV 2112 действительно соответствуют теоретически предсказанными характеристиками объекта Торна-Житков.

3. Не прошло и года, как детальные наблюдения объекта HV 2112 показали, что если этот объект действительно находится в SMC, его скорость (вернее, ее поперечная проекция) составляет около трех тысяч километров в секунду.
Это много. Это слишком много. Это настолько много, что представить себе процесс, который придает звезде в указанных условиях такую скорость, практически невозможно.
Отсюда следовал грустный вывод - скорее всего, звезда находится намного ближе и является случайно спроектировавшейся на Магелланово облако звездой гало нашей Галактики и, стало быть, ее яркость намного ниже, чем предполагалось. А в этом случае, она - вовсе не объект Торна-Житков, а всего лишь куда меньшая звезда, бывший компаньон давно погибшей массивной звезды, захвативший металлы из ее внешней оболочки и потом покинувший взорвавшегося компаньона.

4. В апреле 2016 года уточненная информация о собственном движении объекта HV 2112 с учетом данных более ранних фотометрических каталогов показала, что наиболее вероятным объяснением предыдущего вывода является факт завышения оценки собственного движения при последних наблюдениях, а  предыдущие наблюдения были более корректными. Таким образом, собственное движение звезды оказалось не столь быстрым, как показалось, а следовательно, ничто не мешало считать, что ошибок в определении расстояния не было, и объект все же находится на большом расстоянии (в Малом Магеллановом облаке). Таким образом, с большой долей вероятности следовало, что HV 2112 является объектом Торна-Житков.

5. В январе 2018 были опубликованы результаты очень длительных и глубоких наблюдений характеристик группы красных сверхгигантов Малого Магелланова облака. Принадлежность HV 2112 этой галактике была практически несомненно подтверждена - но изучение ее характеристик и архивных данных показало, что реальная масса звезды значительно ниже определенной первоначально. В результате был сделан вывод, что спектр, светимость и иные характеристики звезды HV 2112 характерны не для объекта Торна-Житков, а для куда менее массивной стареющей звезды промежуточной массы (около пяти солнечных), с внешней оболочкой, обогащенной металлами от ранее погибшего компаньона.

6. И Вы думаете, на этом можно ставить точку? Напрасно. В этом же исследовании опубликован материал о совсем другой звезде все в том же Малом Магеллановом облаке - HV11417 - масса которой, светимость и характер спектра практически достоверно указывают, что она является объектом Торна-Житков.

[фок Гюнце]

Детектив о массе нейтрино

В течение десятилетий после того, как была открыта эта удивительная частица, практически не взаимодействующая с веществом, считалось, что нейтрино не имеет массы покоя и может двигаться исключительно со скоростью света.
На это мнение все имели полное право. В первую очередь, потому что в лабораторных исследованиях нейтрино действительно распространялись со скоростью света (в пределах ошибки измерений). Соответственно, отсюда следовало, что масса покоя нейтрино равна нулю (в пределах все той же ошибки измерений) - ибо только в таком случае частица может двигаться со скоростью света.
Разумеется, всегда оставались сомнения, и скептики и маловеры указывали на вероятность того, что точность измерений недостаточна - и масса покоя нейтрино не равна нулю, а просто очень мала (в тысячи раз, мол, меньше массы самой легкой частицы - электрона), и их скорость поэтому-де не равна скорости света, а просто очень к ней близка.
Поверить в эти сказки было трудно, а опровергнуть - нечем. Оставалось терпеть сомнения.

Сомнения практически рассеялись 23 февраля 1987 года. Событие, происшедшее в тот день, началось давно.
Когда-то, примерно сто семьдесят тысяч лет назад, в Большом Магеллановом Облаке на расстоянии около ста пятидесяти тысяч световых лет от нас два гиганта тесной двойной пары - один массой в пятнадцать солнечных, другой в пять - слились в единое целое. Это относительно редкое событие осталось незамеченным - свет от него достиг Земли за двадцать тысяч лет до изобретения телескопа.
После слияния образовавшаяся звезда сбросила внешнюю оболочку двух звезд-предшественниц, имевшую форму восьмерки, в результате чего вокруг вновь образованной единой звезды возникло облако интересной формы - два деформированных шара с перетяжкой.
Жить полученной звезде оставалось недолго. Всего лишь двадцать тысяч лет. И еще сто пятьдесят тысяч лет - чтобы свет от происходящих с ней событий добрался до нас. Так что все происходившее человечество видело с опозданием.

23 февраля 1987 года в два часа пятьдесят две минуты пять нейтрино, зарегистрированные нейтринной обсерваторией в туннеле под Монбланом, возвестили о том, что где-то во Вселенной наблюдается грандиозная нейтринная вспышка URCA-процесса - процесса излучения колоссального количества нейтрино теряющим устойчивость и коллапсирующим ядром массивной звезды, предвестника (прекурсора)  взрыва сверхновой. Через два с половиной часа еще три нейтринные обсерватории зафиксировали резкий нейтринный всплеск основной стадии коллапса (24 нейтрино, зарегистрированные за тринадцать секунд), источник которого ориентировочно наблюдался в Большом Магеллановом облаке.
Через три часа после начала коллапса чудовищная ударная волна докатилась до поверхности звезды - и в десять тридцать пять люди увидели и начали фиксировать на телескопах все стадии самой яркой вспышки сверхновой, наблюдавшейся с момента изобретения телескопа.
А потом начались расчеты. Модель процессов взрыва сверхновой типа II известна, и разность времени между URCA-процессом и началом видимой вспышки - тоже. И разность времен между регистрацией нейтрино и видимой стадии укладывалась в модель - расхождение не могло быть более получаса.
Вдумаемся. Если скорость нейтрино ниже скорости света, то за 180 тысяч лет нейтрино в этом наблюдении отстали от света не более,чем на полчаса. То есть, минимальная скорость, с которой могли распространяться нейтрино, составляла 0,99999985 скорости света, что означало, что масса нейтрино не может быть больше 0,00005 массы самой легкой известной частицы - электрона.
Если это - не скорость света и не нулевая масса, то что же?
Таким образом, вывод был вполне естественным - нейтрино не имеют массы покоя и поэтому двигаются со скоростью света.

А дальше пошло хуже.
Известно, что нейтрино бывают разными - известно и, как правило, предполагается (но формально пока не доказано), что их существует три "сорта", именуемых ароматами или поколениями, или флейворами (по крайней мере, нынче три флейвора найдены и из космологических соображений практически невозможно существование других). Они именуются электронные, мюонные и тау-нейтрино. И соответствующие им электронные, мюонные и тау-антинейтрино. Тождественны ли нейтрино и антинейтрино друг другу - это пока неизвестно, но возможно.
Небольшое примечание: при чем тут космологические соображения? Дело в том, что количество реально существующих типов нейтрино теоретически влияет на особенности углового распределения регулярных неоднородностей реликтового фона (помните, недавно я их упоминал? - тех самых неоднородностей, изучая которые, можно изучать акустические волны на поверхности последнего рассеяния и измерять кривизну Вселенной).
По уточненным данным этого изучения количество типов нейтрино действительно равно 3,26±0,35 (интервал ±5σ) - то есть, скорее всего, все существующие типы нейтрино уже открыты.
И еще одно небольшое примечание. Недавно упоминавшиеся мной и, возможно, входящие в состав темной материи стерильные нейтрино в счет флейворов не входят: они все же - иное дело.

Из весьма общих представлений предполагается, что каждому из лептонов - электрону, мюону и тау-лептону - соответствует свой тип нейтрино, а количество сортов нейтрино и остальных лептонов в сумме должно быть равно количеству сортов ("ароматов", флейворов) кварков.

И в конце концов, было экспериментально доказано, что эти три поколения нейтрино умеют "превращаться один в другой" (теоретически, замечу, такая возможность была предсказана более полувека назад). То есть, если говорить очень упрощенно, электронное нейтрино в ходе своей жизни превращается случайным образом то в мюонное, то в тау, то опять в электронное. Если же говорить чуть более строго, это означает, что любое реальное нейтрино, будучи единым в сущности объектом, в любой момент времени представляет собой смесь трех состояний, а каким именно стать, оно выбирает лишь в момент наблюдения (примерно тем же способом, каким несчастная кошка Шредингера в момент наблюдения выбирает, жить ей или умереть полчаса назад, а электрон в известном опыте - через какую дырку ему пролететь, когда за ним наблюдают - если же не наблюдают, он является смесью двух состояний, одно из которых пролетело через одну дырку, другое - через другую).

Но это - еще не все. Теория гласит, что для подобных превращений ("нейтринных осцилляций") необходимо, чтобы нейтрино имело массу покоя. Более того, масса покоя каждого из поколений нейтрино должна быть различной, поскольку, условно говоря, скорость происходящих осцилляций определяется разностью квадратов масс каждого состояния, и если массы поколений равны, осцилляции не происходят.
Это было неожиданно. Мягко говоря. Очень мягко. Ибо теория - это хороша, но что делать со сверхновой SN1987A в Большом Магеллановом облаке? Привыкать к мысли, что есть частица с массой, меньшей 0,00005 массы электрона?

А дальше в дело вступила космология. Она указала, что, если нейтрино имеет массу покоя, эта масса на ранних порах жизни Вселенной (а именно, в первую секунду) существенно влияет на распространение пресловутых акустических колебаний в плазме, а следовательно, на характер распределения крупномасштабных неоднородностей в веществе нашего мира и крупномасштабную структуру Вселенной. Изучение крупномасштабной структуры и неоднородности реликтового излучения позволяет не только определить количество существующих типов нейтрино, но и рассчитать верхний предел суммы масс всех поколений нейтрино, сколько бы их не было - три, четыре или больше, поскольку при большей массе нейтрино бы заметно исказили наблюдаемую картину. И вот оказывается, что такая оценка дает информацию о том, что сумма масс всех поколений нейтрино не может превышать 0,0000005 массы электрона.
Это уже ошеломляет. Каким образом частицы ухитряются приобрести массу, более или менее понятно - но столь малая масса частицы уже укладывается в голове с трудом. Но, хотим мы, или не хотим - при этом эксперименты все же упорно показывают, что в рамках существующих физических представлений масса покоя у всех типов нейтрино все же есть - ну, хоть какая-нибудь.

А пока все ошеломлялись, последовало следующее откровение. Изучение распределения галактик в 7143 галактических скоплениях (собственно, высокоточное измерение параметров тех самых древних барионных акустических колебаний, которые сформировали эти скопления) позволило не только уточнить ограничение сверху на суммарную массу поколений нейтрино, но и установить ограничение на эту суммарную массу снизу.
Результат оказался вполне согласующийся со всеми предыдущими - 0,11±0,03 эВ. Иными словами, 0,00000022 массы электрона.
Мда...