Новости астрономии сегодня и завтра (29 ноября 2012).

Новости астрономии
сегодня и завтра
Сергей Попов
ГАИШ МГУ
Лучший прогноз погоды на завтра –
это погода сегодня!
Экзопланеты
Одним из самых важных открытий
последних 20 лет стало обнаружение экзопланет.
Первая была открыта в 1995.
Сейчас специализированные наземные программы
и спутники существенно увеличили число
известных планет у других звезд.
На данный момент >800 планет (exoplanet.eu)
Область быстро развивается и с точки зрения
новых наблюдений (и постройки приборов), и
с точки зрения теории (т.к. оказалось, что многое
мы не понимали или понимали не так).
Кеплер-11
У звезды типа Солнца вращаются шесть планет.
Все они транзитные.
Пять имеют орбитальные периоды от 10 до 47 дней.
Внутренние планеты относятся к числу
самых легких из известных, но оценки радиуса
указывают на низкую среднюю плотность:
у планет есть оболочки из легких газов.
1102.0291
Планеты у двойных звезд
Есть две основные конфигурации:
близко к одной из звезд или далеко от обеих
Kepler-16: планета Татуин
Транзитная планета вокруг двойной.
Звезды имеют массы
0.2 и 0.7 масс Солнца и
орбитальный период 41 день.
Планета вращается в плоскости,
и ее период 230 дней.
А теперь есть система (!)
транзитных планет вокруг двойной
и планета в четверное звездной
системе.
1109.3432
Плотная гигантская планета:
CoRoT-20b
Горячий юпитер
Плотность 8-9 г/см3
Масса 4-4.5 МЮПИТЕРА
Радиус 0.8-0.9 RЮПИТЕРА
Орбита имеет большой (0.56)
эксцентриситет и должны сильно
эволюционировать.
Существование такой планеты
ставит интересные вопросы
перед моделями формирования
и эволюции экзопланет
1109.3203
Планеты в зонах обитаемости
Первые открытия
Маломассивная планета
на самой границе
зоны обитаемости.
Открыта по данным
HARPS. Это наземный
проект.
Измеряется масса, т.к.
наблюдается изменение
лучевой скорости звезды.
1108.3447
Кеплер-22
Небольшая планета
в зоне обитаемости
у звезды типа Солнца.
Радиус 2.4 земного
1112.1640
Маленькие планеты
Система Кеплер-20.
Пять планет, две из которых
имеют маленькие радиусы:
примерно 1 и 0.9 радиуса Земли.
Планеты находятся близко
от звезды, т.е. вне зоны
обитаемости.
1112.4550
Еще …
KOI 961
Радиусы:
0.5-1 радиуса Земли
0.5-0.9 и 0.4-0.8
Звезда – близкий
М-карлик (100 св.лет)
Орбитальные периоды
от 0.5 до 2 дней.
1201.2189
Планета в зоне обитаемости у
тройной звезды
Новый анализ
данных HARPS
Три планеты
Одна из них (c) –
в зоне обитаемости.
Ее масса >4.5 МЗемли
Звезда – близкий (20 св. лет) красный карлик. Он вращается вокруг двойной
системы из двух К-карликов. Расстояние до пары >250 а.е.
Звезда имеет пониженную металличность.
1202.0446
Экзопланеты и
микролинзирование
Микролинзирование –
эффективный способ поиска
экзопланет.
Авторы проанализировали
большой массив данных.
Статистика такова: 10-20% звезд имеют планеты с массой 0.3-10 масс Юпитера;
холодные нептуноподобные планеты (10-30 масс Земли) есть у 30-70% звезд;
наконец, суперземли (5-10 масс Земли) есть у 25-95%.
Речь идет об орбитах размером 0.5-10 а.е.
1202.0903
Карта экзопланеты HD 189733b
По данным о затмениях удалось построить
карту экзопланеты.
Инфракрасная космическая обсерватория
имени Спитцера.
Горячее пятно в экваториальной области.
1202.1883
Спутник Kepler
Основной инструмент
для обнаружения новых
кандидатов в экзопланеты.
В феврале 2012 года
команда Кеплера
представила список из
>2300 кандидатов
Что меняется за год?
Кеплер 02.2012
Кеплер 02.2011
Запущен в 2009
Что ждем в 2013?
•
•
•
•
•
Продолжение роста числа открытых экзопланет
Больше планет с большими периодами и маленькими радиусами
Новые примеры «экзотики»
Больше данных по многопланетным системам
Детальные наблюдения отдельных объектов на крупнейших
наземных телескопах и космических обсерваториях
… И от теоретиков
• Новые модели формирования планет
• Модели эволюции
• Модели структуры экзопланет
Космологические телескопы
Atacama Cosmology Telescope
South Pole telescope
CARMA
Скопления галактик
Самые большие
гравитационно связанные
системы во вселенной.
100-1000 галактик.
Размер – порядка
нескольких мегапарсек.
Крупномасштабная структура
Изучение крупномасштабной структуры распределения галактик –
один из столпов, на которых стоит современная космология.
Существует (и разрабатывается)
большое число наблюдательных
проектов, связанных с ее изучением.
Также, это предмет активной работы
теоретиков.
Проверка теорий гравитации
Авторы использовали данные по ~100 тыс. галактик в ~8 тыс. скоплениях,
чтобы измерить эффект гравитационного красного смещения.
Затем вместе с данными по движению галактик это позволило сравнить
профили гравитационного потенциала, определенные разными методами,
и все это сравнить с предсказаниями теорий.
Лучше всех тест прошла Общая теория относительности.
1109.6571
Далекое протоскопление галактик
Z=5.3
1101.3586
Протоскопление на z~6
Subaru Deep field
258 кандидатов в галактики на z~6
Линиями показаны области
повышенной плотности
1203.1326
Рост структуры во вселенной
Сегодня стандартной моделью
является т.н. иерархическая.
Численное моделирование
эволюции крупномасштабной
структуры и отдельных
«строительных блоков»
достигло высокого уровня.
Современные численные результаты
Образование скопления галактик. Z=3
Масса на z=0 >1012 масс Солнца.
Показана только эволюция
распределения плотности
темного вещества.
Существенно отсутствие
сферической симметрии,
структура на мелких масштабах,
течение вещества вдоль волокон.
Z=0.5
1205.5556
Z=1
Z=0
Крупномасштабная структура
(Kravtsov et al.)
Крупномасштабная структура
Рост скопления галактик
Эффект Сюняева-Зельдовича
Фотоны реликтового излучения
рассеиваются на горячих электронах:
температура плазмы 107-108 К.
В итоге, фотоны приобретают энергию.
Это приводит к тому, что
на низких частотах фотонов становится меньше,
а на высоких – больше.
Это позволяет выделять далекие скопления
по эффекту Сюняева-Зельдовича.
Предварительные результаты
спутника Planck
Пока публикуются
не космологические
результаты, а данные
по межзвездной среде
и источникам в нашей
Галактике, а также
по отдельным
внегалактическим
объектам
1101.2022 и др. + 1112.5595
Открытие новых скоплений
Planck выявляет кандидаты,
которые потом детально изучаются
рентгеновскими спутниками,
имеющими более высокое
угловое разрешение.
Скопление галактик в
созвездии Волосы Вероники
Новое скопление
Скопление Феникс
Обнаружена мощная
вспышка звездообразования,
вызванная потоком
с охлаждением в
богатом скоплении галактик.
600-900 масс Солнца в год.
Z=0.6. Открыто на SPT.
Скопление – одно из самых массивных >1015 масс Солнца.
Очень высокая рентгеновская светимость.
Отнаблюдали во всех диапазонах.
1208.2962
Будущее космологических
телескопов
На телескопах регулярно проводится апгрейд оборудования.
Кроме того на многоантенных установках добавляются новые тарелки.
Проводится обзор больших площадей.
При этом новая аппаратура позволяет измерять
больше параметров (например, поляризацию).
Строится новый крупный инструмент …. ALMA
ALMA – Atacama Large Millimeter Array
Будущее
Сейчас:
19 антенн
Уже идут наблюдения
Полностью проект заработает в 2013 году
Зачем наблюдать скопления?
Эволюция скоплений позволяет проследить историю вселенной
и определить важные космологические параметры, например,
свойства темной энергии.
Радиоастрон
Космический радиоинтерферометр
Запуск спутника – июль 2011
В 2013 году ожидаются первые
серьезные научные результаты
Джеты и окрестности
сверхмассивных черных дыр
Струи в М87
eVLA
Теперь – имени Янского.
Серьезный апгрейд электроники.
Поиски темного вещества
Существование темного вещества было предсказано в 30-е гг.
Поиски темного вещества
EDELWEISS-II (1103.4070)
Нет сигнала . . .
XENON100 (1104.2549)
Нет сигнала от
темного вещества
CRESST-II (1109.0702)
Виден слабый
необъяснимый сигнал
Поиски в 2013
Прямые поиски
Непрямые поиски
•
•
•
•
•
•
•
•
•
SuperCDMS
CRESST-II
XENON100
CoGeNT
Будущее:
- LUX (XENON)
- SNOLAB (CDMS)
- EURICA (CRESST, EDELWEISS)
Спутник Ферми
AMS на МКС
Наземные гамма-телескопы
Будущее: CTA
Сверхновые
Жизнь массивной звезды заканчивается
колоссальным взрывом – сверхновой.
Также взрываться могут белые карлики,
если они стали слишком тяжелыми.
На короткое время звезда становится
ярче целой галактики!
Прогресс в изучении сверхновых
Теория
Наблюдения
• Более мощные
компьютеры
позволят считать
в деталях
• Учет многих
эффектов сразу
• Наблюдения нейтрино
• Наблюдения очень
ранних стадий вспышки
сразу в нескольких
диапазонах спектра
Наконец-то сверхновая взорвалась
в компьютере!
Учет эффектов ОТО позволил
получить взрыв сверхновой
в рамках новых двумерных расчетов
(Мюллер, Янка, Марек).
1202.0815
NuSTAR
Запущен летом 2012.
Первый рентгеновский телескоп с раздвижной фермой.
Фокусирующая оптика до 80 кэВ.
Легкий и недорогой (350 кг, запуск – Pegasus)
Прототип для будущих инструментов.
Спектр-РГ
Основной инструмент – eROSITA.
Задача – серия обзоров всего неба.
Все богатые скопления галактик.
Запуск – 2014.
ASTRO-H
Будущая японская рентгеновская обсерватория.
Запуск – 2014.
«Раздвижной» спутник – 14 метров.
Самый тяжелый японский спутник.
Запуск носителем H-IIA.
Очень хорошие спектры (до 12 кэВ).
Gaia
Астрометрический спутник.
Запуск – 2013.
Задача – трехмерная карта
распределения звезд в
половине Галактики.