arktal (arktal) wrote,
arktal
arktal

Астрофизические фантазии

Один из наиболее развивающихся методов исследования в современной астрофизикe - радиоастрономия. Для этого достаточно вспомнить такие гигантские "приборы" как радиоинтерферометр ALMA (Atacama Large Millimeter Array), состоящий из 66 антенн диаметром от 7 до 12 м, объединённых в единый астрономический комплекс, стоимостью порядка 1,5 млрд $US, радиотелескоп Национального центра Астрономии и Ионосферы США "Аресибо" с диаметром зеркала рефлектора 300м, или китайский радиотелескоп FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope), со сферическим рефлектором диаметром 500 метров.


И всё это при том, что радиоастрономия - очень молодая наука. В отличие от астрономии, появившейся , когда человек впервые обратил внимание на звезды и стал следить за ними, угадывая закономерность их движения, для чего строил всякие неподвижные ориентиры, вроде знаменитого Стоунхендж и подобных ему мегалитов, которым многие тысячи лет, радиоастрономии ещё нет и 100 лет.

Всё началось в начале 30-х годов прошлого века, когда американский радиоинженер сотрудник фирмы «Bell Telephone Labs» К. Янский изучал помехи радиотелефонной связи. Для этой цели он сконструировал направленную антенну и использовал довольно высокочувствительный по тем временам приемник, на выходе которого стоял самописец. Прослушивая и просматривая полученные записи, Янский обратил внимание на «…постоянное шипение неизвестного происхождения». Будучи человеком не менее любознательным, чем его доисторические первооткрыватели движения звезд, Янский нашел, что источником его "постоянного шипения" является центральная область нашей галактики. Но, как всему новому, его открытию особого значения не придали, и, хотя это был практически первый в мире радиотелескоп, радиоизлучение не интересовало астрономов: все усилия делались на то, чтобы лучше видеть звезды. А слышать? Об этом никто не думал.

Но 2-ая мировая война принесла новый способ видения – радар, что вызвало бурное развитие радиотехники. Антенны и высокочувствительные приемники, созданные для радарных систем, дали серьёзный стимул развитию радиофизики и изучению свойств электромагнитных волн радиодиапазона. С окончанием войны многие страны занялись созданием радиотелескопов, позволяющих принимать сигнал от астрономических радиоисточников, находящихся на расстоянии многих световых лет, и открылся перед астрономами совсем другой небосвод. Все небо было усеяно "радиозвездами" и протяженными туманностями различной яркости.
С появлением нового инструмента, открытия последовали одно за другим. В 50-ых были открыты первые квазары – новый класс астрономических объектов, один из самых ярких в видимой Вселенной. Мощность излучения квазара иногда в десятки и сотни раз превышает суммарную мощность всех звёзд таких галактик, как наша.

В 1965 г. с помощью радиотелескопа (и тоже случайно) было сделано одно из фундаментальных открытий современной космологии - обнаружено реликтовое радиоизлучение, подтверждающее гипотезу Большого взрыва (англ. Big Bang) и модель горячей Вселенной. Потом были открыты пульсары - галактические радиоисточники с импульсным характером излучения.

Технические средства радиоастрономии всё время совершенствовались. Сегодня, с помощью современных радиотелескопов ученые-астрофизики исследуют Вселенную в таких подробностях, которые еще недавно находились за пределами воображения самого смелого фантаста. Объединенные в единую сеть и расположенные на разных континентах, они позволяют заглянуть в самую сердцевину радиогалактик, квазаров, молодых звездных скоплений, формирующихся планетных систем. С их помощью можно не только отслеживать перемещение космических аппаратов в окрестностях далеких планет, но и исследовать движения коры нашей собственной планеты, в том числе непосредственно «почувствовать» дрейф материков.

Но, как заметили ещё древние греки, чем больше мы узнаем, тем больше новых загадок открывается перед нами. Так, начиная с 2007 г., астрономы зафиксировали около 20 странных радиоимпульсов, источники которых находились далеко за пределами нашей Галактики. Их странность заключается в том, что вспышки продолжались считанные миллисекунды, но при этом выделялось примерно в миллион раз больше энергии, чем производится Солнцем за такой же промежуток времени. Это явление получило название "Быстрые радиоимпульсы" (Fast Radio Bursts, FRB), или - импульсы Лоримера. Однако источник происхождения таких импульсов никто не знает, и это является сегодня одной из самых больших загадок астрофизики и самых фантастических объяснений.


К сожалению, обнаружение этих вспышек до последнего времени происходило post factum, т.е. не путем непосредственного наблюдения, а в результате анализа огромных массивов научной информации, собранной в предыдущее время. В общем-то так же, как это произошло впервые, когда группа Дункана Лоримера (Duncan R Lorimer), профессора Университета Западной Вирджинии, в поисках сигналов пульсаров проводила обработку результатов наблюдений 2001 года австралийского 64-метрового радиотелескопа Паркс (Parkes). Необычный радиоимпульс заметил один из аспирантов Д. Лоримера. Сигнал был единичным, мощным, но очень коротким — несколько миллисекунд. Проверка этого сигнала заняла около пяти лет. Некоторые ученые полагали, что речь идет просто об инструментальной помехе. А в одном из исследований говорилось даже, что сходные по параметрам импульсы регистрируются во время работы микроволновок, установленных в хозяйственной части обсерватории Паркс.

Однако начиная с 2012 г. астрономы, работавшие на других телескопах, засекли еще несколько подобных радиоимпульсов, таким образом подтвердив, что сигналы на самом деле приходят из космоса. И не просто из космоса - их источники находятся далеко за пределами нашей Галактики, в миллиардах световых лет от Земли. И вот в 2015 году характеристики невероятно мощного, но очень короткого импульса радиоволн впервые были записаны в режиме реального времени на 64-метровом радиотелескопе Парк ((Parkes) учеными-астрофизиками из университета Суинберна (Swinburne University), Мельбурн, Австралия.

"Источник происхождения таких импульсов пока еще неизвестен, но это должно быть сокрушительное и катастрофическое для всего окружающего космическое явление, которое произошло на удалении минимум 5.5 миллиардов световых лет от Земли" - рассказывает Эмили Петрофф (Emily Petroff), ученая из университета Суинберна.


У астрономов, разумеется, есть предостаточно возможных объяснений этого явления. Некоторые из них звучат весьма фантастично: столкновения нейтронных звезд, взрывы черных дыр, обрывы космических струн и даже результаты деятельности внеземного разума. "Сейчас теорий, пытающихся объяснить природу быстрых радиоимпульсов, существует больше, чем зарегистрировано собственно импульсов, - говорит Данкан Лоример. - Это благодатная почва для теоретиков".

Одно из наиболее экзотических объяснений происхождения Быстрых радиоимпульсов имеет отношение к так называемым космическим струнам - гипотетическим одномерным складкам пространства-времени, которые могут тянуться по меньшей мере на десятки парсеков. Некоторые из этих струн могут обладать сверхпроводящими свойствами, и по ним может течь электрический ток. Согласно гипотезе, предложенной в 2014 году, космические струны иногда обрываются, что приводит к выбросу электромагнитного излучения.

"Или же, - говорит Пэнь Уэ-Ли, астрофизик из Торонтского университета, - объяснением этих вспышек могут быть взрывы черных дыр".

Такие объяснения выглядят крайне фантастично, но, даже, если природа Быстрых радиоимпульсов окажется гораздо более банальной, все равно они могут принести науке большую пользу. Эти радиосигналы, подобно лазерным лучам, прошивают Вселенную, встречая на своем пути магнитные поля, плазму и другие космические объекты. Они захватывают по дороге информацию о межгалактическом пространстве и могут представлять собой уникальный инструмент исследования Вселенной. За время своего путешествия по Вселенной радиоволны вступают во взаимодействие с элементарными частицами, встречающимися им на пути. Такое взаимодействие вызывает замедление в распространении волн, зависящее от частоты радиосигнала. Радиоволны более высокой частоты прибывают к наблюдателю чуть быстрее, чем радиоволны низкой частоты. Замеряя разницу в этих значениях, астрономы могут вычислить, через какое количество плазмы пришлось пройти сигналу на пути к наблюдателю, что дает им приблизительное представление об удаленности источника радиоимпульса.

Радиоволны, приходящие к нам из других галактик, - не новость. Просто, до открытия быстрых радиоимпульсов ученые не наблюдали сигналы такой высокой мощности. "Существование сигнала, интенсивность которого в миллион раз превышает что-либо обнаруженное ранее, будоражит воображение, - говорит Бэйлз, астроном австралийского Технологического университета Суинберна. - Определение галактики, в которой находится источник быстрого радиоимпульса, - это решающий элемент головоломки. Если удается это понять, мы сможем узнать, насколько далеко от нас расположен источник". После этого можно начать отбрасывать самые неправдоподобные теории относительно его происхождения.
Тем временем, группа астрономов сообщает о новом неожиданном открытии. В марте 2016 года при изучении радиоимпульса, зарегистрированного в 2014 г. обсерваторией Аресибо в Пуэрто-Рико, выяснилось, что речь идет не о единичном явлении - импульс повторялся 11 раз на протяжении 16 дней. "Это стало самым крупным открытием с момента регистрации первого быстрого радиоимпульса, - говорит Пэнь. - Оно ставит крест на огромном числе предложенных до сих пор гипотез".

Все регистрировавшиеся прежде быстрые радиоимпульсы были единичными. Повторения сигналов из того же сектора неба не фиксировалось. Поэтому ученые предполагали, что они могут быть следствием космических катаклизмов, которые в каждом отдельном случае происходят лишь однажды. Но такая теория не объясняет возможности повторения радиоимпульсов за короткий промежуток времени, т.е. условия для их возникновения должны сохраняться в течение этого периода. Это обстоятельство значительно сужает список предыдущих гипотез и рождает новые не менее фантастические идеи.

Разбирать очередные фантазии астрофизиков будет слишком долго, да и у меня нет для этого достаточно знаний, но одно замечание проф. Максима Лютикова из Университета Пердью я отмечу. "Может оказаться, что ответ очень прост, - говорит Лютиков. - Но может статься и так, что мы имеем дело с неизученными аспектами физики, с новыми астрофизическими явлениями".

В любом случае, вне зависимости от того, чем в действительности окажутся Быстрые радиоимпульсы, они могут принести большую пользу космической науке, но пока - астрофизики соревнуются в наиболее фантастических гипотезах.

Источники
- Би-би-си. Таинственные радиоимпульсы из глубин космоса – что это?
- Lenta.ru. Ждите ответа
- Википедия
- Астронет, Радиоастрономия
Tags: астрономия, научно-популярное
Subscribe

Posts from This Journal “научно-популярное” Tag

  • Использовать Йеллоустонский супервулкан

    На днях на сайте INDEPENDENT появилось сообщение о том, что специалисты NASA предупреждают: существует гораздо более серьезная опасность для…

  • Неустойчивость Кельвина—Гельмгольца

    Думаю, что даже люди далекие от искусства и лишь краем уха слышавшие о существовании художника Ван Гога без труда узнают автора этой картины -…

  • Корни

    Конечно, этническая принадлежность определяется не генами, а родным языком, культурой, менталитетом, внешним видом, предрасположенностью к…

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments