В гостях у Астросообщества

18 – 22 мая Физико-технический институт посетил научный сотрудник Лаборатории космических проектов Государственного Астрономического Института им. Штернберга Антон Владимирович Бирюков.

Для интересующихся современной астрофизикой и астрономией им были прочитаны несколько интересных лекций.

Первая лекция – “Астрофизическая картина мира” – была посвящена популярному изложению тех фактов астрофизики, которые составляют, по словам самого автора, “символ веры астрофизика”. Слушатели узнали немало интересного. Например, Солнечная система, оказывается, не является вполне устойчивой. По результатам компьютерного моделирования можно уверенно предстказать ее эволюцию лишь на десяток-другой миллионов лет. Далее возможны неожиданности, например, Земля и Венера могут поменяться местами. Несмотря на то, что планеты и планетные системы являются довольно обычным явлением во Вселенной (известно несколько сотен планет), всего лишь порядка полусотни из них, находятся в так наз. “обитаемой зоне” вблизи своих звезд.

За годы наблюдений изменились кардинально и представления о составе Вселенной. Светящееся вещество составляет лишь несколько процентов от полной массы галактик и их скоплений. Природа остальной части – темной материи – неясна, однако, именно темная материя играет решающую роль в формировании гравитационной структуры Вселенной.

Антон Бирюков остановился и на наиболее перспективных направлениях современной астрофизики. Вспышечные процессы на звездах, космические гамма-всплески, транзиентные явления изучаются активно в связи с развитием астрономии высокого временного разрешения – наблюдений за звездным небом на очень малых временах (“субсекундная астрономия”). По-прежнему, важным является поиск гравитационных волн – возмущений пространства-времени, распространяющихся со скоростью света. Такие возмущения могут возникать вокруг двойных систем, одним из компонентов которой является нейтронная звезда.

Вместе с тем, обилие данных, которые мы получаем, привело к проблеме – не хватает людских ресурсов для их обработки! Главным рабочим инструментом астронома XXI века является уже не телескоп, а компьютер. Не всегда требуется проводить наблюдения – возможно, искомый объект уже наблюдали, и надо просто хорошо “порыться” в каталоге. Замечательно, что этодает шансы астрономам-любителям на открытие каких-либо классов объектов по анализу данных, до которых не “дошли руки” у астрономов-профессионалов.

На следующих лекциях – “Приборы и методы современной астрономии” и “МиниМегаТОРТОРа” – речь шла о технических достижения астрономии последних десятилетий. Антон Владимирович является участником проекта по созданию широкоугольного телескопа с высоким временным разрешением – МиниМегаТОРТОРа. Проект реализован относительно скромными силами – десять человек, хотя это скорее повод посетовать на недостаток финансирования астрономии в современной России. В Западной Европе и США подобные проекты реализуется коллективами, состоящими из сотен людей. С помощью системы ММТ можно наблюдать как объекты в околоземном пространстве (метеоры, спутники, космический мусор), так и новые, вспыхивающие звезды, гамма-всплески и сверхновые уже за пределами Галактики. 9 телескопов обеспечивают видимость 900 квадратных градусов звездного неба. В ходе наблюдений были зарегистрированы сверхкороткие (менее секунды) вспышки, не являющиеся артефактами самой наблюдательной системы. Природа их неясна. Среди ближайших перспектив – оптическое излучение космических гамма-всплесков и поиск планет у белых карликов. Научная программа ММТ включает в себя наблюдение за спутниками (около 10000 прохождений за ночь), космическим мусором – элементами конструкций размером 1-100 см. (около 200 прохождений за ночь), метеорами (около 200 прохождений за ночь), открытие новых астероидов и метеороидов (около 5000 новых объектов за год), переменными звездами, ядрами активных галактик, квазарами. Объем данных очень велик, поэтому актуальным является их обработка и наличие специалистов, которые могли бы это делать.

На последней лекции Антон Владимирович рассказал о тайминге пульсаров – направлении в релятивистской астрофизике, связанном с исследованием быстровращающихся нейтронных звезд (пульсаров). На небе пульсары проявляют себя как космические “маяки” – источники электромагнитных импульсов с периодом от 1,5 мс до 10 секунд. С таким же периодом вращается и пульсар – сверхплотный объект радиусом порядка 10 километров и массой в 1-2 солнечных, в котором вещество сжато до ядерных плотностей (в центре). Магнитное поле на поверхности такой звезды может превышать земное на пятнадцать порядков. Из-за вращения возникает мощное электрическое поле, вырывающее частицы с поверхности. Эти частицы завихряются вокруг линий магнитного поля и образуют магнитосферу. Энергия вращения пульсара очень велика. Но по мере излучения электромагнитных импульсов пульсар замедляется, из-за протекания токов в поверхностных слоях возникает момент торможения. Уменьшение периода этого вращения чрезвычайно невелико – менее одной миллиардной доли секунды за секунду.  При этом ясной физической модели замедления не существует до сих пор. Некоторые пульсары замедляют свое вращение “аномально” быстро. Возможно, более детальное изучение внутреннего строения нейтронных звезд, распределений плотности и момента инерции, которое зависит от пока еще не установленного твердо уравнения состояния сверхплотной материи, поможет разрешить эти загадки.

Надеемся, что визит А.В. Бирюкова послужит началом сотрудничества между Лабораторией астрофизики и астрономии Физико-технического института и ГАИШ в области физики нейтронных звезд.