Ежемесячный обзор научных статей в области астрофизики от профессора МГУ Сергея Попова, основанный на выборке интересных публикаций из библиотеки препринтов arxiv.org. Публикуется с разрешения автора оригинала и указанием ссылок на первоисточники.
Статья выпускается с задержкой, но так хоть попробуем закрыть весь 2025-й год.

arxiv:2501.02910 Загадка одиночных и "спокойных" карликовых галактик в войдах (The puzzle of isolated and quenched dwarf galaxies in cosmic voids)Authors: Bahar Bidaran et al.Comments: 9 pages, 5 figures, accepted as a Letter to the Editor in Astronomy & Astrophysics

Впервые обнаружены карликовые галактики с низким темпом звездообразования (отсюда слово quenched) в войдах. У этих галактик нет соседей на расстояниях вплоть до 1 Мпк.

Это открытие интересно, потому что в ряде популярных моделей считается, что у карликовых галактик (со звездной массой порядка миллиарда солнечных) прекращение звездообразование связано с их окружением - обычно они встречаются в группах и скоплениях. А здесь это явно исключено. Т.е., звездообразование прекратилось по каким-то внутренним причинам.

Авторы провели сранение своей выборки (22 объекта) с галактиками в скоплении (в созвездии Печь). Оказалось, что истории тех и других очень похожи. Что не очень укладывается в популярные модели эволюции.

Интересно, что все 22 найденные галактики имеют ядерные звездные скопления, что встречается далеко не у всех карликов таких масс. Но кажется, что сам факт наличия центральных скоплений не объясняет "выключение" звездообразования в галактиках. Так что в этом еще будут разбираться.

arxiv:2501.03100 Концепция проекта NewAthena в контексте рентгеновской астрономии следующего десятилетия (The NewAthena mission concept in the context of the next decade of X-ray astronomy)Authors: Mike Cruise et al.Comments: Published in Nature Astronomy. 9 pages, 4 figures

Кратко описывается, зачем нужен новый рентгеновский телескоп NewAthena.

Это довольно многострадальный проект Европеского космического агентства. Ресурсов на новые большие проекты сейчас не много. ЕКА сконцентрировались на проекте eLISA (и то, у него есть сложности). Chandra и XMM-Newton работают уже четверть века. Другие спутники (включая планируемые на ближайшие лет 10) не обладают рекордным уголовым разрешением и чувствительностью. Так что новый инструмент был бы кстати. Данная статья - очередная борьба за его финансирование.

Авторы кратко описывают восемь ключевых тем-вопросов, для разработки которых важно запустить NewAthena.

Если этот аппарат не полетит, то ждать чего-то сравнимого придется долго.

обзор arxiv:2501.04075 Динамика нашей Галактики в свете результатов Gaia (Milky Way dynamics in light of Gaia)Authors: Jason A. S. Hunt, Eugene VasilievComments: 74 pages, Accepted review article in the special issue of New Astronomy Reviews "Gaia, the first crop of discoveries"

Большой обзор по галактической динамике. Основной пр��гресс в этой области в последние годы связан с результатами спутника Gaia. На них авторы и концентрируются, не забывая однако и о других данных, дополняющих те, что получены на Gaia.

Обзор предназначен для специалистов.

arxiv:2501.05509 PSR J1947-1120: новый миллисекундный пульсар в двойной системе типа "паук-охотник" (PSR J1947-1120: A New Huntsman Millisecond Pulsar Binary)Authors: Jay Strader et al.Comments: 12 pages, ApJ in press

Пауки-охотники (huntsman spiders) - новый тип двойных систем с миллисекундными пульсарами.

Давным-давно системы, в которых миллисекундный пульсар испаряет компаньона, назвали "черная вдова" в честь соответствующего вида пауков, где самка убивает самца после того самого действия (о чем вы подумали, - прим. ред). Когда в дальнейшем обнаруживали новые подтипы миллисекундных пульсаров в двойных, где взаимодействие пульсара и его компаньона проходит немного иначе - они получали имена в честь других пауков. (Тут существенно, что пульсары часто открывают в Австралии, где и радиоастрономия развита великолепно, и всяких пауков много). И вот - еще один паучара.

На этот раз компаньоном является ободранный красный гигант. В статье описан всего лишь второй надежный пример такой системы (есть еще один хороший кандидат, так что можно сказать, что известных систем уже три, но одна недоизученна). Поскольку системы с красными гигантами более широкие, то их решили назвать в честь более крупных пауков.

Период радиопульсара примерно две миллисекунды, а орбитальный период - более 10 дней. Наблюдается рентгеновское излучение, связанное с взаимодействием ветров от красного гиганта и радиопульсара. Вообще, систему удалось хорошо исследовать в разных диапазонах: определить расстояние, измерить спекты и тп. Открытие и изучение таких систем важно для лучшего понимания эволюции двойных систем и нейтронных звезд в двойных, поскольку системы с красными гигантами представляют относительно короткую промежуточную стадию.

arxiv:2501.05513 Открытие кандидата в сверхновые II SN на z=3.6 с помощью JWST (Discovery of a likely Type II SN at z=3.6 with JWST)Authors: D. A. Coulter et al.Comments: 20 pages, 9 figures

Наблюдения на JWST позволили обнаружить кандидата в самые далекие сверхновые II типа (коллапс ядра красного сверхгиганта), для которого расстояние определено по спектру.

Данных не очень много: сравнение кривых блеска можно было проводить всего по трем точкам. Однако, поскольку данные были получены в 6 цветах (фильтрах), удается показать, что именно сверхновая II типа - это лучшее объяснение.

Материнская галактика имеет малую металличность (0.3 солнечных). Это придает дополнительную значимость исследованию таких сверхновых (но, правда, привносит и дополнительные неопределенности). Авторы надеются, что совместная работа телескопа Роман и JWST позволит сильно продвинуться в исследовании далеких сверхновых.

arxiv:2501.07362 Научные задачи спутника Эйнштейновский зонд (Science objectives of the Einstein Probe mission)Authors: Weimin Yuan et al.Comments: 67 pages, 24 figures, accepted for publication in SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy

Спутник Einstein Probe был успешно запущен в 2024 году. В данной статье представлено детальное описание его основных научных задач.

Этот китайской-европейский спутник оборудован рентгеновским телескопом, сделанным по системе "глаз омара" (lobster eye). К слову, такой хотели ставить на одну из версий СРГ. Однако это первый крупный инструмент такого типа (ранее летал небольшой прототип). Ожидается, что он даст много интересных результатов.

Кроме "глаза омара" на борту есть и второй телескоп, предназначенный для более детальных наблюдений. "Глаз омара" имеет большое поле зрения (3600 квадратных градусов - почти 10% неба). После обнаружения интересного транзиента спутник может навестись на этот источник вторым телескопом, чтобы собрать больше информации. Оба инструмента работают в стандартном рентгеновском диапазоне (у широкопольного инструмента 0.5-4 кэВ, у второго чуть шире: 0.3-10 кэВ).

Основные задачи - поиск и изучение вспыхивающих источников. Это и гамма-всплески, и рентгеновские двойные, и активные ядра галактик, и сверхновые.

обзор arxiv:2501.07869 Планетарные туманности (Planetary Nebulae)Authors: Orsola De Marco, Isabel Aleman, Stavros AkrasComments: 37 pages, 25 figures; this is a pre-print of a chapter for the Encyclopedia of Astrophysics (edited by I. Mandel, section editor F.R.N. Schneider)

Большой энциклопедический обзор по планетарным туманностям. Текст довольно универсальный в том смысле, что есть хорошее общее описание, доступное всем (разделы 1-3, 6-7, 9-10), и есть более детальная феноменология, важная, скорее для специалистов (разделы 4-5, 8).

обзор arxiv:2501.07938 Слабое гравитационное линзирование (Weak Gravitational Lensing)Authors: J. Prat, D. BaconComments: 25 pagers, 14 figures. This is a pre-print of a chapter for the Encyclopedia of Astrophysics (edited by I. Mandel, section editor C. Howlett)

А этот обзор уже исключительно для специалистов. Больше сотни формул на 22 страницах говорят сами за себя :)

Так что, скорее, это такая памятка для тех, кому надо найти нужное уравнение, связанное со слабым линзированием.

обзор arxiv:2501.07976 Получение высококонтрастных изображений: игра в прятки с экзопланетами (High-Contrast Imaging: Hide and Seek with Exoplanets)Authors: Riccardo Claudi, Dino MesaComments: 52 pages, 12 figures, review published on Galaxies

Довольно большой обзор по получению прямых изображений экзопланет. Описаны методики, основные приборы и, конечно, результаты.

Несмотря на то, что в обзоре есть мелкие неточности и опечатки, это все-таки хорошая современная сводка ключевой информации и важном методе изучения экзопланет.

arxiv:2501.08191 Классификация строения экзопланетных систем (Architecture Classification for Extrasolar Planetary Systems)Authors: Alex R. Howe et al.Comments: 35 pages, 17 figures, 5 tables, in review with AJ

Как разложить планетные системы по полочкам?

Сейчас известно около 1000 планетных систем. В более чем 300 случаях в системе три и более планет. Это позволяет обсуждать строение планетных систем на достаточно большой статистике. Конечно, можно возразить, что разные системы обнаружены разными методами, везде разные (и сильные!) эффекты селекции, и вообще. Тем не менее.

Авторы предлагают новую довольно простую систему классификации планетных систем. Правда, будет интересна она в первую очередь специалистам. А всем остальным может быть просто интересно почитать про многообразие планетных систем. Так что можно воспринимать статью и как экскурс в современные данные наблюдений по планетным системам.

arxiv:2501.09072 Эволюция структуры космического Телескопа Джеймса Вебба: история конструкторов (Genesis of the James Webb Space Telescope Architecture: The Designers' Story)Authors: Pierre Y. Bely et al.Comments: 36 pages, 37 figures, submitted to Journal of Astronomical Telescopes, Instruments and Systems (JATIS)

Очень интересный рассказ разработчиков космического телескопа Джеймса Вебба о том, как постепенно развивалась и эволюционировала концепция этого инструмента. Достаточно подробно, но понятно, описаны различные промежуточные идеи. Объясняется, как в итоге пришли к той конфигурации, которая была выведена на орбиту и успешно работает.

arxiv:2501.09133 Испускание интеримпульсов радиотранзиентов с периодом 6.45 часа (The emission of interpulses by a 6.45-hour period coherent radio transient)Authors: Y. W. J. Lee et al.Comments: 44 pages, 14 figures, 2 tables This preprint has not undergone peer review or any post-submission improvements or corrections. The Version of Record of this article is published in Nature Astronomy

На радиотелескопе ASKAP в Австралии открыт еще один долгопериодический радиотранзиент. И снова интересный и отличающийся от других.

У него длинный период (6.45 часа, что почти равно периоду вращения нейтронной звезды в остатке сверхновой RCW103) и наблюдаются интеримпульсы. Последнее, как и некоторые другие параметры, указывают на то, что мы имеем дело с нейтронной звездой, а не белым карликом в двойной (это вторая гипотеза для объяснения природы долгопериодических радиотранзиентов).

По всей видимости, долгопериодические радиотранзиенты не являются однородной популяцией. Часть их объясняется белыми карликами в двойных. А часть - нейтронными звездами. Второй вариант наиболее интересен, т.к. малопонятно, как же происходит генерация излучения.

обзор arxiv:2501.13214 Образование планет-гигантов (Formation of Giant Planets)Authors: Andrew N. Youdin, Zhaohuan ZhuComments: 29 pages, To be published in: Handbook of Exoplanets, 2nd Edition

Небольшой, но очень толковый и понятный обзор по формированию больших планет.

Авторы начинают с описания данных наблюдений, а потом переходят к моделям. Первая часть практически науч-поп. Вторая посложнее, но все равно подходит очень широкому кругу читателей.

Мне, в частности, было интересно увидеть, что модели, связанные с фрагментацией, не подтверждаются наблюдениями. Т.е., такой канал формирования планет-гигантов может давать лишь очень небольшую долю этих объектов.

arxiv:2501.14054 Зондируя границы обитаемости: каталог каменных экзопланет в зонах обитаемости (Probing the Limits of Habitability: A Catalog of Rocky Exoplanets in the Habitable Zone)Authors: Abigail Bohl et al.Comments: 9 pages, 6 figures, submitted to MNRAS

Авторы представляют каталог железно-каменных планет в зонах обитаемости, составленный на основе НАСОвской базы данных по экзопланетам, а также с использованием результатов Gaia. Всего в каталог вошло 67 планет (а без учета типа в оптимистическую зону обитаемости попадает 317 объектов). Примерно две трети из них транзитные.

Отдельный вопрос как определять зону обитаемости. И здесь авторы используют два подхода: более оптимистический и более пессимистический (в этом случае планет получается примерно вдвое меньше).

Разумеется, авторы отдельно выделяют лучшие объекты для наблюдений с целью поиска следов жизни. Поскольку критериев отбора много, то сформировано несколько разных списков для разных методик наблюдения.

arxiv:2501.14471 Измерение галактического темпа звездообразования в обзоре Hi-GAL на 70 микронах (Measuring Star Formation Rates in the Milky Way from Hi-GAL 70 micrometer Observations)Authors: D. Elia et al.Comments: 21 pages, Accepted by ApJ

Авторы используют три разных подхода для определения темпа звездообразвания в нашей Галактике. Использовался обзор Hi-GAL, проведенный на спутнике Гершель на волне 70 микрон. Полученные значения лежат в диапазоне 1-2 массы Солнца в год, что в пределах ошибок соответствует обычно принимаемому значению 1.65 масс Солнца в год. Это важно не только само по себе, но, в первую очередь, для калибровки разных методов, прмиеняемых к другим галактикам, для которых данные более ограниченные.

обзор arxiv:2501.16438 Образование шаровых скоплений (The Formation of Globular Clusters)Authors: J. M. Diederik Kruijssen Comments: 34 pages, 8 figures, 1 table; in press. This is a pre-print of a chapter for the Encyclopedia of Astrophysics (edited by I. Mandel, section editor S. McGee)

Часто говорят, что вот медицина может пересадить почку или пришить руку, а вылечить насморк или радикулит - нет. Вообще говоря, это нередкая ситуация, когда вместе с wow-результатами существуют старые проблемы, которые не решены. В астрономии, например, мы недостаточно хорошо понимаем возникновение спиральной структуры в галактиках и звездные приливы. А еще - как образуются шаровые скопления.

В случае шаровых скоплений существенно то, что за редкими исключениями, их практически невозможно изучать дальше 1 Гпк. Что-то можно еле-еле разглядеть (особенно, если гравлинзирование помогает), но этого мало (Разве что, сейчас JWST стал помогать, следующий шаг в наблюдениях не за горами; его связывают с данными Euclid и работой ELT).

Обзор посвящен тому, что мы знаем, и что не знаем о шаровых скоплениях. Написан хорошо и грамотно скомпонован. Для тех, кто не хочет углубляться в детали, достаточно прочесть разделы 1-2 и 6. А середина обзора уже для тех, кого интересуют тонкости.

миниобзор arxiv:2501.17006 Модифицированная ньютоновская динамика (MOND) (Modified Newtonian Dynamics (MOND))Authors: Benoit Famaey, Amel DurakovicComments: 20 pages, 5 figures, pre-print of a chapter for the Encyclopedia of Astrophysics (edited by I. Mandel, section editor C. Howlett)

Еще одна глава в Энциклопедии астрофизики. На этот раз про MOND. На мой взгляд, сейчас можно с достаточной уверенностю говорить, что этот подход неверный. Но ему посвящено столько исследований (и новые продолжают появляться, например и авторы обзора являются сторонниками MOND и продолжают работать в этой области), что уместно познакомиться с ним хотя бы с точки зрения истории науки. Ну и с точки зрения математической физики многим будет интересно.

Изначальная идея Милгрома (1983) состояла в объяснении кривых вращения галактик без темного вещества в гало. Вместо этого предполагается, что при низких ускорениях закон тяготения начинает отличаться от ньютоновского. Но это только изначальная идея. Вообще MOND - это не теория, а подход. На его основе создано множество конкретных теорий, и многие из них рассмотрены в обзоре.

Обзор не популярный. Примеры теорий даются с формулами и тп. Но вообще говоря, чтобы разобраться хватит знаний максимум трех первых курсов физфака или сравнимого ВУЗа (так, чтобы нормальный курс теормеха был).

arxiv:2501.19236 Обнаружение крупнейших структур в ближней вселенной: открытие сверхскопления Квипу (Unveiling the largest structures in the nearby Universe: Discovery of the Quipu superstructure)Authors: Hans Boehringer et al.Comments: accepted for publication in Astronomy and Astrophysis, 13 pages, 20 figures

Анализируя данные по скоплениям галактик, авторы ищут структуры большого масштаба на расстояниях 130-250 Мпк от нас (z=0.03-0.06). И находят удивительные вещи! Даже слишком удивительные :)

Авторы выделяют 345 скоплений в исследованном объеме, из которых половина (155) входит в сверхскопления. Авторы используют довольно мягкий критерий для выделения сверхскоплений (превышение плотности над средней всего в 2 раза) и обнаруживают пять штук. Максимальная длина определяется исходя из расстояния между самыми далекими членами сверхскопления (т.е., между скоплениями, входящими в него). Если обнаруженная структуры вылезает за пределы исследованного объема, то ее пытаются проследить и дальше.

Самую большую структуру с максимальным размером 428 Мпк (т.е., более миллиарда световых лет, что и напишут в новостях) авторы назвали Quipu (это из языка инков). Масса структуры оценивается в 2.7x10^17> масс Солнца. В нее входит 68 скоплений галактик. Другие структуры вдвое и более меньше.

Авторы приходят к выводу, что сверхскопления, будучи главным элементом крупномасштабной структуры, содержат 45% скоплений галактик, 30% галактик, 25% вещества, занимая при этом всего лишь 13% объема вселенной.

Из-за громкого заголовка это вполне может попадать в новости, но тут нужна некоторая осторожность. Проверить все это можно будет по анализу четырех сканов eROSITA.

Ниже перечислены интересные публикации из раздела physics (включая cross-listing).

arxiv:2501.01180 Наука с чашкой кофе: заходит физик в бар ... (Science of a coffee cup: a physicist walks into a bar...)Authors: Aleksi Bossart, Romain Fleury, Benjamin ApffelComments: 16 pages

Отличная статья уровня журнала «Квант»! Авторы рассматривают несколько опытов за чашкой кофе, чая, горячего шоколада... Рассмотрение иногда довольно сложное (но не для физиков или студентов младших курсов, или продвинутых школьников).

Все опыты можно повторить!

Дайджест препринтов научных статей в области астрофизики за январь 2025 года