Category Archives: астрономия

Интервю във в. „Нов живот“: До десет години ще заработи нов европейски телескоп, който ще направи Вселената много по-близка


Кажи професионалното си мнение каква е ползата за човечеството от проучването на звездите, от развитието на астрономията ? -Астрономията е била приложна наука още преди няколко века, по времето на Великите географски открития. Може би едно от последните открития в астрономията, което има значително практическо приложение, е откриването на хелия, но и то е на няколко века. В заниманията с астрономията има друго, което, според мене, е много по-важно. Това е, че астрономията, бидейки визуална, много достъпна и разбираема наука за човек без никаква подготовка, е в състояние да накара хората да си задават въпроси. Даже, бих казал, че по-интересни са не толкова въпросите, колкото навикът, който се изгражда у човека, да задава въпроси. Това всъщност е в основата на научния подход. Когато ти кажат нещо, естествената реакция трябва да бъде: „Защо? На базата на какво? Откъде знаеш?

Цялото интервю може да си прочете на: http://www.novjivot.info/2018/08/21/%D0%B2%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B8%D0%BD-%D0%B8%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%BE%D0%B2-%D0%B4%D0%BE-%D0%B4%D0%B5%D1%81%D0%B5%D1%82-%D0%B3%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B8-%D1%89%D0%B5-%D0%B7%D0%B0%D1%80/

Advertisements

Leave a comment

Filed under astronomy, България, астрономия, наука, science

Научно-популярна статия и научнофантастичен разказ в Сп. „Осем“, 8/2018


В новия брой 8 за 2018 г. на сп. „Осем“ са публикувани моя научно-популярна статия за космическия телескоп „Кеплер“ и научнофантастичен разказ, написан в съавторство с друг физик – Елена А. Лори:
https://www.spisanie8.bg/списание/списание-8-брой-82018-г.html

Анонсите им от страницата на списанието:

Mечтата на Бил
От Валентин Иванов

Ловецът на екозпланети „Кеплер“ е създаден, за да търси из Млечния път тези от тях, които наподобяват Земята. Но преди да може да се впусне в наблюдение на милиардите звезди, е нужно един човек да прояви невероятно упорство и да премине през неуспеха, за да се превърнат идеите му във факт. „Човек е голям, колкото са големи мечтите му“, е казал Екзюпери, а тази на Уилям Боруки е до Луната и отвъд. От историята на „Кеплер“ и неговия създател Бил разберете колко е важно никога да не се отказваш, макар да се наложи да преминеш през провала.

Планетата Туйп ви казва „Здравейте“
От Елена А. Лори и Валентин Д. Иванов; илюстрация Станимир Георгиев

Понякога и една обичайна неделна сутрин може да преобърне човешката история. На малката Сами й предстои да насочи поглед към Слънцето, а от другия край на увеличителната тръба я очаква изненада… Дали сме единствената цивилизация във Вселената? По-вероятно не, но ако получим космическо послание от далечни съседи, ще успеем ли да го приемем и разгадаем?

Leave a comment

Filed under astronomy, астрономия, космонавтика, литература, наука, научна фантастика, Literature, science, science fiction

Нова ера за неутринната астрономия: обсерваторията Ice Cube за пръв път регистрира избухване в далечна активна галактика


Откриването на космическите лъчи – Виктор Хес (Wictor Hess, http://www.srl.caltech.edu/personnel/dick/cos_encyc.html) през 1912 г. е направено от балон – за да бъде издигнат наблюдателят по-високо в атмосферата, която поглъща космическите лъчи преди те да достигнат до земната повърхност.
Неутринната астрономия е изправена пред противоположен проблем – материята е практически прозрачна за неутриното и то преминава през нея практически без да взаимодейства с атомите. Ако един неутринен детектор има размерите на човешко тяло, този детектор трябва да работи стотици хиляди години за да регистрира едно неутрино – въпреки че безброи неутрина ще преминат през тялото, без да го „забележат“ (нито пък то ще забележи тях). Затова се троят огромни неутринни детектори – някой от тях за цели езера, други са огромни планини от лед. IceCube (https://icecube.wisc.edu/) е вторият случай.
Неутриннинте обсерватории не „виждат“ самите неутрина. Вместо това те регистрират мюони – друг вид елементарни частици, които се образуват при (малковероятното) взаимодействие на неутрината с атомите.
До сега неутринната астрономия можеше да отговори на въпроса от къде идват неутрината само ако те произхождат от Слънцето, с едно изключение – през 1978 г. в Магелановите облаци избухна свръхножа, известна като 1987А. Тя беше достатъчно близко до нас и всички неутриннни детектори по света едновременно регистрираха пик в броя неутрина, който съвпадна с момента на избухването ѝ (общо – тридесетина неутрина, което показва колко е трудно да се прави неутринна астрономия).
Днес беше обявено, че неутринната обсерватория Ice Cube е регистрираал na 22.09.2017 g. друг уникален източник – блазар, известен с криптичното име TXS 0506+056. Блазарите са активни галактики, които имат в ядрата си свръхмасивни черни дупки (с маси милиони пъти по-големи от масата на слънцето), изхвърлящи в пространството мощни джетове. За разлика от другите активни галакитки, джетовете на блазарите са насочни точно към наблюдателя – което разбира се, е случайно. Блазарите излъчват в целия електромагнитен спектър – от рентгеновия до radio диапазoнa, и обикновено се характеризират със силна променливост.
През месец Септември миналата година блазраът TXS 0506+056 неочаквано станаl много по-ярък от обикновено – тогава до нас достига светлина, която е била излъчена преди милиони години. Първата детекция принадлежи на Ice Cube и понеже тази обсерватория има гигантски размери (1км х 1км х 1км), тя може да определя посоката, от която идват неутрината. Разбира се, понеже те са толкова млако, е било необходимо Ice Cube да „експонира“ месеци (събирайки 13 неутрина от 15-те милиона, който са преминали през детектора без да бъдат забелязани, защото не са взаимодествали с атомите от детектора). Няколко дни по-къано, на
28.09.2017 година, космическият гама-телескоп Fermi регистрира увеличаване на потока гама лъчи от същия блазар, а на 4.10.2017 година го забелязва и телескопът MAGIC, който регистрира черенсковското излъчване от високоенергийните частици, излъчени от същия блазар.
За пръв път източник на неутрино е асоцииран с източник на високоенргийни гама лъчи.
IceCube до сега е регистрирал десетки неутрина, по небето няма концентрация, с изключение на тази около блазара TXS 0506+056 (и преди това около свръхновата 1987А от преди 31 г.).
Това откритие показва, че неутринната астрономия е достатъчно „съзряла“ за да работи като „обикновената“ и да наблюдава отделни източници, а не само общия неутринен фон.
Съобщението за пресата е достъпно тук: https://icecube.wisc.edu/news/view/586
Статиятя в сп. „Science“: http://science.sciencemag.org/content/early/2018/07/11/science.aat1378/tab-pdf

Leave a comment

Filed under astronomy, астрономия, наука, science

Омуамуа (`Oumuamua) не е “мъртва” и се ускорява!


Чели ли сте нещо от Лем и “познавате” ли неговия герой, флегматичния астронавт Пиркс, който на всичко отгоре има склонност към философстване?

В “Разказа на Пиркс” се описва един изпълнен с премеждия полет, при който Пиркс става свидетел как огромен мъртъв кораб на извънземна цивилизация пресича Слънчевата система заедно с облак от малки каменни парчета. Всичко те летят по хиперболични орбити и предстои завинаги да я напуснат.

Ако това ви напомня нещо, то сигурно е защото сте чели или чули в новините от последните месеци за извънземня астероид Омуамуа (`Oumuamua; https://en.wikipedia.org/wiki/%CA%BBOumuamua). Особено интересно е, че той има странна форма – издължен е, и отношението на осите му е почти 1:1:6 (размерите му са приблизително 35х35х230 метра). Както на много от космическите кораби, които рисувахме по тетрадките, когато бяхме в училище…

Според последните наблюдения, астероидът се ускорява!

Но не бързайте да го обявявате за космически кораб. Подобен “финт” правят и кометите – реактивната сила се получава от отделянето на газове от повърхността на кометите. Снимки на подобни гейзери от близо може да се видят тук: http://blogs.esa.int/rosetta/2015/01/16/fine-structure-in-the-comets-jets/. Това е снимка на кометата Чурюмов-Герасименко, получени от космическата станция “Росета” на 22.11.2014 г.

От тези наблюдения научаваме, че и в другите планетни системи има аналози на нашите комети. Освен това, новите данни комбинирани с липсата на кометна опашка, дават основание да се предположи, че по време на дългото си пътешествие между звездите Омуамуа (`Oumuamua) може би е загубила малките прахови частици, от които са „направени“ опашките на обикновените комети и са останали са само по-големи прашинки. Те могат да предизвикат наблюдаваното ускорение, но не могат да направят „специалните“ ефекти – като въпросните огромни опашки – които сме свикнали да очакваме от кометите.

Прес-съобщението на Европейската южна обсерватория може да прочетете тук: http://eso.org/public/news/eso1820/ (накрая има списък с няколко интересни линка).

Препринт на статията, която беше публикувана в престижното научно списание “Нейчър”, също е достъпен в pdf: http://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso1820/eso1820a.pdf

Статия в Ню Йорк Таймс: https://www.nytimes.com/2018/06/27/science/oumuamua-comet-asteroid.html

Leave a comment

Filed under astronomy, астрономия, космонавтика, наука, научна фантастика, science, science fiction

„Гая“: Звезди на кантар – научно-популярна статия от Валентин Д. Иванов в Сп. „Осем“, брой 5, 2018 г.


Астрометрията се ражда като наука още преди новата ера, но едва хилядолетия по-късно, през XXI век, човечеството е на път да опознае галактиката, която обитава. Това е възможно, благодарение на малката колкото автомобил „Гая“. Специализираната астрометрична обсерватория улавя характеристиките на над 200 000 000 космически обекта, за да направи първата подробна триизмерна карта на Млечния път.
https://www.spisanie8.bg/%D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5/%D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5-8-%D0%B1%D1%80%D0%BE%D0%B9-52018-%D0%B3.html

 

Leave a comment

Filed under astronomy, астрономия, космонавтика, наука

Софийски фестивал на науката – 10-13.05.2018, Грация и Гравитация XVIII: „Има ли живот на Марс?“ – 14.05.2018 и други предстоящи събития…


През следващите няколко дни в София Тех Парк ще се проведе фестивал на науката, с много научно-популярни доклади. Програмата му може да видите на:
https://www.britishcouncil.bg/sofia-science-festival/programme/events/table
Сред няколко доклада по астрономия, обръщам внимание на доклада, който ще изнесе Джули Новакова (Julie Novakova; https://www.julienovakova.com/about/) от Чехия, По образование тя е биолог, но е и писател-фантаст. Освен това, в понеделник, 14.05.2018 година, от 19:30 часа, тя ще участвува в осемнадесетото издание на семинара „Грация и Гравитация“, който ще се състои в Университетската обсерватория в Борисовата градина (https://www.uni-sofia.bg/index.php/novini/kalendar/graciya_i_gravitaciya_xviii_ima_li_zhivot_na_mars). В срещата ще участват още класическия и джаз виолист Валентин Геров (Квартет София) и писателката Мaги Уейди, която ще се включи от Лондон чрез видеовръзка. А във вторник, 15.05.2018 година Новакова ще бъде на обичайната среща на клуб „Иван Ефремов“ в общинския дом на културата „Средец“ (програма: http://sf-sofia.com/forum/index.php?f=6&rb_v=viewforum).

Leave a comment

Filed under astronomy, Bulgaria, България, астрономия, космонавтика, литература, наука, научна фантастика, Literature, science, science fiction

Последната граница сме самите ние – интервю за BG Север


Интервю с моя милост: http://bgsever.info/prepress/?p=38332

Leave a comment

Filed under astronomy, България, астрономия, литература, наука, научна фантастика, history, Literature, science, science fiction

In Memoriam: Стивън Хокинг


Човекът си отиде, но работата му остава:

http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-abs_connect?db_key=AST&db_key=PHY&db_key=PRE&qform=AST&arxiv_sel=astro-ph&arxiv_sel=cond-mat&arxiv_sel=cs&arxiv_sel=gr-qc&arxiv_sel=hep-ex&arxiv_sel=hep-lat&arxiv_sel=hep-ph&arxiv_sel=hep-th&arxiv_sel=math&arxiv_sel=math-ph&arxiv_sel=nlin&arxiv_sel=nucl-ex&arxiv_sel=nucl-th&arxiv_sel=physics&arxiv_sel=quant-ph&arxiv_sel=q-bio&sim_query=YES&ned_query=YES&adsobj_query=YES&aut_logic=OR&obj_logic=OR&author=Hawking%2C+S.&object=&start_mon=&start_year=&end_mon=&end_year=&ttl_logic=OR&title=&txt_logic=OR&text=&nr_to_return=200&start_nr=1&jou_pick=NO&ref_stems=&data_and=ALL&group_and=ALL&start_entry_day=&start_entry_mon=&start_entry_year=&end_entry_day=&end_entry_mon=&end_entry_year=&min_score=&sort=CITATIONS&data_type=SHORT&aut_syn=YES&ttl_syn=YES&txt_syn=YES&aut_wt=1.0&obj_wt=1.0&ttl_wt=0.3&txt_wt=3.0&aut_wgt=YES&obj_wgt=YES&ttl_wgt=YES&txt_wgt=YES&ttl_sco=YES&txt_sco=YES&version=1

Връзката води към списък със статиите му в реферирани списания, сортирани по брой цитати (т. е. колко пъти една статия е споменавана то други статии). Без да е идеален критерий, броят цитати е мярка на значението, което една научна статия има за съответната област. Много малко физици имат 40+ хиляди цитата.

Leave a comment

Filed under astronomy, астрономия, наука, science

Триангулация и сътрудничество на небето и на земята – ЛИГО наблюдава сливане на две черни дупки нa 14.08.2018 година – GW170814


Не е нужно да сте гигант за да повлияете чрез собствената си гравитация на света около вас. Достатъчно е да ви има и вашата маса ще привлича всичко останало. Но ефектът е минимален. По-забележително ще бъде влиянието ви ако се движите, достатъчно е да крачите по коридора. Но отново, с риск да се повторя, ще кажа, че ефектът от вашето движение ще е минимален. Защото гравитацитационното ви въздействие зависи от масата ви. Помага, ако имате маса като на черна дупка.

Не много масивните черни дупки – с маси от няколко пъти до няколко десетки пъти по-големи от масата на Слънцето – са краен продукт от еволюцията на звездите (им и други, милиони пъти по-масивни от слънцето, но за тях – друг път). И понеже много звезди се раждат в двойни системи, не е за учудване, че понякога, макар и много рядко, две черни дупки могат да се окажат членове на една двойна система, обикаляйки около общия си център на масите.

Докато се движат по орбитите си, те губят енергия чрез излъчване на гравитационни вълни. Гравитационни вълни излъчва и Земята, докато обикаля около Слънцето, но тя губи много малко енергия и ефектът е незабележим; далеч преди радиусът земната орбита да “свие” забележимо, Слънцето ще се е превърнало в червен гигант, поглъщайки Земята и останалите вътрешни планети.

А при черните дупки е друго, като се слеят, настъпва взрив, подобно на свръхновите. ЛИГО е гравитационен детектор и регистрира пикът на гравитационната енергия, който се излъчва в последните няколко стотни от секундата, преди свръхновите да се слеят.

Наличието на три детектора позволява мястото в космоса, където се с случила експлозията, да се “триангулира”, по същия начин, по който акустичните детектори в артилерията определят положението на противниковата батарея.

Програмата ЛИГО е пример за това как една до вчера недостъпна наука става реалност благодарение на сътрудничеството на учени от много страни. Живеем в интересни времена – ЛИГО поставя началото на нова астрономия; това е сравнимо с началото на радиоастрономията през 1930-40те години или на рентгеновата астрономия през 1960-70те, но тук става дума не за нов диапазон от електромагнитния спектър, а за нов тип излъчване – гравитационното.

Предстоят интересни дни, експлозията се е случила достатъчно наблизо (в космически мащаби, разбира се) и мястото ѝ на небето е известно с приемлива точност (около стотина квадратни градуса, което за съвременните широкоъгълни телескопи не е безнадеждно голяма площ; тя лесо може да бъде заснета, само за няколко нощи). за да има вероятност експлозията да бъде “видяна” и в електромагнитния диапазон (оптика, инфрачервена радиация).

Съобщението за пресата и други новини за явлението може да видите на: http://www.virgo-gw.eu/

Leave a comment

Filed under astronomy, астрономия, наука, science

Големите инфраструктурни проекти в астрономията


Европейската южна обсерватория (ESO) в момента строи най-големия от следващото поколение телескопи – 39-метровия ELT (Extremely Large Telescope). Очаква се общата му стойност да е около 1.1 милиарда. Какви са неговите предшественици?
Току що ми попадна книгата на “Дългият космически век” (The Long Space Age: Yale University Press, 2017) от Александър Макдоналд (Alexander MacDonald), Подзаглавието ѝ е: “Икономическа основа на космическите изследвания от колониална Америка до Студената Война” (The Econonmic Origins of Space Exploration from Colonial America to the Cold War) и както се разбира от него, авторът е подходил по-широко към понятието космически изследвания като е включил в тях и астрономията – която по същество не е нищо друго, освен дистанционно изследване на космоса.
Нещо повече, когато се говори за икономиката на космическите изследвания хората обикновено започват от 30-те години с работата на фон Браун за военните в Германия от една страна, и Корольов и Цандер в Съветския съюз, от друга.
В първата глава на книгата най-интересна за мен е една таблица, в която са събрани по-големите американски обсерватории от деветнадесети и началото на двадесети век. За всяка от тях, започвайки от Йейлската (1828), са дадени годината на построяването им, номиналната цена в долари от онова време, цената в долари, коригирана към 2015 година грубо казано за инфлация на стойността на труда (т. нар. production workers compensation) и цената пак в долари, коригирана пак към 2015 година, но този път като процент от брутния национален продукт. За Йейлската обсерватория стойностите са съответно: 1828 – $1200 $764,000 – $24,100,000. Открояват се Харвардската обсерватория и Лик, съответно с: 1876 – $50,000 – $26,800,000 – $530,000,000 и 1876 – $700,000 – $188,000,000 – $1,510,000,000. Избрах тези две, защото са известни дори сега, и влизането им в действие е било малка революция в науката.
Разбира се, освен номиналната първоначална стойност, тези оценки сдържат неопределености, свързани с изчисляването на корекциите, така че въпреки поправките, сравнението може да бъде само приблизително.
Малко цитати от Уикипедия. Космическият телескоп Хубъл първоначално има проектна цена от $400,000,000, но до момента на изстрелването му тя нараства до $4,700,000,000, а за повече от двадесет години експлоатация разходите по него са надминали $10,000,000,000 (не е ясно дали тези стойности са коригирани за инфлация или са номинални). Космическият телескоп “Кеплер”, изстрелян през 2009 година, струва $550,000,000. Инфрачервеният телескоп “WISE”, също изстрелян през 2009 година, струва около $300,000,000 и експлоатацията му добавя към тази сума още 5,000,000 всяка година.
“Хъбъл”, макар технологично да се родее с шпионските спътници, беше откровение като астрономически уред и по право може да бъде сравняван с обсерваториите в Йейл и Хардвард., “Кеплер” и “WISE” са по-скоро “рутинни” мисии, те принадлежат към онази група от обсерватории, която е представена в таблицата, но която аз пренебрегвам тук за краткост.
Набиват се в очи няколко извода. Първо, Съединените Щати са се нуждаели от половин век след извоюването на независимостта си за да започнат да строят инфраструктура за астрономия. Забележете, че по онова време астрономията не приложна наука, свързана с такива важни области като картографията и измерването на времето. За сравнение, България строи първата си обсерватория – тази на Софийския Университет, през 1894 година, 16 години след като извоюва независимостта си. За съжаление не можах да намеря информация за стойността на нашата обсерватория.
Второ – и това се разбира като се разгледа цялата таблица, Щатите строят инфраструктурни проекти, които изнасят науката на ново, по-високо ниво приблизително веднъж на всеки три-пет десетилетия (следващите са Маунт Уилсън – 1910 и Паломар – 1928), макар че към края на периода честотата се повишава докато Втората Световна Война не нарушава тази “цикличност”.
Трето, наред с “големите” проекти, науката има нужда от пирамидална инфраструктура. Съдейки по таблицата, за един век Щатите са построили около четиридесет значими елемента на астрономическата си инфраструктура.
В първата глава на книгата си Макдоналд не казва нищо повече от онова, което Алиса добре знае – има места и моменти, в които за да стоиш на място, трябва да тичаш с всички сили. Науката и в частност астрономията е такова място. Строителството на големи инфраструктурни проекти, чието създаване често изисква човек да вложи половината или повече от професионалния си живот, са именно такова надбягване.

Leave a comment

Filed under astronomy, астрономия, космонавтика, наука, science

За навика да се задават въпроси и за най-големия телескоп в света – полагане на първия камък


Вчера, на 26.05.2017 в Чили, на един връх в Андите, наречен Армазонес, беше положен първият камък в основите на ELT. Това е съкращение от Extremely Large Telescope, което буквално преведено означава Екстремално Голям Телескоп. Строи го ESO (Европейската Южна Обсерватория) – консорциум от петнадесет европейски страни, плюс Бразилия и Чили. За съжаление България не е член на ESO.

Телескопът ще има диаметър на главното огледало 39 метра, което ще го направи най-големия в света. Подвижната му част с огледалата и носещата конструкция ще тежи около три хиляди тона, а куполът – около пет хиляди тона.

Очаква се телескопът да помогне в търсенето на отговори на такива фундаментални въпроси като какви са атмосферите на планетите около други звезди, с каква скорост се разширява Вселена и каква е едромащабната ѝ структура. Със сигурност ще ни поднесе и изненади.

Очаква се ELT да влезе в експлоатация през 2024 година, така че има шанс един ден да го използвам.

В основата на телескопа беше положена капсула с копие на научната обосновка на проекта. Ще бъде интересно след години да се види дали той е оправдал очакванията. Разбира се, този документ е публикуван и няма нужда да се чака отварянето на капсулата след кой знае колко години. В нея се намира и един любопитен плакат със снимките на всички служители на обсерваторията.

Телескопът ще струва малко над един милиард евро. Това е приблизително цената, която биха платили всичките страни членки на обсерваторията за да си купят по един чисто но нов и добре екипиран Грипен. Или половин чисто нож Еурофайтър.

Според страницата на НСИ през 2015 година България е похарчила около 117 милиона лева (около 60 милиона евро) от бюджета за изследвания в областта на природните науки. Това е приблизително равно на 1/17 от стойността на ELT. Бюджетните средства за наука в България не са единствено за астрономия, но и, разходите за телескопа се разпределят върху едно ил дори две десетилетия. С други думи, участието в един проект от такъв мащаб не е немислимо дори за малка страна като нашата.

Ще напълни ли ELT нечия чиния? – Това, разбира се, е главният въпрос, когато става дума за харчене на бюджетни средства, и не само за астрономията, а за която и да е фундаментална наука.

Колкото и да е неочаквано, аз мога да дам положителен отговор. И то не става дума за чинията на астрономите – в Европейската Южна Обсерватория работят общо около осемстотин човека. Астрономи са по-малко от стотина. В целия свят има общо около 10,000 астрономи (за справка, макар и с малко стари данни: https://arxiv.org/pdf/0805.2624.pdf); около 90 процента са университетски преподаватели и получават заплати не за изследователска дейност, а за да преподават природни науки на студентите по социология, педагогика, философия и пр. (странно, но по света се смята, че социалните работници и учителите по литература трябва да знаят нещо за материалния свят).

Механизмът за пълнене на чиниите може би е малко неочакван – той работи чрез срещата с интригуващи научни резултати и с начините на достигането до тях, които на свой ред събуждат у хората желанието да задават въпроси. А създаде ли се веднъж навик да се задават въпроси, резултатите могат да бъдат страшни и чудесни, защото хората ще питат навсякъде и за всичко: Какво пише с малки букви на етикета на стоката, която ми рекламират? От къде кандидатът Х ще намери средства за да повиши пенсиите? И т. н.

Колкото повече въпроси, толкова по-добре.

Съобщението на ESO за пресата, с много картинки, може да се види тук: http://www.eso.org/public/news/eso1716/

Leave a comment

Filed under astronomy, астрономия, наука, science

ESO press release – a pretty picture from “my” survey


The survey is not mine, it really belongs to Maria Rosa Cioni and the entire team that worked on it. Maria Rosa is the person who came up with the idea to study the star formation history of the Magellanic clouds (two nearby galaxies: Large Magellanic Cloud, a.k.a. LMC – https://en.wikipedia.org/wiki/Large_Magellanic_Cloud and Small Magellanic Cloud, a.k.a. SMC – https://en.wikipedia.org/wiki/Small_Magellanic_Cloud) with multi-epoch multi-band imaging observations. She organized the team to do this, and I was lucky to join in. You can learn more about the survey here: http://star.herts.ac.uk/~mcioni/vmc/

This project turned out to be very important, especially for the SMC, because despite being a relatively minor galaxy (e.g. with respect to our own Milky Way), it is extended along the line of sight and it contains a lot of dust which makes it difficult to investigate the content and the structure of the SMC. Our survey has the advantage over previous surveys to observe in the near-infrared spectral region which is less affected by dust absorption than the optical.

The ESO press release with some nice images (for a zoomable version go to: https://www.eso.org/public/images/eso1714a/zoomable/) and a video is available here: http://www.eso.org/public/news/eso1714/

Enjoy!

Leave a comment

Filed under astronomy, астрономия, наука, science

Дупки в небето над Паранал


Прикачената снимка на четирите лазера, всеки с мощност от около 20 вата, с които се създават изкуствени звезди над ВЛТ е направена преди два дни с патетичния ми джобен цифров фотоапарат-сапунерка. Снимка, направена с професионален фотоапарат може да се види тук: https://www.eso.org/public/teles-instr/vlt/vlt-instr/4lgsf/

Отстрани този експеримент наистина прилича на опит за пробиване на дупки в небето. Това е шега, разбира се. Идеята е не да се пробие небето, а да се „запалят“ в него няколко ярки изкуствени звезди, които да се ползват за коригиране на деформациите на вълновия фронт, които атмосферата над нас създава.

Деформация, вълнов фронт…

За какво става дума?

Представете си една звезда. За простота нека да разгледаме само светлината, която звездата излъчва в един безкрайно къс интервал – това ще е къс светлнинен импулс. Какво се случва с него? – Той се разпространява под формата на идеална кръгла сфера, без деформации, с център съвпадащ със центъра на звездата. Повърхността на сферата – която е именно споменатият по-нагоре вълнов фронт – се разширява със скоростта на светлината и продължава да си е идеално сферична (ефектите от разредения материал в междузвездното пространство са пренебрежими), докато не се сблъска с въздуха в … земната атмосфера.

Земната атмосфера, ни по-малко, ни повече, прави възможен живота на Земята, но за нас астрономите тя е досадна пречка. Проблемът ни е, че тя е динамична – в нея има слоеве в различно налягане и температура, въздухът се движи, плътността му се сменя и заедно с всички тези процеси се менят и оптичните му свойства. Спомнете си, как трептят звездите, когато ги наблюдаваме близо до хоризонта или как се мени формата на морското дъно, когато го гледате през плискащата се вода…

Същото се случва и със звездната светлина, когато навлезе в атмосферата: повърхността на идеалната сфера се нагърчва и далечните звезди вече не изглеждат като точки, а като малки дискове. Грубо казано, размерът на тези дискове се нарича астрономическо качество на изображението (seeing), и е важна характеристика на мястото, където се строят обсерваториите. Според това изискване Чилийските Анди, Хаваите и Южният полюс са някои от местата, най-подходящи за строеж на обсерватории.

За съжаление дори и там атмосферата изиграва своята роля, а да се изкарват телескопите в космоса, над нея, е скъпо удоволствие (за справка космическият телескоп Хъбъл струва около 2.5 милиарда долара, а всеки един от четирите ВЛТ – около 80 милиона евро; за поддръжката д не говорим – един ремонтен полет до Хъбъл струваше около половин милиард, а годишната издръжка на 4-те телескопа на Паранал – тук не броя по-малките – е около двадесет пъти по-евтина).

Но как да направим така, че наземните телескопи да „виждат“ толкова ясно, както космическите?

През 1953 година американският астроном Хоръс Бабкок предлага да се използва деформируемо огледало, чиято форма се контролира с компютър толкова бързо, че може да проследява „трептенето“ на звездите и да ги „заковава“ на едно място, така че да изглеждат като точкови източници, а не като дискове, каквито ги прави атмосферата (може да видите как изглежда изображението на една звезда без и с използване на адаптивна оптика: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Ao_movie.gif).

Адаптивната оптика не бива да се бърка с активната оптика, която само компенсира деформациите на големите телескопни огледала заради неравномерното им натоварване, включително и от собственото им тегло.

Трябва да минат десетилетия, преди да се появят две технологии, които да направят възможна адаптивната оптика: достатъчно бързи компютри и достатъчно чувствителни детектори (по времето на Бабкок астрономите използват фотографски филми и плаки, които регистрират едва няколко процента от падащите върху тях фотони; съвременните цифрови детектори регистрират 90-95 процента от фотоните).

Първи използват адаптивната оптика американските военно-въздушни сили по времето на Студената война за да наблюдават Съветски спътници (интересна статия за това, но на английски: http://www.npr.org/2013/06/24/190986008/for-sharpest-views-scope-the-sky-with-quick-change-mirrors).

През 90-те години постепенно новата технология става цивилна и започва да се използва в астрономията. Тя обаче има едно изискване – да се наблюдават ярки обекти, чието „трептене“ се проследява и коригира. Уви, интересните звезди не са така ярки като съветските спътници. В началото това ограничава астрономическите приложения на адаптивната оптика до изследване на околностите на ярки звезди – например за да се търсят около тях планети – точно по този метод преди повече от десет години беше наблюдавана за пръв път планета в друга слънчева система именно в нашата обсерватория (https://www.eso.org/public/news/eso0428/).

Не знам на кого принадлежи идеята да се използва лазер, за да се заобиколи това ограничение, но тя се свежда до следното – високо в атмосферата, на около 20-30 километра има слой от натрий. Ако насочим нагоре натриев лазер, светлината излъчена от него ще бъде погълната от натриевите атоми в този слой и ще бъде преизлъчена, но във всички посоки; част от преизлъчената светлина ще се върне към нас и в резултат ще се получи изкуствена звезда.

Четирите лъча от снимката създават точно такива ярки изкуствени звезди. А са четири, за да може да се коригира качеството на астрономическото изображение върху по-голяма площ на небето. Апаратурата все още се изпробва. Една от първите й задачи ще бъде да наблюдава центъра на нашата Галактика, към който в момента се приближава голям газов облак. Той едва ли ще е достатъчен за да направи от Млечния път истинска активна галактика (за щастие), но наблюденията на процесите, които ще съпътстват преминаването му от там със сигурност ще ни кажат нещо интересно за нашия дом, Млечния Път.

sam_2795a

Leave a comment

Filed under astronomy, астрономия, наука, science

Българска популяризация на науката: есе от Светослав Александров в The Space Rreview за свободния достъп до изображенията от космоса


Една картинка се равнява на хиляда думи, твърди известната английска поговорка. Картинките от космоса сигурно са еквивалентни на още повече думи, защото ни пренасят в светове, които нямаме (и сигурно скоро няма да имаме) възможността да докоснем и усетим със собствените си сетива. Есе за значението на свободния достъп и по-специално за начина, по който се организира този достъп до снимките от космическите станции, написано от българина Светослав Александров, беше публикувано в The Space Rreview: http://thespacereview.com/article/3052/1

За самия Светослав Александров може да научите повече от блога му (https://svetlyoalexandrov.wordpress.com/) и от страницата му във Фейсбук (https://bg-bg.facebook.com/svetlyoalexandrov/).

Забележете, че есето е предизвикало доста оживена дискусия.

Leave a comment

Filed under astronomy, астрономия, космонавтика, наука, science

Видео-доклади за космическия телескоп „Джеймс Уеб“


Институтът (Space Telescope Science Institute; http://www.stsci.edu/portal/; https://en.wikipedia.org/wiki/Space_Telescope_Science_Institute), който в момента „кара“ космическия телескоп „Хъбъл“, и през Октомври 2018 предстои да „подкара“ космическия телескоп „Джеймс Уеб“ е подготвил няколко доклада за новия телескоп и те са достъпни под формата на видеозаписи и презентации: https://confluence.stsci.edu/display/JWSTLC/JWST+Community+Webinars

Серията е започнала през месец Януари.2016 година, следващият доклад е на 20.Септември.2016. Докладите са на английски. Траят по около един час и нивото е като за професионални астрономи или за напреднали любители. От друга страна това са записи и ако човек не разбира нещо, може да спре записа, да прослуша отново неясната част и дори да потърси превод или обяснение в мрежата. Сред докладчиците са научните ръководители на моята дисертация от университета в Тюсон.

Leave a comment

Filed under astronomy, астрономия, космонавтика, наука, science

Планета около звездата Проксима в съзвездието Центавър: запис на интервю с обяснение на резултата от предаването “Преди всички” на програма „Хоризонт“


Журналистката Ирина Недева отрази откритието на новата планета в предаването “Преди всички” на 25.08.2016. Запис на фрагмента може да се чуе тук: http://bnr.bg/horizont/post/100730227/nai-blizkata-do-nas-ekzoplaneta-e-na-razstoanie-malko-nad-4-svetlinni-godini-i-obikala-okolo-zvezdata-proksima

Leave a comment

Filed under astronomy, астрономия, наука, science

Екзопланета в задния ни двор: проектът „Бледа Червена Точка“ докладва за откритие на планета около звездата Проксима в съзвездието Центавър, най-близката звезда до слънчевата система


Проектът и крилатата фраза: В края на 80-те години на миналия век гениалният популяризатор на астрономията Карл Сейгън предлага да се използва една от космическите станции „Вояджер“, които вече са пресекли орбитите на Юпитер и Сатурн, за да се направи снимка на Земята. Идеята е осъществена в началото на 1990 година (тя може да се види тук: https://en.wikipedia.org/wiki/Pale_Blue_Dot). По-късно Сейгън коментира, че „всяко човешко същество, който някога е живяло, е изживяло живота си“ на тази бледа синя точка.

Създателите на проекта „Бледа червена точка“ (https://palereddot.org/), макар и активни учени-изследователи, също са и популяризатори. Те променят символичната фраза на Сейгън за да отразят правилно червения цвят на най-близката до Слънцето звезда – Проксима. Проксима е най-близкия до Слънчевата система член на система от три звезди, заедно с много по-известната двойна звезда Алфа Центавър А и Б. Проксима е пренебрегната от вниманието на широката публика, вероятно защото не е ярка – макар да е близка до нас, тя е слаба и студена червена звездичка и принадлежи към клас, който астрономите наричат М. За разлика от Алфа Центавър, Проксима е невидима за човешкото око – в оптичния диапазон, в който са чувствителни нашите очи, тя е приблизително сто пъти по-слаба, от най-слабите звезди, който хора с отлично зрение могат да видят.

Проектът „Бледа червена точка“ е замислен като съчетание на научно и популяризаторско начинание: на страницата му е отразен в подробности процесът на правене на наука, от идеята, през наблюденията и тяхната обработка, до подготовката и публикуването на научната статия (https://www.eso.org/public/announcements/ann16002/).

Методът: Проектът „Бледа червена точка“, ръководен от Гуем Англада-Ескуде от Университета Куин Мери в Лондон (http://astro.qmul.ac.uk/directory/g.anglada; https://www.researchgate.net/profile/Guillem_Anglada-Escude), използва добре известния метод на радиалните скорости. С помощта точно на този метод през 1995 година швейцарските астрономи Майор и Коло откриха първата екзопланета около звезда от слънчев тип – 51 Пегас б (https://en.wikipedia.org/wiki/51_Pegasi_b).

Методът не изисква да се „види“ директно една планета, достатъчно е да се „вижда“ звездата. Използва се факта, че звездата и нейната планетата се движат по орбити около общ център на масата, който не съвпада с центъра на звездата. Разбира се, орбитата на звездата е много по-малка от орбитата на планетата. При движението по орбитата си звездата се отдалечава или приближава към нас, при което нейният спектър се измества заради ефекта на Доплер. Съвременните астрономически инструменти са в състояние да регистрират това отместване.

В чисто практически аспект методът се заключава в получаване на множество спектри през достатъчно дълъг интервал от време, който трябва да покрие поне веднъж периода на планетата. После се измерва радиалната скорост на звездата от всеки спектър, и по получената крива на скоростите се определят периода и амплитудата на кривата на радиалната скорост, а от там, по закона на Кеплер, се определя отношението между масите на планетата и на звездата.

Анимация, която добре илюстрира метода може да се види тук:

http://images.google.de/imgres?imgurl=https%3A%2F%2Fupload.wikimedia.org%2Fwikipedia%2Fcommons%2F3%2F33%2FESO_-_The_Radial_Velocity_Method_%28by%29.jpg&imgrefurl=https%3A%2F%2Fen.wikipedia.org%2Fwiki%2FDoppler_spectroscopy&h=2094&w=2374&tbnid=gLybRk9ZRxgSuM%3A&docid=KwG2Ep3qqhCr6M&ei=QG69V5DvCIfVsAHnna7oDw&tbm=isch&iact=rc&uact=3&dur=1031&page=1&start=0&ndsp=36&ved=0ahUKEwiQj6nc49nOAhWHKiwKHeeOC_0QMwgcKAAwAA&bih=1076&biw=1379

Откритието: около Проксима има планета, с маса 1.4 пъто по-голяма от масата на Земята. Планетата се движи по орбита с период 11.2 дни и радиус 0.05 астрономически единици (около двадесет пъти по-близо до Проксима, отколкото Земята е до Слънцето; една астрономическа единица е равна на радиуса на земната орбита). Планетата се намира близо до външната граница на обитаемата зона на Проксима и получава от своята звезда около 65% от енергията, която Земята получава от Слънцето; не е изненадващо, че новата планета е по-студена от Земята – температура на повърхността ѝ е около 235 градуса по скалата на Келвин, или четиридесет градуса под нулата по скалата на Целзий. По този параметър новата планета по-скоро прилича на Марс.

Но това не е цялата история – много вероятно планетата има период на денонощно въртене, равен на орбиталния период, т.е. тя винаги е обърната към звездата с една и съща страна (подобно на това как Луната винаги е обърната към Земята с една и съща страна). Следователно, на повърхността на планетата има голяма температурна разлика между страните с вечен ден и с вечна нощ.

Друго усложнение идва от възможността планетата да има атмосфера – ако тя е достатъчно плътна, парниковият ефект е в състояние да повиши температурата на повърхността ѝ над точката на замръзване на водата.

Кривата на радиалната скорост намеква – това е най-подходящата дума – за наличието на още един обект в системата на Проксима, защото след премахването на сигнала от новооткритата планета, остава още един сигнал, под формата на бавна промяна на лъчевата скорост на звездата. Ако наличието на това тяло бъде потвърдено, то ще има период, много по-голям от два месеца (колкото е продулжила последната кампания с HARPS).

Анализ:

– Откриването на планета почти в обитаемата зона на най-близката до Слънцето звезда е епохално откритие. Ако съществуването на планетата се потвърди, тя ще е най-близката до нас екзопланета. Тя има и потенциала да бъде най-близката обитаема планета до нас. Това са две „най“, който няма как да бъдат надминати, просто защото няма друга звезда, по-близка до Слънцето от Проксима. Наличието на планети от земен тип около Слунцето и най-близката до него звезда не е вероятно, освен ако планетите от земен тип не са широко разпространени във Вселената.

– В известен смисъл, откриването на планета около Проксима не е изненада, защото е известно, че на всяка звезда от М клас се пада поне по една планета; проблемът е, че част от М звездите имат по няколко планети, а друга част – нямат никакви (или са толкова малки, че все още не сме ги открили). Също така, като правило планетите в системите на М звездите са малки, не по-големи по маса от Нептун (който е 17 пъти по-тежък от Земята и 19 пъти по-малко масивен от Юпитер), така че и ниската маса на планетата не е изненада.

– Още от сега може да се каже, че планетата вероятно наистина съществува, главно защото сигналът, който тя произвежда, може да се проследи в наблюдения, които покриват почти десетилетие. По-рано той е бил приписван на активността на звездата, но този дълъг период, в който сигналът продължава неизменно да се наблюдава, изключва възможността той да е породен от активност на звездата, защото петната, които са причината да се „откриват“ несъществуващи планети обикновено не са стабилни за толкова дълго време. Нещо повече, паралелно с измерването на радиалната скорост, астрономите от проекта „Бледа червена точка“ са проследили и яркостта на Проксима, защото петната биха довели и до наличието на периодичен сигнал и в яркостта на звездата. Както се очаква за такава студена звезда, яркостта на Проксима се мени, но не със същия период като на новооткритата планета, което е допълнителен аргумент, че новата планета наистина съществува.

Въпроси и отговори:

– Има живот на новооткритата планета? – Не е известно.

Традиционно „обитеаема зона“ около една звезда е зоната, в която равновесните температурни на планетите, които я обикалят, ще са такива, че да позволят наличието на течна вода, т.е. ще са между нула и сто градуса Целзий. За Слънцето, което е много по-горещо и дава на планетите си повече енергия, обитаемата зона е по-далече и се намира приблизително между орбитите на Венера и Марс, но Венера е вече твърде гореща, а Марс е твърде студен. За Проксима в тази зона ще се намират планети с периоди между около 4 и 14 дни, но тези граници са размити, защото тяхното положение зависи не само от енергията, която планетите получават от звездата, а и от размера и масата на самите планети, от вида на повърхността и от характера на атмосферата им. В това отношение фактори са: отражателната способност, т.е. доколко повърхността на планетата отразява и доколко поглъща светлината на звездата; дали има парников ефект – ако Марс беше по-голям, на него би могъл да се поддържа парников ефект и съответно да има условия за наличие на течна вода.

Условията за обитаемост не зависят само от наличието на течна вода. Студени звезди от спектрален клас М като Проксима имат активни атмосфери. Това означава, че повърхността им често е покрита с петна, много повече и много по-големи от слънчевите петна. Петната са свързани с активност с чести избухвания и повишено ултравиолетово и рентгеново излъчване. С други думи, повърхността на планетата е бомбандирана със смъртоносна (за нас) радиация. Подобни обстоятелства правят живот – още веднъж подчертавам, живот като нашия – лошо приспособен за тази планета.

– Можем ли да посетим новооткритата планета? – Теоретично, да. Но да не забравяме, че Проксима е толкова далече от нас, че светлината от нея достига до Слънцето за около 4.2 години. Със съвременните химически ракетни технологии изпращането дори на автоматична станция до там ще изисква 70-80 хиляди години. Проектът Старчип (http://breakthroughinitiatives.org/Initiative/3; https://en.wikipedia.org/wiki/StarChip_%28spacecraft%29), който предвижда пътуване със скорост 15-20% от скоростта на светлината, в случай на успех, може да изпрати автомати до Проксима за 20-30 години. На този етап за пилотирана експедиция е трудно да се правят каквито и да е предположения.

– Може ли да видим новооткритата планета? Какво е това откритие без снимка? – За съжаление планетата е прекалено близо до звездата, за да бъде наблюдавана пряко: при радиус на орбитата 0.05 астрономически единици (една астрономическа единица е равна на радиуса на земната орбита, около 150 милиона километра), се вижда от разстояние от 1.3 парсека (около 4.2 светлинни годни) като ъгъл от около 0.04 ъглови секунди (1 ъглова секунда е равна на 1/3600 част от градуса). Най-добрите от съвременните телескопи могат да разграничат два обекта само ако те са на ъглово разстояние по-голямо от около 0.1 ъглова секунда и то ако яркостите им не са прекалено различни. Обаче следващото поколение инструменти, особено космическите коронографи вероятно ще могат. Нещо повече, много е вероятно откриването на тази планета ще ускори построяването на подобни инструменти, така че не е изключено след едно или две десетилетия да разполагаме със снимки на новооткритата планета.

– Каква е връзката на ЕСО (Европейската Южна Обсерватория; http://www.eso.org/public/) с това откритие? – Проектът „Бледа червена точка“ използва два спектрографа на ЕСО, за да мери радиалната скорост на Проксима: UVES (http://www.eso.org/sci/facilities/paranal/instruments/uves.html) и HARPS (http://www.eso.org/sci/facilities/lasilla/instruments/harps.html). Фотометричните наблюдения използват други, по-малки телескопи в Чили.

– Вие имате ли нещо общо с това откритие? – Не, аз не съм свързан по никакъв начин с проекта „Бледа червена точка“ и не сътруднича с нито един от участниците в него по никакви други проекти; служител съм на ЕСО, но работата ми не е свързана с нито един от използваните инструменти. С други думи, нямам конфликт на интереси.

Материали за пресата:

– съобщение за пресата на ЕСО: http://www.eso.org/public/news/eso1629/?lang и в „детска“ версия: http://www.eso.org/public/news/eso1629/kids/?lang

– научна статия с сп. Nature: http://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso1629/eso1629a.pdf

– видео с обяснения: https://www.eso.org/public/videos/eso1629a/

Любопитно: Проксима често се появява в научно-фантастичните произведения: https://en.wikipedia.org/wiki/Stars_and_planetary_systems_in_fiction#Proxima_Centauri_.28Alpha_Centauri_C.29

Leave a comment

Filed under astronomy, астрономия, наука, science

ESO Reflex Video Tutorials


Reflex is an environment that provides an easy and flexible way to reduce VLT/VLTI science data using the ESO pipelines. I have prepared some video tutorials how to use those pipelines.

The youtube play list is available here: https://www.youtube.com/channel/UCCq4rxr30ydNyV94OWmLrMA

More about Reflex: https://www.eso.org/sci/software/reflex/

Leave a comment

Filed under astronomy, астрономия, наука, science

Астрономия, статия на деня: космически телескопи за жълти стотинки – откритията на космическите телескопи МОСТ и БРИТЕ и ползата от развитието на космически технологии


Трудно е да се свържат жълтите стотинки с космическите телескопи. За сравнение, през последното десетилетие годишният бюджет на Европейската Южна обсерватория (ЕСО), където работя, се колебае около 120-140 милиона евро. За 20 години експлоатация на космическия телескоп Хъбъл (диаметър на главното огледало 2.4 метра) са похарчени около 10 милиарда долара, което прави около 500 милиона долара на година. Оценките за следващия голям проект на НАСА – космическият телескоп Джеймс Уеб (диаметър на главното огледало 6.5 метра), който се очаква да работи в продължение на 5 или 10години – са около 5-6 милиарда долара (тези оценки могат да се видят тук: http://www.nasa.gov/pdf/499224main_JWST-ICRP_Report-FINAL.pdf). Даже сравнително малкият инфрачервен космически телескоп Спитцер (диаметър на главното огледало 0.6 метра) се нуждаеше от около 700 милиона (http://www.spitzer.caltech.edu/info/107-Innovations).

Даже без да взимаме под внимание, че ЕСО има четири 8-метрови телескопа, три 4-метрови и множество други по-малки (и повечето телескопи имат по няколко инструмента), правенето на астрономия от космоса е на порядъци по-евтини, отколкото от Земята.

И все пак космическата астрономия се развива, макар че разходите за нея са значителни. Причината е проста – от космоса може да се получат наблюдения, които не са възможни с наземни телескопи. Първо, земната атмосферата е непрозрачна – тя почти напълно поглъща фотоните с високи енергии, в ултравиолетовата и в инфрачервената области – по тази причина рентгеновите наблюдения и наблюденията в гама лъчите се правят почти изключително от космоса (https://en.wikipedia.org/wiki/XMM-Newton, https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_and_Heliospheric_Observatory, https://en.wikipedia.org/wiki/Swift_Gamma-Ray_Burst_Mission, за по-пълен списък: https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_space_telescopes; този списък не включва инструментите, изстрелвани със суб-орбитални ракети но за тях – друг път).

Второ, земната атмосфера е нестабилна. Въздухът се движи, променя се налягането му и заедно с това – оптичните му свойства. Това води до „размиване“ на звездните изображения, които вместо почти идеални точки, се превръщат в дискове. Разбира се, размерът на тези дискове е незабележими за човешкото око, но той е пагубен за астрономическите инструменти, защото намалява разделителната им способност – най-просто казано, способността им да разделят две близко разположени звезди. Проблемът е особено актуален когато се търсят планети около ярки звезди, защото звездното изображение става толкова голямо, че „скрива“ планетите от наблюдателите.

Трето, в земната атмосфера има облаци. Облаците се състоят от водни пари, които имат свойството да поглъщат светлината много добре и тяхната „променливост“ превръща получаването на точна фотометрия от наземните телескопи доста трудна задача. При хубави условия – безоблачна нощ, ниска влажност и липса на Луна (която има лошия навик да повдига фоновото излъчване и да увеличава шума на измерванията), за ярки обекти и с прилично голям телескоп е сравнително лесно да се получи фотометрия с точност от няколко процента. Тук използвам понятията ярки обекти и прилично голям телескоп съвсем условно. Проблемът е, че за много наблюдателни задачи такава точност не е достатъчна – например пасажите (още известни като транзити) на екзопланетите обикновено имат дълбочина под един процент и много малко от тях са в орбита около „условно“ ярки звезди, дори за най-големите съвременни телескопи. Нещо повече, наистина интересните планети, с диаметър подобен на земния, предизвикват пасажи с дълбочина десети или дори стотни от процента. До някаква степен може да помогнат така наречените относителни измервания, когато се наблюдават едновременно обектът на изследване и звезда (или по-добре много звезди) за сравнение (два примера от работи на един мой аспирант, Клаудио Кацерес: http://adsabs.harvard.edu/abs/2009A%26A…507..481C, http://adsabs.harvard.edu/abs/2011A%26A…530A…5C, но и това решение не работи винаги, защото звездата за сравнение трябва да е почти толкова ярка, колкото обекта, а ярките звезди на небето са малко и обикновено са разположени далече една от друга и рядко попадат в полето на съвременните инструменти. За телескоп в космоса няма нужда от звезди за сравнение, нито от постоянни наблюдения на „стандартни“ звезди за да се калибрира сигналът. Нещо повече, обикновено космическите телескопи се калибрират на земята преди изстрелването им, и след това само се проверява дали чувствителността им съответствува на определената преди старта (съвсем без стандарти и калибриране не може, защото трябва да се следи за деградацията на огледалата и детекторите в суровите космически условия). Демонстрация на възможностите да се получава свръхточна фотометрия от космоса са телескопите Коро (https://en.wikipedia.org/wiki/COROT) и Кеплер (https://en.wikipedia.org/wiki/Kepler_%28spacecraft%29).

* * *

Наред с големи проекти, които изброявах до сега, съществуват и множество малки космически телескопи, за които рядко се говори. Причините за малката им „популярност“ са комплексни – в някой аспекти те успешно се конкурират с „големите“, но създателите им неизбежно са приели конструктивни решения за да намалят себестойността им, което в повечето случаи ги е превърнало в „нишови“ инструменти, подходящи само за адресирането на определени специфични наблюдателни задачи.

МОСТ (MOST; Microgravity and Oscillation of Stars) беше изстрелян на 30.юни.2003 година. Той представлява „куфар“ с размери 65 на 65 на 30 сантиметра, тежи 53 килограма и носи на борда си 15-сантиметров оптичен телескоп. Както се вижда от името, първоначалната задача е била да се изследва вътрешната структура на звездите с методите на астросеизмологията (https://en.wikipedia.org/wiki/Asteroseismology) – микро-променливост на звездите, породена от акустични осцилации в недрата им.

Обаче, не изненадващо, най-цитираните резултати са свързани с изследването на планети около други звезди. Джейсън Роу и съавторите му (списъкът включва и българина Димитър Съселов, професор в Харвард) наблюдават в продължение на 58 дни звездата HD 209458. Тя е от спектрален клас GoV и има ефективна температура около 6000 градуса по скалата на Келвин – не много различна от Слънчевата. В орбита с период около 3.5 дни около нея обикаля „горещ Юпитер“ (https://en.wikipedia.org/wiki/HD_209458_b). Роу и колеги му са се опитали да регистрират отразената светлина на планетата, но неуспешно (http://adsabs.harvard.edu/abs/2006ApJ…646.1241R и http://adsabs.harvard.edu/abs/2008ApJ…689.1345R). Това поставя горна граница на албедото (отражателна способност) на планетата и означава, че тя не е покрита с облаци, които да отразяват светлината на тамошното слънце. Такива отразяващи облаци в Слънчевата система имат Земята и Венера.

МОСТ има малко полезрение, което е именно един от тези компромиси, необходими за да се намали стройността на спътника. Това ограничава приложението му до изследване на единични обекти, какъвто е случая в HD 209458. Подобна беше стратегията на Джоуша Уин и неговите колеги, които през 2011 година обявиха (http://adsabs.harvard.edu/abs/2011ApJ…737L..18W), че петата и най-вътрешна планета в системата на звездата 55 Cnc има транзити. До тогава беше известна само масата на планетата – от измервания на радиални скорости, около 8.6 земни маси, а транзитите позволиха да се измери радиусът ѝ – два пъти по-голям от земния. Звездата 55 Cnc е от шеста звездна величина и човек със средно добро зрение може да я види с невъоръжено око (с други думи, без да използва телескоп или дори бинокъл). Това измерване постави планета в класа, наречен свръх-земи, защото тези обекти имат малко по-големите маси и размери от земните. Теоретичните модели предсказват за повечето от тях структура, подобна по-скоро на газови планети, затова някой предпочитат да ги наричат мини-Нептун.

Себестойността на МОСТ е около 7 милиона евро, телескопът продължава да се използва вече тринадесет години. За сравнение, обществената поръчка за 75 автомобила за Народното събрание от 2012 година е около 4.4 милиона лева, но за срок от само три години(http://www.dnevnik.bg/bulgaria/2012/09/13/1904108_narodnoto_subranie_obiavi_poruchka_za_tochno_opredelen/).

През 2014 година, когато канадското правителство реши да намали финансирането за наука, учените, които го използват се канеха да прибягнат до crowdfunding, за да продължат мисията му. В момента МОСТ се управлява от частната фирма MSCI (http://www.mscinc.ca/products/most.html), от името на Канадската Космическа Агенция. MSCI продължава научните изследвания с него, но също предлага и наблюдения на комерсиална основа.

БРИТЕ (BRITE; Bright Target Explore; https://en.wikipedia.org/wiki/BRITE) също е канадска обсерватория (с участието на Полша и Австрия; полската страница за БРИТЕ е тук: http://www.brite-pl.pl/index_en.html), но за разлика от МОСТ това не е един спътник, а цели шест наноспътника, кубове с дължина на страната 20 сантиметра и тегло 10 килограма. Апертурата на телескопите е само 3 сантиметра – това е компромисът при този проект, – но пък телескопите са много и могат да се използват паралелни за наблюдения на различни обекти. Към настоящия момент пет от шест изстреляни БРИТЕ наноспътника са в работно състояния. Не на последно място е важно, че ползрението на спътниците е 24 градуса, което позволява да се наблюдават едновременно множество ярки звезди. Статия с подробно техническо описание на проекта може да се види тук: http://cdsads.u-strasbg.fr/cgi-bin/bib_query?2014PASP..126..573 и стойността на всеки един от наноспътниците е около 1-2 милиона долара (http://thevarsity.ca/2013/03/10/u-of-t-launches-nano-satellites-into-orbit/).

Няколко мои колеги от Есо, сред които Дитрих Бааде използваха БРИТЕ като част от голяма колаборация за да изследват загубата на маса при Бе звездите (https://en.wikipedia.org/wiki/Be_star). Това са горещи звезди, които се въртят толкова бързо, че центробежната сила на екватора им почти се изравнява с гравитацията и част от звездното вещество „отлита“ в космоса и образува газов диск около звездата. Тези звезди се разпознават лесно по силните емисионни линии в спектрите им. Наблюденията показват, че прехвърлянето на материал от звездата към диска не става с постоянна скорост, а е модулирано от пулсации на Бе звездите, което на свой ред води до активност в диска. Това е само една от първие три статии, използващи наблюдателен материал от БРИТЕ. Сигурен съм, че ни предстои да видим още важни резултати от този проект.

* * *

Надявам се, че успях да покажа – малкит и евтини космически телескопи имат своята ниша, специално в наблюденията на ярки звезди и в продължителните кампании, покриващи много седмици или дори месец. Обаче ползата от тях не се изчерпва до тук.

Нека да си спомним за спускаемия апарат Бийгъл-2 (https://en.wikipedia.org/wiki/Beagle_2), изпратен към Марс заедно с космическата станция Марс експрес, той трябваше да кацне малко преди Коледа на 2003 година. Апаратът се отдели от станцията, спусна се в атмосферата и изчезна. Разследването на ЕСА стигна до заключението, че проектът е било доста „суров“, и раязкри. Наиситна, в началото на 2015 годна Бийгъл-2 беше открит върху фотографии на марсианската повърхност и стана ясно, че той все пак е кацнал, но една от слънчевите батерии не се е отворила, блокирайки възможността за радиоконтакт със Земята.

Проблемите с Бийгъл-2 издават липсата на опит и бих казал, на „зрялост“ в космическата Британската космическа индустрия, която навремето се отказа от създаването на собствени носител; рязък контраст с Японската космическа агенция, която трупа опит с годините изпращайки една след друга амбициозни мисии като Хаябуса (https://en.wikipedia.org/wiki/Hayabusa) например.

Малките космически телескопи са именно школата, която създава кадрите и инфраструктурата, необходими за по-смели космически проекти. Разбира се, натрупаният опит в създаването и управлението на спътници не се ограничава до телескопи, както и обучението на студентите по астрономия не означава, че те непременно трябва да станат астрономи – уменията да решават проблеми, да намират отговори чрез изследователски методи могат да се приложат навсякъде и са един от начините науката да върне на обществото инвестициите, които са направени за нея.

Leave a comment

Filed under astronomy, астрономия, космонавтика, наука, science

Астрономия, статия на деня: когато писателите фантасти се хванат за калкулаторите или може ли слънцето никога да не залязва над Татуин


В заглавието би трябвало да заменя калкулаторите с логаричтмични линийки, защото някой от статиите, който ще спомена по-нататък са доста стари.

Към размисли на тази тема ме подтикна една статия, която се появи през октомври миналата година на Ливърморския сървер за препринти от моя любим писател, австралиецът Грег Игън: http://arxiv.org/abs/1510.05345

Статията е изпратена в Astrophysical Journal, америакнско научно списание, което заедно с другото американски списание Astronomical Journal (то е ориентирано повече към чисто наблюдателни изследвания), с английското Monthly Notices of the Royal Astronomical Sosciety и с общоевропейското Astronomy and Astrophysics са местата където астрономите най-често публикуват статиите с резултатите си.

Все още статията на Игън не е приета, защото не е излязла на страницата на самото списание, но съдейски по това, че на сървера в края на май се появи трета коригирана версия, процесът ѝ на рецензиране е доста напреднал.

Игън не е чужд на научните публикации. По образование той е математик, има статии по изчислителни методи и нищо чудно, че тук става дума за теоретична работа.

Всичко започва малко по-рано – през 2015 година амерканският професор Юджин Окс, професор по физика в Университате в Оубърн публикува статия, в която предалага нов вид орбити в системите на двойни звезди.

* * *

Традиционно се смята, че ако звездите са достатъчно далече, около всяка от тях може да има стабилни планети. Точно такава е планетната система около главната звезда на двойната система Гама Цефей. Интересно, че първи докладваха за наличието на планети около тази звезда няколко канадски учени още през далечната 1988 година (Кябмъл, Уокър и Янг: http://adsabs.harvard.edu/abs/1988ApJ…331..902C; пдф-ът е публично достъпен), но резултатът им беше подложен на съмнение, и така откриватели на първата екзопланета станаха швейцарсите Майор и Коло през 1995 годна (http://adsabs.harvard.edu/abs/1995Natur.378..355M).

Вторият известен тип планетни орбити в двойните системи обикалят около центъра на масите на двете звезди и отново изминава време, преди първата подобна система да бъде призната от астрономическата общност – през 1993 година Торсет, Арзуманян и Теълър публликуваха статия (http://adsabs.harvard.edu/abs/1993ApJ…412L..33T), в която описват планета с маса около 30% от масата на земята, обикаляща около двойка състояща се от пулсар и бяло джудже. Към настоящия момент са известни двадесетина подобни планети (https://en.wikipedia.org/wiki/Circumbinary_planet), включително и около двойни звезди от глваната последователност.

* * *

Окс предлага съвършенно нов вид орбита в която планетата обикаля не около звездите, а около оста, която ги свързва. Представете си гира, в която топките са двете звезди. Дръжката е въпросната ост помежду им и планетата ще се движи по орбита, лежаща в развина перпендикулярна на дръжката.

Разбира се, аз тук опростявам. Статията на Окс се състои от дванадесет страници с формули, тук-там разредени с някоя фигура. Рашението е аналичитно, което не е за чудене, защото Окс е от руски произход (и вероятно първото му име всъщтност е Евгений, а не Юджин), а руската физика е известна с добрата си аналитична школа – бившите студенти по физика никога няма да забравят многотомника на Ландау и Лифшиц. Без да се задълбочавам с подробности само ще поясня, че орбитата всъщюност ще бъде конично сечение, например елипса, и равнината ѝ може да осцилира около точката на Лагранж между двете звезди. За любопитните – на Фигура 3 в статията на Окс има скица, която дава по-добра представа.

Наличието да подобни стабилни орбити е интересно по няколко причини. Първо, то има потенциала да разшири жилищната площ във Вселената, защото около 1/3 от звездите принадлежат на двойни, тройни и други системи с по-висока кратност. Второ, подобни системи са интересни с по-лесната си наблюдаемост – има голяма вероятност те да имат транзити (известни още като пасажи). Като истински теоретик Окс изследва и възможността планетите да бъдат открити по излъчваните гравитационни вълни. Гравитационни вълни излъчва и Земята докато обикаля около Слънцето, но планети на новопредсказаните орбити можат да имат много по-къса година от земната, и следователно ще излъчват с много по-голяма интензивност

* * *.

Татуин не обикаля около оста, свързваща двете звезди, който залязваха пред Люк, защото на плнетите, предсказани от Окс, двете звезди никога няма да се виждат едновременно, те винаги ще бъдат от противоположните страни на планетата, от което следва, че на нея никога няма да има нощ. През Викторианската епоха са казвали, че слънцето никога не залязва над Британската империа, просто защото тя е толкова голяма, че има територии на противоположните части на Земята. Слънцето (по-скоро едно от слънцата) никога няма да залязва над която и да е държава, намираща се Окс-овите планети.

Във фантастиката са описани планети, намиращи се в системите на двойни и по-високократни звездни системи. Един съвем скорошен пример е трилогията „Проблемът на трите тела“ (https://en.wikipedia.org/wiki/The_Three-Body_Problem; първият том спечели наградата Хюго за най-добър роман през 2015 година) от китайския автор Ли Ксицин. Там орбитата на планетата е хаотична, кратки епохи на „обитаемост“ се редуват с продължителни периоди, през които планетата е или леден хладилник, или огрнена фурна. Местните форми на живот се е приспособили, развивайки способност да се обезводняват и хибернират в този вид през периодите на необитаемост.

* * *

Статията на Игън е дълга само три странички – доста по-малко от обичайното. Тезата ѝ е описана кратко и ясно в абстракта: орбитите, предложени от Окс са нестабилни, ако се отчете орбиталното движение на двойната звезда. За да е стабилна орбитата, ъгловият момент трябва да се запазва; Окс допуска това, разглеждайки кръгова планетна орбита, точно перпендикулярна на линията, свързваща двете звезди, а Еган проверява това допускане и демонстрира, че ъгловият момент ще се мени с период, развен на периода на въртене на двойната звезда около общият ѝ център на масите.

Аз съм обикновен наблюдател, а не специалист по звездна динамика, статията все още не е приета за публикация, така че ще изчакам да преди да съдя кой е прав – очевидно проблемът не нетривиален и е лесно да се пропусне някой фин ефект. Ако Игън е прав, може само да съжаляваме, че предложените от Окс планетни системи не съществуват.

* * *

За мен е интересно друго – как би се образувала подобна система и дали изобщо е възможно. Проблемът е, че практически (запомнете тази уговорка, по-надолу ще се върна към нея) всички звездни системи, който познаваме до сега – от планетните системи и двойните звезди до галактиките, са се образували от диск – протопланетен, протозвезден или протогалактичен. Това е свързано с процеса на свиване на облаците материал, от които тези системи се образуват и с факта, че колапсът никога не е сферично симетричен. Достатъчно е облакът да има съвсем малко въртене преди началото на свиването, за да създаде то центробежна сила, която да се противопостави на свиването. При това въртенето се засилва в процеса на свиване – също както танцуващите на лед се завъртат по-бързо ако свият ръцете си, заради запазването на въртящия момент.

Центробежната сила породена от въртенето се противопоставя на свиването само в равината на въртене, докато по оста на въртене свиването протича без проблем. В резултатът се образува диск. По тази причина орбитите на планетите в повечето планетни системи лежат приблизително в една равнина и повечето галактики имат дискове. Освен въртенето, магнитните полета и излъчването на вече образувани звезди мога да възпрепятстват свиването, тук разглеждам опростена картина.

Сега да се върнем към уговорката, която направих по-нагоре. Наистина, орбитите на повечето планети лежат в една равнина, но не всички, орбитата на планетата джудже Седна например е наклонена на около 12 градуса спрямо земната орбита. А при галактиките има обекти, чиято форма няма нищо общо с диск – например елиптичните галактики. И в двата случая отговрни за тези „отклонения“ са процеси на взаимодействие – между Седна и гигантските планети; между галактиките, от чийто сливане са са образували самите елиптични галактики.

Нещо подобно е необходимо за образуването на планетните ситема от типа, предсказан от Окс: логично е да се предположи, че равнината на орбитата на двойите звезди, които са двата най-масивни обекта в системата, ще съвпада с екваториялната равина на протозвездния диск, от който са се образували те. А орбитата на планетата е перпендикулярна на тази равнина и е мното трудно да си представим как ще се образува подобна планетна система и от къде ще се вземе моментът, който ще движи планетата по орбитата ѝ. Едиственото обяснение е взаимодействие с друга ситема, точно ориентирано в равнина, перпендикулярна на орботалана равнина на двойната звезда, а такова съвпадение е малко вероятно.

* * *

Това е аргумент за ниската вероятност да възникнат подобни сиситеми, а не аргумент за нестабилността им, какъвто привежда Игън. Моят аргумент има наблюдателно отвърждение – защото същият механизъм на образване работи при галактиките и там той е също толкова рядък: известни са галактики с две перпендикуларни структури (те се наричат галактики с полярен кръг: https://en.wikipedia.org/wiki/Polar-ring_galaxy) и честотата им при галактиките, които със сигурност са претърпели взаимодействия наскоро (по вселенски мащаби, разбира се; такива галактики сами по себе си се срещат рядко) се измерва с няколко процента (атлас и каталог на подобни галактики може да се види тук: http://adsabs.harvard.edu/abs/2011MNRAS.418..244M).

* * *

Игън не е единственият фантаст, оставил името си сред авторите на научни статии. Но обикновено пътят води в обратна посока – учени, прописват фантастика. Примерите са много, започвайки от Камил Фламарион (https://en.wikipedia.org/wiki/Camille_Flammarion) и стигайки до Алистър Рейнолдс (https://en.wikipedia.org/wiki/Alastair_Reynolds). Специално ще отбележа Борис Стргацки, който е работил известно време в Пулковската обсерватория, преди да стане професионален писател. Днес в астрономическите бази от публикации може да се намери една едиствена негова статия за асиметричната форма на планетите гиганти в Слъневата система (http://adsabs.harvard.edu/abs/1962IzPul..23..144P; това е статията, която навярно е написана с помощта логаричтмична линийка, а не на калкулатор).

Случаят с Игън е различен – той идва извън астрономията, макар да е програмист и специалист по приложна математика – и дава повод да си задам един друг въпрос: дали „външен“ човек може да произвежда научни резултати или специализацията в науката е достигнала ниво, което изключва подобна възможност. За това – друг път. А дали статията му ще бъде приета в списанието, ще покаже бъдещето.

Leave a comment

Filed under astronomy, астрономия, наука, science