Край Будущего

Красные карлики представляют собой звезды с низкой массой и температурой, и они являются наиболее распространённым типом звезд в нашей галактике, составляя около 70-80% всех звёзд. Эти звезды имеют массу от 0,08 до 0,6 солнечных масс, что делает их гораздо меньшими по сравнению с более массивными звёздами, такими как наше Солнце. Их радиус варьируется от 0,1 до 0,6 радиуса Солнца, что также указывает на их компактные размеры. Температура поверхности красных карликов колеблется от 2,500 до 4,000 Кельвинов, что придаёт им характерный красный цвет, откуда и произошло их название.

Одной из наиболее интересных особенностей красных карликов является их долгий жизненный цикл. Из-за низкой массы и медленного сжигания водорода, они могут существовать миллиарды, а иногда и триллионы лет. В отличие от более массивных звёзд, которые быстро исчерпывают свои запасы топлива и заканчивают свою жизнь в ярких взрывах (например, сверхновых), красные карлики имеют стабильные условия, которые позволяют им оставаться на главной последовательности в течение невероятно долгого времени. Это делает их особенно интересными для астрономов и исследователей, изучающих эволюцию звёзд и возможности существования жизни на экзопланетах.

Светимость красных карликов значительно ниже, чем у более ярких звёзд. Их светимость может быть в 1000 раз меньше, чем у Солнца, что делает их трудными для наблюдения невооружённым глазом. Тем не менее, благодаря своей численности, красные карлики могут иметь значительное влияние на структуру и динамику галактики.

Красные карлики часто имеют планетные системы, и многие из их планет могут находиться в зоне обитаемости, где условия могут быть подходящими для жизни. Поскольку эти звезды менее яркие, планеты в их системах должны находиться ближе к звезде, чтобы получать достаточное количество тепла для поддержания жидкой воды на поверхности. Это создает интересные условия для изучения потенциально обитаемых экзопланет.

Некоторые из наиболее известных красных карликов включают Проксима Центавра, которая является ближайшей звёздной системой к Земле и имеет планету в зоне обитаемости, а также звезды типа Тау Кита и Барнард. Проксима Центавра b, экзопланета, обнаруженная в этой системе, вызывает особый интерес у астрономов и исследователей, поскольку она находится в зоне обитаемости своей звезды.

Исследования красных карликов и их планетных систем продолжаются, и эти звезды играют важную роль в астрономии и поиске внеземной жизни. Их длительный жизненный цикл и стабильные условия могут создать подходящую среду для развития жизни, что делает их объектами активного изучения в рамках современных астрономических исследований.

Исследователи из Кавендишской лаборатории Кембриджского университета разработали новый способ управления излучением в терагерцовом диапазоне, что может привести к значительным достижениям в области связи, визуализации и зондирования. Терагерцовый диапазон, находящийся между микроволнами и инфракрасным излучением, имеет большой потенциал, но управление терагерцовыми волнами было затруднено из-за их малых размеров.

Доктор Владислав Михайлов, руководитель исследований, объяснил, что для эффективного управления терагерцовыми волнами необходимо было создать новую концепцию настройки. Традиционные конденсаторы, используемые для регулирования частоты, не могли быть уменьшены до необходимого размера для работы в терагерцовом диапазоне.

Исследователи использовали метаматериалы — массивы крошечных резонаторов, которые могут резонировать на определённых частотах. Встроив проводящий материал, такой как графен, они смогли настроить оптический отклик. Вместо уменьшения резонанса, как это делалось ранее, команда создала ультратонкие настраиваемые конденсаторы из графена, что позволило изменять резонанс более эффективно.

В ходе исследований были созданы сверхмалые графеновые заплатки, которые служат перестраиваемыми конденсаторами. Эти устройства продемонстрировали глубину модуляции более чем на четыре порядка и скорость модуляции 30 МГц, что является значительным достижением для терагерцовых технологий.

Публикация взята с сайта: https://www.nature.com/articles/s41377-025-01945-4

Нейтронные звёзды характеризуются высокой скоростью вращения — до нескольких сотен оборотов в секунду — и сильным магнитным полем, достигающим 10^11 Тл. Они образуются из звёзд с начальной массой более 8 солнечных масс, когда в их недрах заканчивается ядерное топливо. В результате гравитационного сжатия происходит фотодиссоциация ядер и образование нейтронов, что ведёт к образованию нейтронной звезды.

Если масса остатка превышает 3 солнечные массы, коллапс продолжается, и возникает чёрная дыра. В момент рождения нейтронной звезды температура может достигать 10^11 K, но быстро падает из-за нейтринного охлаждения. В течение нескольких минут температура снижается до 10^9 K, а затем охлаждение происходит медленнее.

Среди известных нейтронных звёзд большинство имеют массу от 1,3 до 1,5 солнечных масс. Максимальная масса нейтронной звезды определяется пределом Оппенгеймера—Волкова и теоретически может достигать 2,16 солнечных масс. Магнитные поля на поверхности нейтронных звёзд могут достигать 10^12—10^13 Гс, а у магнетаров — 10^14 Гс и выше.

К 2022 году открыто более 3200 нейтронных звёзд, из которых около 90% — одиночные. Нейтронные звёзды обладают высокой скоростью собственного движения и могут быть наблюдаемы в различных спектральных диапазонах.

Структура нейтронной звезды включает пять слоёв: атмосферу, внешнюю кору, внутреннюю кору, внешнее ядро и внутреннее ядро. Атмосфера состоит из тонкого слоя плазмы, внешняя кора — из ядер и электронов, внутренняя кора — из свободных нейтронов и атомных ядер. Внешнее ядро состоит в основном из нейтронов, а внутреннее ядро может содержать кварки и гипероны.

Нейтронные звёзды были теоретически предсказаны ещё до открытия нейтронов. Первые предположения о существовании таких звёзд высказал Лев Ландау в 1931 году, а в 1933 году астрономы Вальтер Бааде и Фриц Цвикки сделали строгое предсказание их существования. Нейтронные звёзды были открыты в 1967 году, когда Джоселин Белл обнаружила пульсары — объекты, излучающие регулярные радиоимпульсы.

Физики из Копенгагенского университета начали использовать гигантские магнитные поля скоплений галактик для наблюдения за удаленными черными дырами в поисках аксионов — гипотетических элементарных частиц, которые могут объяснить природу темной материи, составляющей около 80% массы Вселенной.

Аксионы, будучи крайне легкими по сравнению с другими частицами, до сих пор не были обнаружены. Вместо традиционных методов с использованием ускорителей частиц на Земле, исследователи обратились к космосу, рассматривая его как естественный ускоритель. Они искали электромагнитное излучение из ядер далеких галактик, в которых находятся сверхмассивные черные дыры, и наблюдали, как это излучение проходит через магнитные поля скоплений галактик, что могло привести к преобразованию фотонов в аксионы.

Для анализа данных команда объединила информацию из 32 сверхмассивных черных дыр. При изучении данных они обнаружили закономерность, напоминающую сигнатуру аксионов. "Объединив данные из множества источников, мы смогли преобразовать шум в четкую, узнаваемую картину", говорит Олег Ручайский, доцент Института Нильса Бора и старший автор статьи в журнале Nature Astronomy.

Хотя это открытие не является окончательным доказательством существования аксионов, оно приближает нас к пониманию темной материи. "Метод значительно расширил наши знания об аксионах и позволил нанести на карту области, где их нет, что сужает пространство для поиска", — добавляет постдок Лидия Задорожная.

Метод, использованный в исследовании, может быть адаптирован для других типов электромагнитного излучения, таких как рентгеновские лучи. "Это не единовременное достижение; метод открывает новый путь к изучению этих частиц и может быть повторен в других экспериментах", — заключает Задорожная.

Индийские астрономы, используя космические обсерватории НАСА "Чандра" и ЕКА "XMM-Newton", провели исследование совокупности сверхмощных рентгеновских источников в галактике NGC 5813, что привело к открытию нового источника такого типа. Результаты наблюдательной кампании были опубликованы 7 августа на сервере предварительной печати arXiv.

Сверхмощные рентгеновские источники (ULXS) представляют собой внегалактические точечные источники, которые излучают рентгеновские лучи с яркостью, превышающей миллион солнечных светимостей на всех длинах волн. Хотя предполагается, что в них могут находиться нейтронные звезды или черные дыры звездной массы, их истинная природа остаётся неясной.

Галактика NGC 5813 — это гигантская эллиптическая галактика, расположенная на расстоянии около 105 миллионов световых лет. Она входит в группу галактик NGC 5846 в сверхскоплении Девы. Предыдущие наблюдения показали, что в NGC 5813 находится сверхмассивная черная дыра массой около 280 миллионов солнечных масс, а также активное галактическое ядро (AGN), известное своим радиоизлучением. Галактика имеет кинематически отличное ядро и содержит как красные, так и синие шаровые скопления.

Считается, что NGC 5813 содержит необычно большое количество ULX, и на сегодняшний день в этой галактике было обнаружено восемь таких источников. Популяция ULXS в NGC 5813 была исследована группой астрономов под руководством Т. Р. Раджалакшми из Университета Махатмы Ганди в Керале, Индия.

"Сообщалось, что NGC 5813, центральная доминирующая галактика (cD) в группе галактик NGC 5846, демонстрирует признаки возможного недавнего слияния и имеет необычно большое количество ULX. Мы провели спектральные исследования постоянных ULX в галактике, используя наблюдения Chandra и XMM-Newton", — пишут исследователи в своей статье.

Использование обсерваторий "Чандра" и "XMM-Newton" позволило команде Раджалакшми повторно идентифицировать четыре известных ULX в NGC 5813 и выяснить, что два других ранее упомянутых ULX являются затмевающими двойными звёздами и источниками на переднем плане. Важным открытием стало нахождение нового ULX, получившего обозначение CXOJ150101.11+014119.80 (S4).

Согласно результатам исследования, CXOJ150101.11+014119.80 (S4) был обнаружен примерно в 2,65 угловых минутах от центра NGC 5813. Повторно идентифицированные ULX находились на расстояниях от 0,43 до 1,97 угловых минут.

Наиболее ярким ULX из пяти исследованных стал один из ранее известных источников, обозначенный как CXOJ150116.555+014133.97 (S5), со средней светимостью 14,5 двенадцатициллионов эрг/с. Четыре других источника имеют среднюю светимость в диапазоне от 1,5 до 3,82 дуодециллиона эрг/с.

Наблюдения показали, что ни один из ULX в NGC 5813 не демонстрирует изменчивости в пределах наблюдений. Однако CXOJ150116.555+014133.97 (S5) показал частичную изменчивость между наблюдениями, составившую приблизительно 15,1%. Исследователи отметили, что нет однозначных свидетельств долгосрочной изменчивости (в течение многих лет) у исследуемых ULXS.

Кроме того, одно из исследованных ULX в NGC 5813, известное как CXOJ150104.927+014136.02 (S6), имеет средний фотонный индекс менее 1,0. Это указывает на возможность наличия нейтронной звезды, поэтому авторы статьи классифицировали этот источник как потенциального кандидата на пульсар ULX.