#работа

Вот туть я рассказывал как подаются заявки на телескопы, а вот туть — о том как эти наблюдения проходят. Предположим, ваша зявка выиграла, а наблюдения прошли и данные были получены. А дальше что? Попробуем в общих чертах рассказать на примере данных с инструмента MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) телескопа VLT.

MUSE — это спектрограф, есть его задача получать спектры (зависимость интенсивности излучения объекта от длины волны этого излучения, подбронее — туть и туть) объектов. Но он не простой, а «integral field» спектрограф (IFU). Не будем далеко уходить в технические дебри, но если «обычный» щелевой спектрограф позволяет получать спектры одного или нескольких объектов, то IFU позволяет получать спектр в каждом пикселе в поле зрения инструмента. На выходе (и после калибровки) мы получаем .fits файл — астрономический формат хранения данных. В таком файле содержится куб данных (на первой картинке) с тремя сторонамм: X,Y - координаты на небе, а Z - длина волны. В каждом пикселе XYZ у нас находится спектр.

На второй картинке показана галактика, которую я сейчас изучаю. Это изрображение части поля зрения MUSE, где таким псевдоцветом показана интенсивность принимаемого света: чем ярче, тем больше интенсивность (больше фотончиков прилитело). Это изображение получено путем «схлопывания» Z (длина волны) координаты.

Помните Ньютоновский опыт с призмой по разложению света на «радугу» с помощью призмы? (альбом Pink Floyd?) Для этой картинки мы делаем обратную манипуляцию: складываем радугу, полученную на спектрографе (аналог призмы), обратно в «белый» свет. Явно видно, что из центра галактики прилетает очень много фотончиков. Но есть и отдельные яркие «комочки» в спиральных рукавах (и даже вне галактики).

Скорее всего все эти фотоны — продукт жизнедеятельности звезд, но также существует вероятность их производства окрестностями активного галактического ядра (АЯГ, в самом центре) или в результате взаимодействия с другой галактикой (вне кадра там внизу еще одна достаточно большая галактика висит, так что это рабочий вариант). Априори мы не можем откинуть эти дополнительные варианты без детального анализа.

Нафига нам это знать? Ну, есть много причин. Но в нашем случае это «родительская» галактика одного из быстрых радиовсплесков. Судя по локализации, он пришел из области чуть ниже вот того красного пятна в спиральном рукаве. Нам интересно узнать какие условия существовали в этой галактике, особенно в этой области, было ли влияние АЯГ или столкновения, и другое.

Теперь наша задача вытащить из каждого пикселя спектр для дальнейшего анализа. Тут уж каждый астроном снова становится программистом. Самые распространенные языки программирования в астрономии сейчас: Python, C, иногда еще Fortran, а некоторые отпетые динозавры еще пишут на IDL 🙊. Пишем код, который должен апроксимировать («зафитить» от басурманского to fit) кусок спектра с эмиссиоными линиями в спектре с помощью какой-то модели. Я пишу на Питоне — пример на третьей картинке.

Обычно в качестве модели выбирается сумма нескольких гауссиан (нормальное распределение, вспоминаем школу) по количеству эмиссионных линий которые ты хочешь «зафитить» плюс континуум (все, что между эмиссионными линиями). Представьте, что вам нужно построить дом: в нем пол — это континуум, а стены — эмиссионные линии, возвышающиеся над полом. На четвертой картинке результат работы такого кода для куска спектра из одного пикселя. Красным показана наиболее вероятная модель, которой описываются эмиссионные линии в неоне ([NII]), водороде (H-alpha) и сере ([SII]).

Измеряя соотношение разных линий мы можем судить о доминирующем источнике излучения в галактике или в отдельной ее области (звезды или АЯГ, например). Можно измерить среднее количество свободных электронов в галактике (например, с помощью соотношения двух линий серы [SII]), среднюю температуру газа (с помощью соотношения линий неона [NII]), количество тяжелых элементов,… Все это позволяет сделать выводы об эволюции галактики и об условиях, в которых зарождался быстрые радиовсплеск.

Такие вот рабочие будни..

#статьи #новости

«Если долго смотреть в бездну..»

Дошли руки (бегло) прочитать статью, о которой в последнюю неделю трубят из каждого интернетовского утюга. Сейчас я вам в двух словах (ага, так вы мне и поверили!) все объясню.

Когда-нибудь мы дойдем до ликбеза о формировании галактик и при чем тут сверхмассивные черные дыры и темная материя, но сейчас достаточно сказать, что астрофизики после полвековых наблюдений и моделирования вроде как пришли к выводу, что в центрах всех крупных (и не только) галактик (типа нашего Млечного Пути) должна находится сверхмассивная черная дыра (ЧД), вокруг которой все и вращается.

Но есть и другие еретики дяди и тети, которые предположили, что там может сидеть не ЧД, а, например, сгусток темной материи (чтобы это ни было). Так как темная материя должна со всем взаимодействовать только гравитационно, то вполне похоже на то что мы видим.

А что мы, собственно, видим? Если долго (годами) смотреть в направлении на центр Млечного Пути, то можно записать движение звезд по их орбитам вокруг центра. Вот, например, на первой анимации показаны такие наблюдения (старые, есть и поновее).

Авторы новой «распиаренной» статьи сравнили различные модели (основываясь на теории гравитации) орбит нескольких звезд вблизи центра Млечного Пути. На второй картинке показаны их расчеты для 5 звезд: пунктирные линии — вариант, когда в центре находится ЧД, а цветные — в центре сгусток темной материи с определенными параметрами. Короче, даже на глаз все выглядит одинаково. А если учесть ошибки в определении положения звезд (следовательно, ошибки определения орбит), то статистическая разница между моделями ЧД и темной материи оказывается не больше 1%. Так что вывод, который делают сами авторы: нужно больше наблюдений.

Не очень я понял всей шумихи в СМИ..
Особенно, если учесть другие наблюдения, которые вполне себе отлично подходят как раз к варианту с ЧД, лучше, чем к варианту с темной материей. Взять хотя бы фото аккреционного диска ЧД в центре Млечного Пути (на третьей картинке) с телескопа EHT (тык) — насколько я понимаю, чтобы такое было видно вокруг сгустка темной материи, нужны специфические условия. Впрочем, модели разные нужны, модели разные важны — так рождается истина.

#статьи #физикиштутят

Был в ХХ веке такой дядя-астроном по имени Фрэнк и фамилии Дрейк. Занимался он радиоастрономией и в какой-то момент занялся поиском радиосигналов от внеземных цивилизаций (еще до создания всяких там SETI, к которым он, естессно, тоже руку приложил, но позже). Кстати, он вместе с известным астрономом-популяризатором Карлом Саганом создал знаменитые пластинки «Пионера» — послание инопалнетным цивилизациям на борту аппаратов «Пионер-10» и «Пионер-11» (см. вторую картинку). Также они составили знаменитое послание Аресибо, аудиозаписи на борту «Вояджеров» и др. Короче, дядя явно мечтал дать всем знать где мы есть!

Но известен он, скорее всего, другим — он как-то вывел «уравнение Дрейка», описывающее количество вероятных живых внеземных цивилизаций в нашей галактике, которое зависит от количества звезд в Галактике, количества планет вокруг них, доли планет, поддерживающих жизнь, и всякие другие шибко умные параметры, описывающие вероятности разных событий. Понятно, что там тоность и разброс значений как у атомной бомбы (от сотен до миллионов цивилизаций). Ну, как умозрительный эксперимент почему бы и да.

Собственно, к чему это..

В прошлый четверг попалась мне на глаза статейка двух иранских астрономов (не путать с известными афганскими астрономами), которые прикинули (используя парадокс Ферми — если цивилизаций так много, чего они все «молчат»?) какова получается средняя продолжительность жизни технологически развитых цивилизаций в Галактике. Не сказать чтобы они первые, кто этим занимается, но так то я научную беллетристику не часто читаю, а тут подвернулось..

Короче, вывод у них такой: либо развитых цивилизации мало, либо живут мало, либо недолго находятся в состоянии посылать электромагнитные сигналы, либо не хотят общаться. Плюс, оценили что жить в среднем должны от 5 до 100 тысяч лет. Ну, а если больше, то тогда вообще непонятно где они!

На мой скромный взгляд, самое лучшее доказательство наличия развитых цивилизаций в галактике — это то, что с нами они говорить не хотят. Вы телевизер давно включали? (см. первую картинку)

P.S. иранцы как чувствовали.. похоже, «коалиция Эпштейна» делает все от нее зависящее чтобы наша технологически развитая цивилизация не сильно задержалась в этой Галактике..

#работа

Львиная доля моей работы — исследование свойств межзвездной, около- и межгалактической сред с помощью быстрых радиовсплесков (FRB). Я об этом немного писал туть. Я вхожу в коллаборацию F4, одной из основных задач которой является наблюдательная поддержка крупных радиотелескопов, детектирующих FRB.

Радиотелескоп в состоянии принять сигнал и с большой точностью локализовать его на небе вплоть до десятых долей угловой секунды (1” = 1/3600 градуса - видимый размер 10 копеечной монеты с расстояния в ~4 км). По сути, мы знаем только направление откуда пришел сигнал и его основные свойства. Не зная конкретного источника и расстояние до него, очень сложно использовать FRB для исследования космической среды, через которое он прошел.

Представьте что вы сидите в Москве и вам очень интересно узнать о традициях и обычаях народов стран Закавказья. Сами вы туда поехать не можете (далеко!), но, о чудо, вы встречаете этнографа, говорящего что он пришел с юга и много чего может рассказать. Однако, не установив с какого такого юга он пришел, вы не поймете в каких именно странах этот человек провел время: шел он через Армению, Азербайджан, и Грузию или сегодня утром вышел из своего подъезда в Воронеже и вообще все придумал.

Вот поэтому нужны оптические наблюдения (в основном наземные, но космические мы тоже используем) чтобы посмотрев на этот участок неба узнать: a) из какой галактики к нам прилетел FRB; б) как далеко эта галактика от нас, то есть надо получить ее спектр (тык сюда и сюда для ликбеза) измерить ее красное смещение (тык сюда для ликбеза). Спектроскопия бывает разной: крутой многоканальной типа IFU (я об этом писал недавно туть) или классической, например, щелевой, когда свет проходит через узкую щель, перед тем как попасть в спектрограф. Если на пальцах, то щель (обычно шириной в несколько угловых секунд) позволяет получить на телескопе свет только от конкретного объекта. Правда, есть нюанс — щель обычно длинная, а значит в вашу щель может опасть не только интересующий вас объект, но и что-то другое.

Это случилось с моими наблюдениями на телескопе Gemini (первая картинка), которые я получил на этой неделе. Телескоп навелся на галактику, из которой пришел FRB и стал ее «фотографировать». Было две экспозиции, каждая по 900с. После калибровки данных, на выходе получаем 2D изображение с центральной части матрицы спектрографа (вторая картинка), где вертикальные полосы - спектры всего, что попало в щель. А вообще их там больше в других частях детектора. И как понять кто из них нужная галактика? В теории ее спектр должен быть четко по середине щели (и, следовательно, детектора), но не все так однозначно.

Для начала нужно понять геометрию. Эти 2D картинки — пиксели детектора, а где это относительно ориентации щели на небе? Тут отлично помогает высчитать расстояние в пикселях между линиями и перевести это расстояние в угловые секунды, которые можно затем проверить по снимку области неба и установить с какой стороны щели какие объекты скорее всего в нее попали (см. четвертую картинку). Сразу скажу — нужная мне галактика это линия справа. А теперь смотрим на третью картинку — результат второй экспозиции. Ну и что за фигня происходит с моей галактикой? Она каким-то макаром стала в разы ярче, чем должна!

Мы с шефом три дня убили на это дело..
Как мы установили, во второй экспозиции на спектр галактики наложился спектр…звезды..Удивительно, особенно если учесть что хотя поблизости и находится звезда, но она достаточно далеко чтобы как-то контаминировать цель. У меня даже появилась дурацкая идея что в момент экспозиции в районе моей цели пролетел Старлинк, а отраженный свет Солнца попал в щель.. Если это так, пойду покупать лотерейный билет.

Пришлось вытягивать спектр только из одной экспозиции, но в итоге все получилось, мы измерили красное смещение и знаем откуда пришел FRB! Две недели написания заявки на наблюдения + две недели подготовки к наблюдениям + неделя обработки полученных данных с утра до ночи = две цифры (у нас было 3 разных FRB, для двух из них спектр и красные смещения были получены)… Такие пироги..

#интересное #новости

245 лет назад, 13 марта 1781 года, Уильям Гершель открыл новую планету в Солнечной системе, через год получившую название — Уран (прям «день рождения»). Буквально за пару ночей наблюдений Билл увеличил размеры Солнечной система аж примерно в 2 раза — настолько далеко Уран по отношению к предыдущему Сатурну.

Самым примечательным фактом является то, что Уран «лежит на боку» — его экватор практически перпендикулярен плоскости его орбиты. Пока не очень понятно что стало причиной: возможно, кто-то в него врезался в момент формирования Солнечной системы, может что-то еще. «Науке это пока еще не известно».

Буквально пару месяцев назад с помощью космического телескопа JWST, басурманские астрономы впервые посмотрели на Уран в ближнем инфракрасном диапазоне (на первой картинке) — идеальном для исследования температуры и плотности атмосферы планеты. На видео — 17 часов наблюдений, показывающих вращение планеты с местными аврорами. Еще, говорят, магнитное поле у него тоже смещено относительно оси вращения. Хрен пойми что, короче.. Если есть желающие почитать статью (на басурманском) — тык сюда.

Уран, одиноко плывущий в ~3 млрд км от Солнца, совершает один оборот вокруг него примерно за 84 года. Соответственно, с момента его открытия он совершил всего 2 таких, а третий будет 3 апреля 2033 года. Надо будет отметить! Другого шанса не будет.