Физика от Леди Гага

Название песни американской певицы Леди Гага появилось в заголовке статьи, опубликованной в престижном научном журнале Physical Review D. Неожиданное вторжение поп-культуры в мир физики стало результатом пари между учеными, сообщает РИА «Новости» со ссылкой на Symmetry Breaking.

В последнем номере журнала появилась статья под названием «Poker face of inelastic dark matter: Prospects at upcoming direct detection experiments» («Бесстрастное лицо неупругой темной материи: Перспективы будущих экспериментов по прямому детектированию»). Статью написали ученые из Стэнфордской ускорительной лаборатории и Стэнфордского университета Даниэла Элвес, Марианджела Лисанти и Джей Уокер. В названии статьи присутствует название песни «Poker face», за которую Леди Гага получила премию «Грэмми».

Один из авторов, Джей Уокер, рассказал, что они действительно намеренно включили ее в название статьи. «Даниэла (соавтор статьи) и я поспорили, «увидит» ли сигнал к весне эксперимент CRESST или нет. Если бы проиграла Даниэла, она должна была использовать портрет Леди Гага в презентации к предстоящей конференции, а я, если проиграю, должен был обессмертить ее песню в названии статьи», — рассказал Уокер.

По его словам, первоначальное название статьи звучало как «iDM's Poker Face» («Бесстрастное лицо неупругой темной материи»), однако в редакции журнала ее поменяли.

Эксперимент CRESST (Cryogenic Rare Event Search with Superconducting Thermometers — криогенный поиск редких событий с помощью сверхпроводящих термометров) проводит группа европейских и американских лабораторий. В рамках эксперимента ученые используют детекторы, охлажденные почти до абсолютного нуля, чтобы обнаружить гипотетические слабо взаимодействующие массивные частицы (WIMP), из которых, предположительно, состоит темная материя. Статья Уокера и его коллег посвящена анализу ожидаемых результатов эксперимента CRESST по проверке гипотезы неупругой темной материи. Наиболее распространенное представление о темной материи, на которую приходится более 20% всей массы Вселенной, заключается в том, что она состоит из очень слабо взаимодействующих с обычной материей массивных и медленных частиц.

Ученые предположили, что в движении Солнечной системы по Галактике должны происходить столкновения WIMP и обычных частиц. Однако экспериментальные данные не соответствовали этому предположению. Тогда была выдвинута гипотеза неупругой темной материи, которая гласила, что столкновения происходят, но они неупругие, то есть частицы не «отскакивают» друг от друга, а «раскалываются», образуя новые частицы. Поиском следов этих неупругих столкновений и занимается эксперимент CRESST.

В космос на фене

Частная ракета, построенная в Дании, модернизированную версию которой впоследствии планируется запускать в космос, не смогла стартовать в воскресенье, и, как сообщала «Газета.Ru», причиной неудачи стало переохлаждение клапана, регулирующего подачу жидкого кислорода к двигателю.

Руководители компании Copenhagen Suborbitals Петер Мадсен и Кристиан фон Бернгтсон, комментируя поломку, сообщили, что нагрев клапана должен был осуществлять обычный фен.

Датские специалисты уточнили, что фен был куплен в супермаркете Fotex за 100 датских крон (порядка 13,5 евро). Эти данные приводит газета the Copenhagen Post.

Несмотря на то что у датчан есть возможность использовать базу Борнхольм в Балтийском море до 17 сентября, Мадсен и фон Бернгтсон приняли решение отложить следующую попытку запуска своей ракеты на более поздний срок с целью доработать свое устройство. Ориентировочно, следующая попытка запуска состоится в июне 2011 года.

Вне контроля астрономов

В июле прошлого года в Nature была опубликована статья группы ученых во главе с сотрудниками Тулузского университета, группа занималась поиском ультрамощных рентгеновских источников — объектов, светимость которых превышает максимально возможную светимость для объектов звездной массы. Используя наблюдения космического рентгеновского телескопа Newton Европейского космического агентства (ESA), ученые обнаружили в галактике ESO 243-29, которая удалена от нас на 300 млн световых лет (в то время как свет до Земли от Солнца идет 8 с небольшим минут, а от ближайшей к нам звезды, не являющейся Солнцем, — более четырех лет), очень яркий рентгеновский источник. Максимальная светимость этого объекта составляет 1,1•10⁴² эрг/с, что, к примеру, в 260 млн раз превышает светимость Солнца в рентгеновском диапазоне. Источник получил название HLX-1 (Hyper-Luminous X-ray source 1), что переводится как «гипермощный рентгеновский источник номер один».

Оценка яркости позволила ученым предположить, что данный объект является черной дырой массой не менее 500 солнечных масс.

До сих пор у астрономов были наблюдаемые свидетельства существования только двух типов черных дыр — одни сверхмассивные, а другие с массами как у звезд.

Один вид — это черные дыры, массы которых сравнимы с массами звезд (3—20 масс Солнца). Эти дыры возникают в конце жизни массивных звезд, и на данный момент астрономам известно несколько десятков таких объектов. Зато сверхмассивных черных дыр (с массой порядка 10⁹ масс Солнца и более) известно гораздо больше — их количество уже превысило тысячу. Это легко объясняется тем, что астрономы знают, где искать такие дыры: они находятся в ядрах галактик.

Согласно довольно распространенной теории, сверхмассивные черные дыры образуются в результате слияния черных дыр меньшей массы. Однако черные дыры средней массы никак не удавалось обнаружить, и ученым, работающим в этом направлении, пока похвастаться было нечем, кроме нескольких невыдающихся кандидатов.

За прошедший год ученые провели новые наблюдения и подтвердили свои предположения о том, что HLX-1 является черной дырой средней массы.

Результаты работы опубликованы в журнале Astrophysical Journal.

В ходе исследований ученые наблюдали HLX-1 на VLT — телескопе Южной европейской обсерватории (ESO) в Чили. По наблюдениям в оптическом диапазоне им удалось определить точное расстояние до объекта и подтвердить, что он «действительно находится в этой галактике и не является ни звездой, ни фоновым источником».

«После нашей предыдущей работы мы очень хотели выяснить, насколько предложенная нами модель соответствует действительности, — рассказал Клаас Вирсема, ведущий автор статьи. — На изображениях с больших телескопов мы видели небольшой оптический источник на месте нашего рентгеновского объекта. Наблюдения на VLT подтвердили, что это оптическое излучение связано с HLX-1. Мы определили точное расстояние до объекта, подтвердили, что там есть черная дыра. Теперь мы хотим узнать, почему этот источник так ярко светит в рентгене и как он попал в большую галактику».

Ранее считалось, что столь яркие рентгеновские источники, как HLX-1, не могут быть такими яркими, так как черная дыра должна поглощать большую часть света, который проходит мимо нее.

«Очень трудно объяснить физику этого объекта без наличия черной дыры промежуточной массой от 500 до 10 000 масс Солнца, — говорит один из авторов статьи, Шон Фаррелл. — Таким образом, но это только пока, источник HLX-1 находится вне контроля со стороны международного астрономического сообщества».

В дальнейших планах ученых — наблюдения на космическом телескопе имени Хаббла и попытка найти другие источники, подобные HLX-1.