Исследование, которое может повторить любой пользователь Интернета

В последнее время в области астрономии появляется все больше научных работ, выполненных при помощи Виртуальной обсерватории. Примером такой работы может стать исследование, выполненное в 2009 году научным сотрудником ГАИШ МГУ и сотрудником Центра астрономических баз данных Страсбургской обсерватории Игорем Чилингаряном и его коллегами, опубликованное в журнале Science и посвященное изучению популяции компактных эллиптических галактик. До этой работы было известно всего шесть таких галактик, а в работе Чилингаряна их число было увеличено в пять раз, благодаря чему удалось сделать важные выводы о механизме формирования этих малоизученных объектов.

В 2011 году в журнале MNRAS опубликована работа, в которой с использованием Виртуальной обсерватории были исследованы другие малоизученные объекты: компактные рентгеновские двойные системы. С полным текстом статьи можно ознакомиться в Архиве электронных препринтов.

Ведущим автором публикации является Иван Золотухин - научный сотрудник отдела релятивистской астрофизики ГАИШ МГУ и сотрудник Парижской Обсерватории. Кстати, именно его диссертация, защищенная в 2009 году, стала первой диссертацией в мире, выполненной на основе информации, доступной непосредственно с помощью Виртуальной обсерватории. Нынешняя работа была выполнена Иваном Золотухиным в соавторстве с известным астрофизиком, лауреатом президентской премии молодых ученых 2009 года Михаилом Ревнивцевым, ведущим научным сотрудником ИКИ РАН.

Иван обратил внимание на тот факт, что данная публикация интересна тем, что ее авторы не использовали никаких новых наблюдений. То есть исследование, по сути, представляет собой повторную обработку публично доступных данных из обзора UKIDSS и архива ESO, и повторить данное исследование теоретически может абсолютно любой пользователь Интернета!

Объектами изучения стали шесть компактных рентгеновских двойных систем (SLX 1735-269, 3A 1742-294, SLX 1744-299, SLX 1744-300, GX 3+1 и IGR J17505-2644).

Схема рентгеновской двойной системы // Northern Arizona University

Период двойной системы связан с расстоянием между компонентами. Это расстояние определяет размер аккреционного диска. Соответственно, чем больше диск, тем больше им переизлучается в оптическом диапазоне рентгеновского излучения от центрального компактного источника. Используя зависимость яркости (в оптическом и ближнем инфракрасном диапазонах) аккреционного диска от его размера авторы получили ограничения на периоды исследованных источников.

Эта зависимость, которую я называю зависимостью период - величина, позволяет всего по одному фотометрическому измерению оценить, пусть и косвенно, период системы, -- говорит Иван Золотухин. - С точки зрения наблюдательного времени это весьма эффективный способ оценки периодов. Таких периодов, кстати, известно очень мало, несмотря на высокий наблюдательный интерес ко многим источникам.

Изображение в фильтре K поля источника GX 3+1. Показаны неопределенности координат (error box) по рентгеновским данным обсерваторий Einstein (красный цвет) и Chandra (зеленый цвет). Внутри области пересечения рентгеновских неопределенностей координат фиолетовыми точками показаны два возможных инфракрасных двойника GX 3+1 // I.Yu.Zolotukhin and M.G.Revnivtsev, 2011

Теперь предположим, что на глубоком снимке в ближнем инфракрасном диапазоне мы не видим источника внутри неопределенностей рентгеновского положения. Этот факт будет означать, что у него очень маленький аккреционный диск, то есть система является ультракомпактной и представляет собой ободранное ядро маломассивной звезды (то есть, фактически, белый карлик), вращающийся вокруг нейтронной звезды. Подобные двойные системы, где каждая компонента является компактной и сверхплотной, представляют собой интереснейший объект наблюдений и пристального изучения, хотя бы потому, что потенциально они являются источником гравитационных волн. В новом исследовании Ивана Золотухина и Михаила Ревнивцева получена предварительная оценка в 8 минут периода одной из подобных ультракомпактных систем, которая может стать самой тесной из известных в настоящее время. Авторы используют в новых работах как данные Виртуальной Обсерватории, так и специальные новые наблюдения.

Кроме того, авторы работают над калибровкой зависимости период - величина фильтра K. Существующая зависимость была обнаружена уже достаточно давно (в 1994 году) по не самым точным данным в фильтре V, тогда как большинство рентгеновских двойных источников находится в балдже Галактики, где межзвездное поглощение в фильтре V составляет 20-30 величин, и эти двойные системы удобно наблюдать лишь в ближнем инфракрасном диапазоне.

Данная работа ярко демонстрирует возможности Виртуальной обсерватории, которая появилась несколько лет назад в результате объединения ученых разных стран с целью выработать единые стандарты работы с существующей астрономической информацией. Это было просто необходимо, так как в современной астрономии небо одновременно наблюдается огромным количеством телескопов в самых разных диапазонах электромагнитного спектра, и темпы получения наблюдательных данных настолько опережают темпы их обработки и научной интерпретации, что годами накапливается информация, до которой не дошли руки исследователей.

Альянс Международная виртуальная обсерватория (International Virtual Observatory Alliance) - это, фактически, технический орган, который осуществляет выработку стандартов и координацию центров данных и национальных организаций, занимающихся развитием идей и технологий в отдельных странах. Центры данных и обсерватории, структуры, которые занимаются хранением и распространением астрономической информации и реализуют принятые стандарты, программы поиска и анализа данных, даже компьютеры пользователей - вся эта сложная среда, стремящаяся говорить на одном языке, и носит название Виртуальная Обсерватория. То есть, говоря буквально двумя словами, это некая виртуальная среда, объединяющая центры данных, компьютеры исследователей и научные программы, работающие на них.