Новости космической науки и технологий

[Aleksandr58]

08 сентября 2021
Обнаружен новый сверхгорячий юпитер

Международная команда астрономов обнаружила новую экзопланету класса сверхгорячих юпитеров при помощи спутника НАСА Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Эта вновь обнаруженная планета примерно в два раза больше Юпитера и имеет сильно наклоненную орбиту.

Так называемые «горячие юпитеры» схожи по характеристикам с крупнейшей планетой Солнечной системы, но имеют орбитальные периоды менее 10 суток. Такие экзопланеты характеризуются очень высокими температурами на уровне поверхности, поскольку они обращаются очень близко к родительским звездам.

В новой работе группа астрономов, возглавляемая Самуэлем Г.К. Кабо (Samuel H. C. Cabot) из Йельского университета, США, сообщает об обнаружении новой экзопланеты этого класса, которая отличается очень высокой температурой на уровне поверхностных слоев. В ходе наблюдений яркой звезды, обозначаемой TOI-1518, при помощи спутника TESS был идентифицирован транзитный сигнал на кривой блеска этого объекта. Планетная природа сигнала была впоследствии подтверждена при помощи наблюдений в высоком разрешении, проведенных с использованием спектрографа EXPRES, установленного на телескопе Lowell Discovery Telescope, США.

Планета TOI-1518b имеет радиус порядка 1,875 радиуса Юпитера, в то время как масса планеты точно не выяснена, но не превышает, согласно оценкам, 2,3 массы Юпитера. Будущие измерения радиальной скорости звезды в системе помогут наложить на массу более строгие ограничения, отмечают авторы. Планета обращается вокруг родительского светила с периодом около 1,9 суток, оставаясь на расстоянии около 0,04 астрономической единицы (1 а.е. равна среднему расстоянию от Земли до Солнца) от него.

В исследовании отмечается, что планета TOI-1518b имеет равновесную температуру в 2492 Кельвина, а измеренная по яркости температура на дневной стороне планеты составляет 3237 Кельвинов, что указывает на возможную температурную инверсию. Однако для подтверждения данной версии потребуются дополнительные спектроскопические наблюдения, отмечают исследователи.

Согласно работе Кабо и его коллег, планета TOI-1518b находится на орбите с очень большим наклонением – составляющим порядка 240,34 градуса. В попытке объяснить этот факт, астрономы отмечают, что газовые гиганты, расположенные близко к родительским звездам, часто лежат на орбитах с большим наклонением. Звезда TOI-1518 имеет эффективную температуру примерно в 7300 Кельвинов, по размеру она примерно вдвое больше Солнца, а ее масса составляет около 1,79 массы нашей звезды.

В ходе исследования в атмосфере планеты TOI-1518b Кабо и его группой также было обнаружено нейтральное железо (Fe), что является весьма необычной находкой для планет такого класса, как указывают исследователи в статье.

Работа опубликована на сервере научных препринтов arxiv.org.

[Administrator]

Стив Возняк основал собственную космическую компанию Privateer Space

Один из основателей Apple Стив Возняк (Steve Wozniak) объявил о создании частной космической компании под названием Privateer Space. К сожалению, кроме обещания сделать компанию «непохожей на другие» господин Возняк не раскрыл каких-либо подробностей касательно нового предприятия.

В тизерном видео Privateer Space, которое было опубликовано на YouTube, упоминается, что соучредителем новой компании стал бывший инженер Apple Алекс Филдинг (Alex Fielding). Отметим, что в прошлом Возняк и Филдинг неоднократно работали совместно над разными проектами. В 2002 году они стали соучредителями компании Wheels of Zeus (WoZ), которая занималась разработкой смарт-трекеров на основе спутниковой навигации GPS. Позднее Возняк вошёл в совет директоров Ropcord Networks, робототехнической компании, которая была основана Филдингом после закрытия Wheel of Zeus в 2006 году.

На официальном сайте Privateer Space сказано, что на предстоящей технологической конференции AMOS, которая состоится 14 сентября на острове Мауи Гавайского архипелага, будет представлено больше подробностей о новой космической компании. Очевидно, Возняк и Филдинг планируют выйти на высококонкурентный рынок частных аэрокосмических услуг, на котором доминируют SpaceX Илона Маска (Elon Musk) и Blue Origin Джеффа Безоса (Jeff Bezos). Есть и другие компании, старающиеся занять долю рынка в этой сфере, поэтому навязать конкуренцию здесь Privateer Space будет сложно.

[Aleksandr58]

Астрономы обнаруживают одну и ту же сверхновую трижды
23:26 13/09/2021
Огромная гравитация от скопления далеких галактик заставляет пространство искривляться так сильно, что свет от них изгибается и прилетает в нашу сторону со многих направлений. Этот эффект «гравитационного линзирования» позволил астрономам Копенгагенского университета наблюдать одну и ту же взрывающуюся звезду в трех разных местах на небе.

Они предсказывают, что четвертое изображение того же взрыва появится в небе к 2037 году. Исследование, которое только что было опубликовано в журнале Nature Astronomy, предоставляет уникальную возможность исследовать не только саму сверхновую, но и расширение нашей Вселенной.

Одним из самых увлекательных аспектов знаменитой теории относительности Эйнштейна является то, что гравитация больше описывается не как сила, а как «искривление» самого пространства. Искривление пространства, вызванное тяжелыми объектами, не только заставляет планеты вращаться вокруг звезд, но и может искривлять орбиту световых лучей.

Самая тяжелая из всех структур во Вселенной – скопления галактик, состоящие из сотен или тысяч галактик, – может так сильно искривлять свет от далеких галактик позади себя, что они кажутся находящимися в совершенно другом месте, чем они есть на самом деле.

Но это не так: свет может проходить по нескольким траекториям вокруг скопления галактик, что дает нам шанс сделать несколько наблюдений одной и той же галактики в разных местах на небе с помощью мощного телескопа.

Дежавю сверхновой

Некоторые маршруты вокруг скопления галактик длиннее, чем другие, и поэтому занимают больше времени. Чем медленнее маршрут, тем сильнее гравитация; еще одно удивительное следствие теории относительности. Это изменяет количество времени, необходимое для того, чтобы свет достиг нас, и, следовательно, мы получаем различные образы, которые мы видим.

Этот удивительный эффект позволил команде астрономов из Космического центра Рассвет (Cosmic Dawn Center) – центра фундаментальных исследований, управляемого Институтом Нильса Бора в Копенгагенском университете и DTU Space в Техническом университете Дании – вместе со своими международными партнерами наблюдать одну галактику не менее чем в трех разных местах на небе.

Наблюдения проводились с использованием инфракрасного диапазона длин волн космического телескопа Хаббла.

Анализируя данные с Хаббла, исследователи отметили три ярких источника света в фоновой галактике, которые были видны в предыдущем наборе данных с 2016 года, которые исчезли, когда Хаббл вновь посетил этот район в 2019 году. Эти три источника оказались несколькими изображениями одной звезды, жизнь которой закончилась колоссальным взрывом, известным как сверхновая.

«Звезда взорвалась 10 миллиардов лет назад, задолго до того, как сформировалось наше собственное Солнце. Вспышка света от этого взрыва только что достигла нас», – объясняет доцент Габриэль Браммер из Космического центра Рассвет, который руководил исследованием вместе с профессором Стивеном Родни из Университета Южной Каролины.

Сверхновая, получившая прозвище «SN-Requiem», видна на трех из четырех «зеркальных изображений» галактики. На каждом изображении представлен различный взгляд на развитие взрывной сверхновой. На последних двух изображениях она еще не взорвалась. Но, исследуя, как галактики распределены в скоплении галактик и как эти изображения искажаются искривленным пространством, на самом деле можно вычислить, насколько эти снимки «запаздывают».

Это позволило астрономам сделать замечательное предсказание: «Четвертое изображение галактики отстает примерно на 21 год, что должно позволить нам увидеть взрыв сверхновой еще раз, примерно в 2037 году», – объясняет Габриэль Браммер.

Может рассказать нам больше о вселенной

Если мы снова станем свидетелями взрыва «SN-Requiem» в 2037 году, это не только подтвердит наше понимание гравитации, но и поможет пролить свет на другую космологическую загадку, которая возникла в последние несколько лет, а именно расширение нашей Вселенной.

Мы знаем, что Вселенная расширяется, и что различные методы позволяют нам измерять, насколько быстро. Проблема заключается в том, что различные методы измерения не всегда дают один и тот же результат, даже если учитывать погрешности измерений. Могут ли наши методы наблюдений быть ошибочными, или – что более интересно – нам потребуется пересмотреть наши представления о фундаментальной физике и космологии?

«Понимание структуры Вселенной будет главным приоритетом для главных наземных обсерваторий и международных космических организаций в течение следующего десятилетия. Исследования, запланированные на будущее, охватят большую часть неба и, как ожидается, выявят десятки или даже сотни редких гравитационных линз со сверхновыми, такими как SN Requiem», – уточняет Браммер.

«Точные измерения задержек от таких источников обеспечивают уникальные и надежные определения космического расширения и даже могут помочь выявить свойства темной материи и темной энергии».

Темная материя и темная энергия – это таинственная материя, которая, как считается, составляет 95% нашей Вселенной, в то время как мы можем видеть только 5%. Перспективы гравитационных линз многообещающие.

[Aleksandr58]

Астрономы разгадали 900-летнюю космическую тайну, окружающую китайскую сверхновую 1181AD

По словам международной группы астрономов, космическая загадка 900-летней давности, связанная с происхождением знаменитой сверхновой, впервые замеченной над Китаем в 1181 году нашей эры, наконец-то решена.

Новое исследование, опубликованное сегодня (15 сентября 2021 года), гласит, что слабое, быстро расширяющееся облако (или туманность), называемое Pa30, окружающее одну из самых горячих звезд Млечного Пути, известную как звезда Паркера, соответствует профилю, местоположению и возрасту исторической китайской сверхновой.

За последнее тысячелетие в Млечном Пути было отмечено всего пять ярких сверхновых (начиная с 1006 года). Из них китайская сверхновая, которая также известна как "Китайская гостевая звезда" 1181 года нашей эры, оставалась загадкой. Первоначально объект был замечен и задокументирован китайскими и японскими астрономами в 12 веке, которые отметили, что объект был таким же ярким, как планета Сатурн, и оставался видимым в течение шести месяцев. Они также зафиксировали приблизительное местоположение в небе, но современные астрономы даже не обнаружили подтвержденных следов взрыва. Остальные четыре сверхновые хорошо известны современной науке и включают знаменитую крабовидную туманность.

Источник этого взрыва 12 века оставался загадкой до последнего открытия, сделанного группой международных астрономов из Гонконга, Великобритании, Испании, Венгрии и Франции, включая профессора Альберта Зейлстра из Манчестерского университета. В новой статье астрономы указывают, что туманность Pa30 расширяется с экстремальной скоростью - более 1100 км в секунду (при такой скорости путешествие от Земли до Луны займет всего пять минут). Они использовали эту скорость, чтобы определить возраст (около 1000 лет), который совпал бы с событиями 1181 года нашей эры.

Профессор Зейлстра объясняет: «Исторические отчеты помещают искомую звезду между двумя китайскими созвездиями, Чуанше и Хуагай. Звезда Паркера хорошо подходит для этой позиции. Это означает, что и возраст, и местоположение соответствуют событиям 1181 года».

Pa30 и звезда Паркера ранее были предложены как результат слияния двух белых карликов. Считается, что такие события приводят к редкому и относительно слабому типу сверхновых, называемому сверхновой типа Iax.

Профессор Зейлстра добавил: «Только около 10% сверхновых относятся к этому типу и они не очень хорошо изучены. Тот факт, что SN1181 был очень слабым объектом и очень медленно терял яркость, соответствует этому типу. Это единственное подобное событие, в котором мы можем изучить как остаточную туманность, так и объединенную звезду, а также получить описание самого взрыва».

Слияние остатков звезд, белых карликов и нейтронных звезд, приводит к экстремальным ядерным реакциям и образованию тяжелых, богатых нейтронами элементов, таких как золото и платина. Профессор Зейлстра сказал: «Объединение всей этой информации, такой как возраст, местоположение, яркость события и исторически зафиксированная продолжительность в 185 дней, указывает на то, что звезда Паркера и Pa30 являются аналогами SN 1181. Это единственная сверхновая типа Iax где возможны детальные исследования остатков звезды и туманности. Приятно иметь возможность разгадать как историческую, так и астрономическую тайну».

[Aleksandr58]

Пульсары помогают увидеть волны гравитации со стороны сверхмассивных черных дыр

В центрах галактик лежат сверхмассивные черные дыры (СМЧД), массы которых составляют от нескольких миллионов до нескольких миллиардов масс Солнца. Когда галактики сталкиваются между собой, их СМЧД постепенно соединяются. Объединению СМЧД предшествует «гравитационный танец» продолжительностью в миллионы лет. Когда расстояние становится достаточно малым, пара СМЧД начинает испускать в пространство-время волны особого типа, называемые гравитационными волнами.

Наблюдения гравитационных волн были впервые осуществлены в 2015 г., но ученые тогда провели эти наблюдения для черных дыр значительно меньшего размера, массы которых составляют лишь несколько десятков масс нашей звезды. Гравитационные волны со стороны СМЧД до сих пор остаются загадкой для астрофизиков. Их открытие может сыграть огромную роль при воссоздании процессов формирования и эволюции звезд, а также выяснении происхождения темной материи.

В новом исследовании, возглавляемом доктором Борисом Гончаровым и профессором Райаном Шенноном (Ryan Shannon) – оба исследователя из Центра гравитационной астрономии Совета по научным исследованиям Австралии (OzGrav) – был изучен именно этот вопрос. Используя новейшие наблюдательные данные, полученные при помощи австралийского эксперимента Parkes Pulsar Timing Array, ученые произвели поиск гравитационных волн со стороны СМЧД.

Этот эксперимент наблюдает радиопульсары – сверхплотные нейтронные звезды, испускающие импульсы радиоизлучения, которые прибывают на Землю с очень точной периодичностью, подобно сигналу маяка. Воздействие гравитационных волн, испускаемых парами СМЧД, на времена прибытия этих сигналов имеет прогнозируемый характер, поэтому Гончаров и Шеннон в своей работе постарались смоделировать это воздействие. В исследовании ученые показывают, что времена прибытия импульсов радиопульсаров, регистрируемых экспериментом Parkes Pulsar Timing Array, в целом соответствуют гипотезе воздействия гравитационных волн со стороны пар СМЧД, однако отмечают также, что наблюдаемые изменения времен прибытия могут быть альтернативно объяснены как характерный «пульсарный шум». Для разделения этих двух предполагаемых сигналов потребуются дополнительные исследования, отмечают авторы.

Работа опубликована в журнале Astrophysical Journal Letters.

[Aleksandr58]

В ДИСКАХ ВОКРУГ ЗВЕЗД ОБНАРУЖЕНЫ БОЛЬШИЕ РЕЗЕРВУАРЫ ОРГАНИЧЕСКИХ МОЛЕКУЛ

Анализ уникальных спектральных «отпечатков пальцев» материала, окружающего молодые звезды, обнаружил «значительные резервуары» относительно сложных органических молекул, необходимых для формирования еще более сложных биологических молекул, на основе которых может зародиться жизнь, говорят исследователи.

Доктор Джон Айли (John Ilee) из Университета Лидс, Великобритания, возглавляющий это исследование, говорит, что находки, сделанные его группой, свидетельствуют о том, что базовые химические условия, способствующие формированию жизни на Земле, могут чаще встречаться в Галактике, чем предполагалось.

Это исследование является частью крупного международного научного проекта, посвященного изучению химического состава окрестностей формирующихся планет, по результатам которого было опубликовано 20 научных работ в рецензируемых журналах. В этом исследовании были использованы данные, полученные при помощи радиообсерватории Atacama Large Millimetre/submillimetre Array (ALMA), расположенной на территории Чили.

В своей работе группа доктора Ли осуществила поиски трех молекул – цианоацетилена (HC3N), ацетонитрила (CH3CN) и циклопропенилидена (c-C3H2) – в пяти протопланетных дисках, называемых соответственно IM Lup, GM Aur, AS 209, HD 163296 и MWC 480. Эти системы находятся на расстояниях от 300 до 500 световых лет от Земли. Все изученные диски демонстрируют признаки протекающего формирования планет.

Доктор Айли сказал: «Обсерватория ALMA позволила нам впервые наблюдать эти молекулы в центральных областях протопланетных дисков, размеры которых соизмеримы с размером Солнечной системы. Наш анализ показывает, что данные молекулы в основном сосредоточены в этих центральных областях, а их концентрации в 10-100 раз превосходят те значения, которые мы прогнозировали ранее».

Важным обстоятельством является еще и то, что области дисков, в которых были обнаружены эти молекулы, также содержат значительное количество формирующихся комет и астероидов. Это может означать, что в данных системах возможен тот же механизм доставки воды на поверхность формирующейся планеты с кометами или астероидами, который астрономы предполагают при описании формирования условий на поверхности ранней Земли, добавил Айли.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal Supplement.

[Aleksandr58]

Найдена часть недостающей материи Вселенной

5:56 18/09/2021
Галактики могут получать материю и обмениваться ею со своей внешней средой благодаря галактическим ветрам, создаваемым звездными взрывами. С помощью инструмента MUSE с Очень Большого телескопа в ESO международная исследовательская группа, возглавляемая с французской стороны CNR и Университетом имени Клода Бернара Лайона 1, впервые нанесла на карту галактический ветер. Это уникальное наблюдение, подробно описанное в исследовании, опубликованном в MNRAS 16 сентября 2021 года помогло выявить, где находится часть недостающей материи Вселенной, и понаблюдать за образованием туманности вокруг галактики.

Галактики подобны островам звезд во Вселенной и обладают обычной или барионной материей, состоящей из элементов периодической таблицы, а также темной материей, состав которой остается неизвестным. Одна из основных проблем в понимании образования галактик заключается в том, что примерно 80% барионов, которые составляют обычную материю галактик, отсутствуют. Согласно моделям, они были изгнаны из галактик в межгалактическое пространство галактическими ветрами, созданными звездными взрывами.

Международная команда успешно использовала инструмент MUSE для создания подробной карты обмена галактическими ветрами между формирующейся молодой галактикой и туманностью (облаком газа и межзвездной пыли).

Команда выбрала для наблюдения галактику Gal1 из-за близости квазара, который служил “маяком” для ученых, направляя их к области исследования. Они также планировали наблюдать туманность вокруг этой галактики, хотя успех этого наблюдения изначально был сомнительным, так как светимость туманности была неизвестна.

Идеальное расположение галактики и квазара, а также открытие газообмена из-за галактических ветров позволили составить уникальную карту. Это позволило впервые наблюдать формирующуюся туманность, которая одновременно излучает и поглощает магний – некоторые из отсутствующих во Вселенной барионов – с галактикой Gal1.

Этот тип туманностей с нормальной материей известен в ближней вселенной, но их существование для формирующихся молодых галактик только предполагалось.

Таким образом, ученые обнаружили некоторые недостающие барионы Вселенной, подтвердив тем самым, что 80-90% нормальной материи находится за пределами галактик, и это наблюдение поможет расширить модели эволюции галактик.

[Aleksandr58]

23 сентября 2021 20:08:38
Галактики ранней Вселенной были скрыты от наблюдений слоями пыли

Наблюдения галактик ранней Вселенной, предстающих перед нами такими, какими они были в ранние годы существования нашего мира, позволяют составить представление об эволюции галактик в целом. До настоящего времени основными инструментами наблюдения таких самых далеких галактик являлись космический телескоп Hubble («Хаббл») и крупные наземные обсерватории, которые регистрируют ультрафиолетовое (УФ) излучение галактик. Однако недавно астрономы начали использовать радиообсерваторию Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) для изучения далеких галактик в субмиллиметровом диапазоне. Такие наблюдения особенно важны при наблюдениях богатых пылью галактик, которые не были обнаружены в ходе наблюдательных кампаний «Хаббла» по той причине, что их УФ-излучение эффективно поглощается пылью. Поскольку обсерватория ALMA осуществляет наблюдения в более низкоэнергетическом субмиллиметровом диапазоне, то она способна наблюдать свет, переизлучаемый самими частицами пыли.

В рамках новой крупной программы под названием REBELS (Reionization-Era Bright Emission Line Survey) астрономы используют обсерваторию ALMA для наблюдений излучения со стороны 40 галактик ранней Вселенной. Наблюдая две галактики из этого набора, команда во главе с доктором Ёсинобу Фудамото (Yoshinobu Fudamoto) из Университета Васэда и Национальной астрономической обсерватории Японии заметила признаки мощного радиоизлучения, испускаемого пылью, в стороне от этих двух известных ранее галактик. К удивлению исследователей, даже такое высокочувствительное оборудование как космический телескоп Hubble не помогло обнаружить УФ-излучение со стороны этих областей пространства. Проведя подробный анализ излучения со стороны этих интригующих целей, авторы пришли к выводу, что источники представляют собой богатые пылью галактики. Одна из этих галактик стала самой далекой галактикой, заслоненной от наблюдений пылью, которая известна науке на настоящее время.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

[Aleksandr58]

23 сентября 2021 21:07:17
У массивных галактик ранней Вселенной «кончилось топливо»

Массивные галактики ранней Вселенной – те галактики, которые были сформированы в течение трех миллиардов лет после Большого взрыва – должны содержать большие количества холодного газообразного водорода, «топлива», необходимого для формирования новых звезд. Но ученые, наблюдающие раннюю Вселенную при помощи обсерваторий Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) и Hubble Space Telescope, заметили кое-что необычное – примерно с полдюжины массивных галактик ранней Вселенной, у которых «закончилось топливо».

Известные как «потухшие галактики» - или галактики, в которых прекратилось формирование новых звезд – эти шесть галактик, являющихся целями обзора неба REQUIEM и характеризуемых высокими значениями красного смещения, плохо согласуются с представлениями ученых о процессах, протекающих в ранней Вселенной.

«Самые массивные галактики во Вселенной живут недолго и формируют звезды с высокой интенсивностью в течение небольшого интервала времени. Газ, являющийся «топливом» для зажигания новых звезд, в эту раннюю эпоху существования Вселенной имелся в наличии в больших количествах, - рассказала Кейт Уитакер (Kate Whitaker), главный автор нового исследования и ассистент-профессор астрономии Массачусетского университета, США. – Раньше мы считали, что эти потухшие галактики «нажали на тормоз» всего лишь через несколько миллиардов лет после Большого взрыва. В нашем новом исследовании мы пришли к выводу, что галактики ранней Вселенной не «жали на тормоз» - у них, скорее, «опустел бензобак».

Благодаря совместному использованию возможностей обсерваторий Hubble и ALMA в рамках обзора неба REQUIEM, Уитакер и ее группа наблюдали гравитационно линзированные далекие галактики, в которых завершилось формирование новых звезд (потухшие галактики). Наблюдения обеспечили высокое пространственное разрешение, что ползволило установить причину прекращения формирования новых звезд в галактиках. Согласно авторам, прекращение звездообразования оказалось связано не со снижением эффективности конверсии холодного газа в звезды, а с обеднением газовых резервуаров в галактиках.

«Мы пока не до конца понимаем причины этого явления, но возможные объяснения могут включать либо прерывание потоков газа, питающих галактику, либо инжекцию энергии центральной сверхмассивной черной дырой в холодный газ, приводящую к разогреву газа и превращению его в непригодный для формирования новых звезд материал», - дополнила соавтор Кристина Уильямс (Christina Williams) из Аризонского университета, США.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

[Aleksandr58]

Экзопланеты предложили искать в квантовом пределе

17:02 24/09/2021
Физики применили квантовую теорию информации к проблеме прямого наблюдения экзопланет. Они показали, что измерение в режиме квантового предела способно снизить вероятность ложноотрицательной ошибки, а также показали, какие из существующих методов детектирования могут достичь этого на практике. Работа опубликована в Physical Review Letters.

Астрономы начали обнаруживать экзопланеты сравнительно недавно и на сегодняшний день их число насчитывает около четырех с половиной тысяч (примерно половина ожидает подтверждения). Большинство из них обнаруживаются с помощью метода транзитной фотометрии, и всего лишь около процента можно увидеть напрямую. Причина этого в том, что излучение света от экзопланет слабее, чем излучение звезды рядом с ними.

При прямом наблюдении звездных систем их изображение собирается в фокальной плоскости телескопа. Из-за дифракционного предела изображение небесных тел оказывается размытым, что неизбежно приводит к ошибкам, как ложноположительными (увидели планету там, где ее нет), так и ложноотрицательными (не увидели планету, хотя она там есть). В силу редкости экзопланет ошибки второго типа куда более критичны, поэтому астрономы стараются избегать в первую очередь их.

Физики Цзысинь Хуан (Zixin Huang) из Университета Маккуори и Космо Лупо из Университета Шеффилд решили применить к этой проблеме подход, основанный на квантовой теории информации. Они взяли за основу параметр ε, равный отношению интенсивности света, рассеянного экзопланетой, к интенсивности света от всей системы и показали, что в пределе малого параметра квантовый подход к оценке ошибок будет иметь преимущества перед классическим. Авторы также показали, в каких типах измерений может быть достигнут квантовый предел.

Вероятность ложноотрицательной ошибки определяется в теории информации через относительную энтропию, выражаемую через вероятности встретить фотон на экране для случаев наличия и отсутствия экзопланеты. Физики привели выкладки для классической и квантовой относительных энтропий, и обнаружили, что, если распределение от точечного источника на экране имеет гауссов вид, они зависят от малого ε по квадратичному и линейному законам, соответственно. На практике это будет означать, что в случае слабого сигнала от экзопланеты измерение, которое учитывает квантовую природу света, имеет меньшую вероятность ошибки.

Авторы рассмотрели несколько подходов к измерению, которые могли бы достичь квантового предела. Проведя соответствующие вычисления, они показали, что это возможно в режиме пространственного демультиплексирования (SPADE) и в режиме инверсионной интерферометрии (SLIVER). Первый метод основан на разложении приходящего света на пространственные моды Эрмита-Гаусса и вычислении вероятностей для каждой из них. Он мог бы быть реализован в интерферометрах, с помощью голографической техники и мультимодовых волноводов. Второй метод оценивает влияние параметра ε на вероятность получить ту или иную четность при инверсии пришедшего сигнала. Такой режим также может быть реализован в интерферометрах. В обоих случаях измеренная относительная энтропия зависит от ε линейно.

Физики также исследовали влияние статистического разброса по числу фотонов в пределах одной моды, которым характеризуется классический равновесный свет, на приведенные выше оценки. Оказалось, что даже большое число фотонов в равновесном свете несущественно увеличивает ошибку. Более того, астрономы чаще всего имеют дело со слабыми оптическими сигналами, в которых содержится мало фотонов. В этом пределе получаемые выражения для энтропий практически совпадают с формулами, выведенными авторами в самом начале.

Исследователи отмечают, что развитый подход применим не только к астрономическим наблюдениям, но вообще к любому классу задач, где необходимо оптически разрешить один слабый источник на фоне другого сильного. В качестве примера они приводят поиск димеров в микроскопии, а также идентификацию объектов, которые расположены очень близко друг к другу.

Для поиска экзопланет астрономы используют весь арсенал доступных им физических методов. Мы уже рассказывали, как астрономы фиксируют их радиоизлучение и ищут их при помощи метода радиальных скоростей.