транзиентная обсерватория Цвикки

За орбитой Нептуна лежит океан из ледяных островов, который почти не изменился за четыре миллиарда лет. Эти острова, называемые транснептуновыми объектами, хранят рецепт рождения планет. До недавнего времени астрономы видели лишь крупные из них, а мелкие, размером с город, оставались невидимыми.

Радиотелескоп из тысяч антенн похож на гигантское ухо, которое слышит всё небо сразу. Но ухо не умеет рисовать картинку: сигналы от каждой пары антенн нужно перемножить, а пар в решётке из десяти тысяч элементов — уже пятьдесят миллионов. Классический коррелятор делает именно это, и его сложность растёт как квадрат числа антенн.

Охотник за древним светом — телескоп Джеймс Уэбб — навёл свои зеркала на крошечный участок неба и засёк странный маячок. Объект с рабочим именем beacon_1420-$$5253_{4770}$$ вспыхнул и погас. Сначала его записали в кандидаты на самую далёкую галактику — будто бы мы видим её всего через 300 миллионов лет после Большого взрыва.

Долгопериодические радиотранзиенты (LPT) — загадочный класс, открытый совсем недавно. Их импульсы длятся минуты или часы, и никто не понимал их природы. ASKAP J1745-5051, пойманный австралийским телескопом ASKAP, стал первым, кому дали полное объяснение.

Вселенная похожа на многослойный пирог, где наш слой — звёзды, планеты и люди — лишь один из многих. В соседнем слое, который физики называют скрытым сектором, кипят свои процессы. Эта работа рассказывает об одном таком процессе — фазовом переходе первого рода, когда вещество резко меняет состояние, как вода превращается в лёд.

Далёкий фонарь светит сквозь неровное стекло. Стекло искривляет лучи, и вместо одного огонька на стене появляются несколько — одни ярче, другие слабее. Примерно так же массивная галактика искривляет свет взорвавшейся звезды. Взрыв был один, а на снимках вышло четыре светящиеся точки. Астрономы заметили первую точку случайно: в данных телескопа ZTF появился голубой огонёк рядом с далёкой галактикой.

На старых фотопластинках 1950-х годов астрономы обнаружили сотни тысяч мгновенных вспышек. Фотометрические измерения подтвердили: это не дефекты эмульсии, а реальные события, коррелирующие с солнечной активностью.

Чтобы разглядеть тусклую звезду над ярким ночным городом, астрономы применяют метод вычитания кадров: из одного снимка неба вычитают другой, убирая постоянное сияние фонарей и оставляя только переменные объекты.

Два тусклых уголька кружатся в темноте так близко, что один начинает срывать с другого раскалённые куски. Так выглядит система ZTF J1239+8347, которую поймал телескоп Zwicky Transient Facility. Это два коричневых карлика — объекта тяжелее планет, но слишком лёгких, чтобы зажечь термоядерный огонь, как у Солнца.

Свет далёкой звезды, пройдя сквозь воздух и линзы телескопа, теряет резкость — будто смотришь на фонарь сквозь мокрое стекло. Астрономы называют это размытие «отпечатком пальца» телескопа: у каждого инструмента он свой, и его нужно знать до мелочей. Раньше этот «отпечаток» снимали по кусочкам: каждый светочувствительный чип камеры обрабатывали отдельно, и общая картина теряла связность.

Тёмная материя — как невидимый клей, который держит галактики вместе. Она не испускает свет, но если её частицы сталкиваются, может вспыхнуть гамма-излучение. Учёные искали такие вспышки в карликовых галактиках — маленьких звёздных скоплениях, где тёмной материи очень много, а обычной почти нет.

Настройка рояля — деликатное дело. Ударишь по одной струне, а отзовутся соседние. Похоже ведёт себя кремниевый чип с дефектами кристалла, который физики готовят для квантовых вычислений. В кристалле карбида кремния (SiC) есть особые точки — вакансии кремния. Там электрон ведёт себя как крошечный магнит с четырьмя состояниями.

Четыре часа пятьдесят восемь минут. С таким ритмом, как метроном, нечто проходит перед белым карликом ZTF J1944+4557, заставляя его свет меркнуть на треть, а иногда почти наполовину. Этот белый карлик — компактный остаток звезды после выгорания топлива — находится в созвездии Лебедя, и его пульс нестабилен: транзиты то углубляются, то пропадают вовсе.

В глубоких полях Евклида вспыхивают звёзды, которых не было в каталогах. Телескоп, созданный для картографирования тёмной материи, сработал как фотоловушка: один кадр — и космический взрыв уже зафиксирован. В быстром выпуске данных Q1 каждый участок неба снят лишь однажды, поэтому классический поиск транзиентов (временных источников на небе) по разности кадров невозможен.

Светлячок вспыхивает на одну десятимиллиардную долю секунды где-то над сибирской тайгой. Увидеть такое невозможно, но установка TAIGA-HiSCORE, разбросанная по долине в Тункинском районе Бурятии, пыталась поймать именно такие вспышки — только не от насекомых, а из глубин космоса. Обычно эта система из множества светочувствительных детекторов ловит частицы космических лучей, которые врезаются в атмосферу Земли.

В сибирской тайге стоит сотня световых ловушек — каждая размером с небольшой стол, но вместе они покрывают квадратный километр. Ночью эти ловушки смотрят в небо и ловят слабые вспышки света, которые рождаются, когда космические частицы врезаются в атмосферу. Установка называется TAIGA-HiSCORE, и обычно она работает как огромный «глаз» для таких частиц.

Каждую ночь над Андами висит невидимый страж. Спутник GOES-12, а позже его сменщик GOES-13, смотрит на Землю с высоты 36 тысяч километров и записывает, как горы дышат облаками. Пять лет подряд он фиксировал, где небо остаётся чистым, а где затягивается ватой. Из этих ночных снимков выросла карта, которая показывает, куда стоит поставить телескоп, чтобы звёзды не прятались за тучами.