Квазар эволюционировал на глазах у астрономов

Астрономы из Флориды и Калифорнии пришли к выводу о том, что им впервые удалось пронаблюдать процесс эволюции квазара в динамике. Удаленный на 10,3 миллиарда световых лет квазар при наблюдении в 2002 году был лишен характерного газового облака, а четыре года спустя спектральный анализ уже позволял уверенно говорить о его появлении. Об этом говорится в пресс-релизе Университета Флориды.

Внутри квазара находится сверхмассивная, с массой в миллиарды масс Солнца, черная дыра. Падающий в нее газ формирует вращающийся диск, который и отвечает за аномальную (сравнимую со светимостью галактики) светимость квазара. Сжимающееся вещество сначала излучает свет по мере приближения к черной дыре и затем частично выбрасывается обратно, формируя окружающее квазар газовое облако. Именно этот процесс удалось пронаблюдать ученым: возникшее за четыре года облако изменило спектр излучаемого квазаром света.

Строго говоря, обнаружено событие, произошедшее свыше десяти миллиардов лет назад. Свет от квазара до Земли идет именно столько времени, и по сути астрономы увидели очень быстрый по астрономическим меркам процесс. Быстрый и потому крайне редкий - профессор Дэниел Програ из Невады уже оценил наблюдение как черезвычайно удачное, так как увидеть такое событие пока никому не удавалось.

Квазары были открыты в 1960-х годах как радиоисточники, а объяснение механизма свечения через аккрецию вещества черной дырой было предложено еще спустя десятилетие. Наблюдение меняющегося буквально на глазах астрономов квазара позволит проверить математические модели процессов такого рода.

Ученые сняли на видео мертвую воду

Исследователи из Италии и Франции сняли на видео так называемый эффект мертвой воды - явление, характерное для холодных морей. Мертвая вода при отсутствии видимых волн тормозит плывущий по ней корабль. Предыдущие исследования выявили причину необычного эффекта, а в данной работе его "подноготная" была показана наглядно. Посмотреть отрывки из видеозаписи можно здесь. Пре-принт статьи с полным вариантом видео доступен на сайте arXiv.org.

Впервые эффект мертвой воды был описан в 1893 году полярным исследователем Фритьофом Нансеном во время плавания по Баренцеву морю. Неожиданно на спокойной воде скорость движения корабля начала сильно замедляться. Было показано, что этот эффект проявляется, когда толща воды содержит несколько отличающихся по плотности слоев. В северных морях расслоение происходит из-за таяния ледников: менее плотная пресная вода оказывается поверх более плотной соленой.

Перемещение корабля способствует образованию волны во внутреннем слое. Постепенно амплитуда волн увеличивается, они нагоняют корабль и замедляют его движение. При этом поверхность верхнего слоя воды остается практически неподвижной.

Авторы данной работы экспериментально воспроизвели эффект мертвой воды. Они наполнили водой длинный резервуар с прозрачными стенками. Сначала ученые налили в резервуар два слоя воды разной плотности. В верхний слой был добавлен краситель. Исследователи запускали в резервуар игрушечную лодку. Исходно лодка передвигалась с постоянной скоростью (моторчик сматывал трос, закрепленный на лодке). Однако практически сразу после "отплытия" скорость перемещения лодки падала, а в некоторых случаях лодка полностью останавливалась.

На видеозаписи хорошо видно, как именно образуются волны и как происходит замедление движения лодки. Во второй серии экспериментов ученые повторили опыт, однако вода содержала три слоя (в естественных условиях в морях содержится еще больше слоев). Авторы работы показали, что эффект мертвой воды практически не изменился от увеличения числа слоев.

Несмотря на кажущуюся простоту работы ученых, она имеет важное значение. Гидродинамические уравнения являются настолько сложными, что за доказательство факта существования их решений Институт Клэя предлагает миллион долларов.