Новости науки
Изучение чёрной дыры в центре галактики Messier 87 и получение её радиоизображения — это пилотный проект, который позволит узнать, как устроены другие галактики. Об этом в беседе с RT заявил ведущий научный сотрудник Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга МГУ Сергей Попов. Он также рассказал о главных событиях в астрофизике за последние несколько десятилетий, о технологиях наблюдения за космическими объектами и о том, почему следы внеземных цивилизаций до сих пор не обнаружены.
— Сергей Борисович, как была сделана первая фотография чёрной дыры?
— Это не обычная фотография, а радиоизображение чёрной дыры в галактике Messier 87 в созвездии Девы. Оно было получено с помощью нескольких радиотелескопов, разбросанных по всему миру. Важной составной частью данного проекта было компьютерное моделирование.
— Можно ли сказать, что до получения этого изображения само существование чёрных дыр было лишь теорией?
— Чёрная дыра — очень хорошая консервативная гипотеза, которая позволяет объяснить существование ряда астрономических объектов. Сама природа чёрной дыры такова, что очень трудно доказать, что это именно она, а не ещё более экзотический объект, который на неё похож. В течение десятилетий люди получали различные данные, которые позволяли отбрасывать другие гипотезы или существенно их ограничивать. Получение изображения — это ещё один важный шаг в пользу гипотезы чёрной дыры, прекрасный научный результат, самый сильный со времён первой регистрации гравитационно-волнового всплеска от слияния чёрных дыр.
— Расскажите о самом объекте. Как он был выбран? Насколько известно, это одна из самых массивных чёрных дыр во Вселенной.
— Действительно. Учёные наблюдали за двумя сверхмассивными чёрными дырами в центре нашей галактики и в M87. В астрономических наблюдениях для нас всегда важен не линейный, а угловой размер объекта — насколько это большая «дыра» на небе. Чёрные дыры устроены просто: чем больше масса, тем больше размер. Например, если теоретически сжать Солнце до состояния чёрной дыры, то получится шарик диаметром в 6 км. Чёрная дыра в центре нашей галактики в 4 млн раз тяжелее, чем Солнце в сжатом виде, и её диаметр составляет 24 млн км. А диаметр чёрной дыры в М87 — 24 млрд км. Она в тысячу раз массивнее, чем объект в центре нашей галактики. Чёрные дыры в M87 и в нашей галактике были выбраны как две наиболее доступные цели для наблюдения. Однако объект в центре нашей галактики не такой уж большой, окружающее его вещество вращается быстро, и картинка немного смазывается. Поэтому она до сих пор не получена. Работать с более массивной и отдалённой чёрной дырой в М87 оказалось легче, поскольку она достаточно медленно меняется. За восемь часов наблюдений её изображение остаётся несмазанным.
— Как получение этого изображения повлияло на науку?
— Важно показать, что сама технология работает и её можно совершенствовать. Всегда важен демонстрационный, пилотный шаг. Чёрная дыра в М87 — это активный объект, условный прототип других ядер галактик, которых очень много. Изучение одного из них позволяет нам узнать, как устроены другие.
— В апреле этого года после модернизации оборудования в обсерваториях начался новый период наблюдений. Что уже удалось увидеть?
— Мы сразу поняли, что очень сильно возросла чувствительность установок. Мы рассчитывали на то, что будем наблюдать в среднем одно событие в неделю, но они регистрируются чаще. В основном мы наблюдаем за слиянием двух чёрных дыр. Это помогает собирать статистические данные. У нас появляется шанс обнаружить интересные пары, например, вращающиеся в разные стороны объекты. Ещё одним важным шагом стало обнаружение слияний нейтронных звёзд с другими нейтронными звёздами и с чёрными дырами. Это помогает лучше понять, как устроены эти космические объекты. Часто люди утверждают, что незачем их исследовать, поскольку они находятся далеко от нас и мы никогда к ним не полетим. Однако изучение внутреннего строения нейтронных звёзд содействует развитию ядерной физики и других прикладных областей знаний.
— Вы можете назвать самые главные открытия в астрофизике последних лет и те, на которые учёные рассчитывают в будущем?
— В 1960-е годы были открыты квазары, пульсары, реликтовые излучения, то есть окончательно оформилась теория горячего Большого взрыва. В 1990-е учёные обнаружили экзопланеты, сделали открытие об ускоренном расширении Вселенной, а в 2015 году зарегистрировали гравитационные волны. Сейчас на орбите работает телескоп «Гея» (Gaia), собравший данные о более чем миллиарде звёзд. Он видит астероиды в Солнечной системе и далёкие галактики. В ближайшие годы мы получим первую трёхмерную карту Млечного Пути. Через несколько лет начнут работать большие наземные оптические телескопы нового поколения. С их помощью в 2020-х годах мы получим первые данные об атмосфере землеподобных экзопланет и обнаружим планеты с большим содержанием кислорода. Также ждём запуска ультрасовременного космического телескопа «Джеймс Уэбб».
— Почему открытие гравитационных волн было так важно?
— Можно представить пространство и время как ткань, трёхмерную структуру, которая искажается из-за наличия массивных тел. Если мы будем вращать массивное симметричное тело, то его показатели не изменятся. Но если мы станем крутить объект в форме сигары или огурца, то увидим трансформации, поскольку часть симметрии будет потеряна. Когда предмет вращается с определёнными периодом и частотой, мы видим изменение гравитационного поля. С конца 1960-х годов люди пытались зарегистрировать волны далёких источников, строили более чувствительные детекторы. Они были спроектированы таким образом, чтобы гарантированно получить результат. В 2015 году было зафиксировано первое событие, как и предсказывалось. Для наблюдения за чёрными дырами, у которых нет никаких проявлений, кроме гравитационных, это не просто лучший, а единственный способ изучения.
— Давайте поговорим о Парадоксе Ферми — отсутствии видимых следов деятельности инопланетных цивилизаций. Почему же молчит Вселенная?
— Начиная с 1960-х годов люди активно ищут следы инопланетной жизни. Несмотря на десятилетия тщательных исследований, мы ничего не обнаружили — Вселенная молчит. На пике холодной войны была популярна точка зрения о том, что высокоразвитые цивилизации долго не живут. Также есть мнение, что разумная жизнь — очень редкое явление, поэтому мы такие одни, по крайней мере, в значительной части нашей галактики. Когда мы получим возможность изучать атмосферу землеподобных планет, то будем знать больше.
— Как вы относитесь к проектам по поиску внеземных цивилизаций?
— До первого возможного контакта с инопланетной расой лежит целая пропасть, поскольку нам мешают большие космические расстояния. Пока мы мечтаем о том, чтобы отправить человека на Марс. Это очень близкая и лёгкая цель. Я думаю, что нет никакой опасности в поиске следов инопланетной жизни и передаче в космос посланий о нашем существовании. Высокоразвитые технические цивилизации, обладающие средствами перемещения между звёздами, смогут нас легко обнаружить, даже если мы выключим все радиотелескопы. Земля много что излучает: работают радары, телевизионные станции.
— Как вы относитесь к моде на астрофизику, которая появилась в последние годы?
— Всегда есть какая-то наука, которая популярнее других. Астрофизика переживает период быстрого экстенсивного развития: часто создаются крупные телескопы, спутники, которые позволяют нам получать новые данные. Это интересная, достоверная и понятная информация. Например, астрономы открыли самую близкую экзопланету. В этой новости все слова ясны. А если вы начнёте читать про какое-нибудь важное открытие в физике твёрдого тела, то не поймёте в нём ни одного слова. Поэтому астрофизика, будучи очень маленькой наукой, занимает большую часть новостного потока в СМИ, выдаёт много интересных открытий с красивыми картинками. Когда-нибудь это закончится, и в моду вместо астрофизики, возможно, войдёт биология или фундаментальная медицина.
Источник
Физики из Новосибирска и Дубны выяснили, как можно резко повысить эффективность работы коллайдера NICA, строящегося в Дубне, заставив порождаемые им частицы жить внутри его пучка в разы больше обычного. О результатах расчетов рассказывает пресс-служба Института ядерной физики СО РАН.
"Технология магнитов, компактный периметр, требования к сталкиваемым пучкам — все это делает машину сложной с точки зрения физики и техники ускорителей. Действие нелинейностей, таких как краевые поля квадрупольных магнитов оказывает значительное влияние на динамику пучков. Наши расчеты помогут настроить системы коррекции влияния краевых полей в коллайдере", — заявил Сергей Костромин, физик из ОИЯИ в Дубне.
Коллайдер NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility) создается в Объединенном институте ядерных исследований на базе сверхпроводящего ускорителя Нуклотрон. Он будет изучать то, как ведут себя субатомные частицы в условиях, аналогичных тем, которые царили во Вселенной во времена Большого Взрыва, и искать следы новой физики в кварково-глюонной плазме.
В 2013 году этот проект вошел в число шести крупных научно-исследовательских проектов класса mega-science. В его создании, помимо России, принимают участие зарубежные партнеры ОИЯИ и десятки других научно-исследовательских институтов и организаций. Постройка NICA официально началась в 2016 году, и примерно через год он должен быть официально введен в строй.
Как отмечали разработчики установки еще при закладке ее первого камня, ускорительное кольцо, детекторы и все остальные элементы NICA будут собираться из самых передовых материалов и при использовании самых новых технологий. Это поможет коллайдеру получать информацию о столкновениях частиц примерно в 100-1000 раз быстрее, чем это делает его предшественник и главный "конкурент" — ускоритель RHIC в американском Брукхейвене.
Помимо самих научных приборов, немаловажную роль, как отметили ученые, играет и то, как именно их эксплуатируют и как они вырабатывают пучки частиц, удерживают их внутри кольца и заставляют сталкиваться друг с другом.
К примеру, эффективность работы любого коллайдера очень сильно зависит от того, насколько "кучно" движутся частицы и как долго они живут внутри особой зоны, так называемой "динамической апертуры", где экспериментаторы могут наблюдать за их столкновениями и управлять их движением.
"Если частицы находятся вне динамической апертуры, то они будут потеряны в процессе ускорения или накопления. От нее зависит время жизни пучка, эффективность инжекции частиц, а значит, в итоге количество столкновений частиц в единицу времени — светимость, другая важнейшая характеристика коллайдера", — отмечает Ксения Карюкина, физик из ИЯФ СО РАН.
Ученые из Новосибирска и их дубненские коллеги выяснили, как можно увеличить размеры этой области в полтора-два раза, не меняя геометрию самого ускорительного кольца, просчитав поведение ускоряемых частиц при помощи особых "генетических" оптимизационных алгоритмов.
Эти расчеты подсказали теоретикам, работу какой части магнитов NICA можно откорректировать таким образом, добавив новые блоки или поменяв манеру функционирования уже существующих компонентов, чтобы расширить динамическую апертуру и значительно повысить КПД работы всей ускорительной установки.
Как надеются исследователи, результаты их расчетов будут воплощены на практике, что ускорит набор данных и повысит шансы физиков на открытие частиц, чье поведение не описывается Стандартной моделью.
Ученые Института инженерной физики и радиоэлектроники Сибирского федерального университета (Красноярск), изучающие движение наночастиц под воздействием лазерного поля, разработали универсальную модель их движения и самосборки. В СФУ отмечают, что это открытие может быть использовано для улучшения цветопередачи на экранах компьютеров, смартфонов и других гаджетов.
Как сообщил "РГ" один из соавторов исследования Алексей Ципотан, доцент базовой кафедры фотоники и лазерных технологий, предложенная модель помогает понять принцип самосборки наночастиц в трехчастную структуру с заданной геометрией, что позволит создавать в будущем наноструктуры с желаемыми свойствами.
"Мы показали возможность формирования структур из наночастиц с заранее заданной конфигурацией. Это возможно благодаря явлению самоорганизации наночастиц под действием внешнего резонансного лазерного излучения", — пояснил он.
По его словам, свойства разных структур, полученных из наночастиц, зависят от нескольких факторов: от состава самих частиц (они могут быть металлическими, полупроводниковыми, диэлектрическими) и от того, в какую геометрическую форму они собираются.
"До настоящего времени не было универсального способа запрограммировать такую геометрию", — уточнил ученый.
Исследователи Института инженерной физики и радиоэлектроники Сибирского федерального университета (СФУ) разработали универсальную модель движения и самосборки наночастиц в вязкой среде под действием лазерного излучения, что в перспективе может быть полезно для усовершенствования цветопередачи в экранах компьютеров, смартфонов и других гаджетов, сообщает пресс-служба вуза.
По данным разработчиков, предложенная модель поможет понять, как частицы собираются в трёхчастную структуру с заданной геометрией, и изготавливать в будущем наноструктуры с желаемыми свойствами.
"Свойства разных структур, которые мы получаем из наночастиц, зависят от нескольких факторов: от состава самих частиц (они могут быть металлическими, полупроводниковыми, диэлектрическими) и от того, в какую геометрическую форму эти первичные "пазлы" складываются. До настоящего времени не было универсального способа запрограммировать такую геометрию", — рассказал соавтор исследования, доцент базовой кафедры фотоники и лазерных технологий Алексей Ципотан.
По его словам, электронная фотолитография, самосборка на поверхности или сборка за счёт модификации самих частиц довольно эффективны, но требуют дополнительных действий.
"Мы изучали жидкие растворы наночастиц, обладающих резонансными оптическими свойствами. Проверяли, что будет, если воздействовать на этот "коктейль" внешним лазерным излучением. Оказалось, что конфигурация формируемой из частиц структуры зависит в первую очередь от длины волны лазера", — сказал ученый.
Показав, что геометрия образующихся наноструктур определяется направлением поляризации лазерного излучения и длиной волны лазера, учёные предположили, что "их изобретение будет востребовано, например, в высокотехнологичном производстве".
Сверхмассивные черные дыры (СМЧД), лежащие в центрах многих галактик, оказывают большое влияние на их эволюцию. Это происходит на этапе, когда черная дыра поглощает материю из родительской галактики с очень высокой скоростью, стремительно увеличивая массу. Говорят, что на этом этапе эволюции галактика имеет активное ядро.
Обратное влияние черной дыры на родительскую галактику носит название обратной связи со стороны активного ядра, и одним из проявлений такой активности являются галактические ветра: они представляют собой газ, движущийся со стороны центра галактики под действием энергии, выделяемой активным ядром. Скорость таких ветров может достигать тысяч километров в секунду, и в самых высокоэнергетических активных ядрах, например, в случае квазаров, ветра могут расчищать центр галактики, предотвращая формирование в нем новых звезд. В предыдущих исследованиях было показано, что эволюция звездообразования на космологических временных масштабах не может быть объяснена без привлечения таких представлений о регулирующем механизме.
Для обнаружения этих ветров со стороны квазаров ученые использовали инфракрасный спектрограф EMIR, установленный в обсерватории Gran Telescopio Canarias (GTC). Астрономы во главе с Кристиной Рамос Алмейдой (Cristina Ramos Almeida) из Канарского института астрофизики, Испания, наблюдали ветра, идущие со стороны квазара J1509+0434. Этот квазар богат пылью, расположен в местной Вселенной и представляет собой аналог более далеких и многочисленных квазаров, в которых обратная связь со стороны активного ядра влияет на формирование звезд.
Наблюдения при помощи инструмента EMIR позволили исследовательской группе открыть, что в изучаемой галактике J1509+0434 ветра, состоящие из ионизированных частиц, движутся с более высокой скоростью, чем потоки молекулярных частиц, достигая подчас скорости в 1200 километров в секунду. Однако основной вынос массы свободного газа из галактики (до 176 масс Солнца в год) все же осуществляется молекулярными ветрами, поясняют авторы. Эти выводы позволяют составить цельное представление о картине ветров в исследуемой галактике, пояснили авторы.
В дальнейшем команда Рамос Алмейды планирует изучать другие квазары, богатые пылью, для распространения своих выводов и на другие галактики нашей Вселенной.
Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.
Международная исследовательская группа создала наиболее подробную на сегодняшний день компьютерную модель черной дыры. Проведенные командой расчеты подтверждают теоретические прогнозы относительно природы аккреционных дисков – материи, которая обращается вокруг черной дыры и в конечном счете падает на нее.
Моделируя черную дыру, команда астрофизиков, специализирующихся на численных моделях, нашла, что крайняя внутренняя часть аккреционного диска ориентируется вдоль экваториальной плоскости черной дыры.
Это открытие позволяет разрешить давно стоящую перед астрономами проблему, на которую впервые обратили внимание американский физик и нобелевский лауреат Джон Бардин, а также астрофизик Якоб Петерсон в 1975 г. В то время Бардин и Петерсон доказывали, что вращающаяся черная дыра обусловливает выравнивание внутренней области наклоненного аккреционного диска вдоль экваториальной плоскости черной дыры.
После нескольких десятилетий безуспешных попыток ученых обнаружить так называемый эффект Бардина-Петерсона команда во главе с М. Лиской (M. Liska) из Амстердамского университета, Нидерланды, на своей новой численной модели показала, что при наклоне внешних областей аккреционного диска внутренние области этого диска приобретают ориентацию вдоль экваториальной плоскости черной дыры. Поэтому в месте соединения внешней и внутренней областей диска наблюдается небольшое искажение. Команда смогла обнаружить этот тонкий эффект, поскольку созданная ею модель позволила получить беспрецедентно тонкий диск – с отношением высоты к радиусу порядка 0,03 – а также учесть влияние турбулентности магнитного поля. Предыдущие модели включали лишь приблизительную оценку эффекта этой турбулентности, тем самым значительно упрощая модель, пояснили авторы.
Эффект Бардина-Петерсона, хотя и относится к относительно небольшой по размерам области вблизи черной дыры, на самом деле имеет большое влияние на эволюцию галактики в целом. Он определяет скорость вращения черной дыры, а следовательно, ее влияние на всю галактику.
Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Два физика-теоретика из Калифорнийского университета в Дэвисе предложили нового кандидата на звание темной материи и придумали способ ее обнаружения. Об этом ученые рассказали на конференции Planck 2019 в Гранаде. Препринт статьи доступен на ArXiv.org.
Считается, что темная материя составляет чуть более четверти массы Вселенной, а большая часть оставшихся трех четвертей — таинственная темная энергия. Ее нельзя увидеть непосредственно, но присутствие темной материи можно обнаружить, потому что ее гравитация определяет форму далеких галактик и других объектов.
Многие физики считают, что темная материя состоит из частиц, которые еще предстоит открыть. В течение некоторого времени главным кандидатом считалась слабо взаимодействующая массивная частица или вимп. Но, несмотря на годы усилий, вимпы до сих пор не появились в экспериментах, направленных на их обнаружение.
«Мы до сих пор не знаем, что такое темная материя. Основным кандидатом долгое время был вимп, но, похоже, это почти полностью исключено», — заявил один из соавторов статьи Джон Тернинг.
Альтернативой слабой модели темной материи является форма «темного электромагнетизма», включающая «темные фотоны» и другие частицы. Темные фотоны будут иметь слабую связь с «обычными» фотонами. В своей новой статье Тернинг и другой сотрудник Калифорнийского университета в Дэвисе Кристофер Верхарен усовершенствовали эту идею, добавили в модель темный магнитный монополь, который будет взаимодействовать с темным фотоном.
В макроскопическом мире магниты всегда имеют два полюса, северный и южный. Монополь — это частица, которая действует как один конец магнита. Монополи предсказаны квантовой теорией, но никогда не наблюдались экспериментально. Вероятно, темные монополи взаимодействуют с темными фотонами и темными электронами так же, как электроны и фотоны взаимодействуют с монополями.
Новая теория предполагает новый способ «поимки» темной материи. Ученые утверждают, что обнаружить темный монополь можно по тому, как он сдвигает фазу электронов по мере их прохождения. Это возможно благодаря эффекту Ааронова-Бома, который говорит о том, что электрон, проходящий вокруг магнитного поля, находится под его влиянием, даже если он не проходит через само поле.
На самом деле не существует ни зеленой травы, ни голубого неба, ни белой или темной кожи тела. Наш мир серый, и есть только бесцветные объекты, которые имеют разную степень освещенности.
Мы видим объекты в цвете по той причине, что они просто отражают свет. Зависимо от того, какую часть светового спектра отражает конкретный предмет, в такой цвет он будет окрашен. Мы смотрим на объект, например, на траву. Отраженный от этого объекта свет попадает в глаза, проходит через зрачок и хрусталик.
Физиологическое восприятие цвета начинается с фоторецепторных клеток (колбочек и палочек). Некоторые колбочки чувствительны к синему цвету, чем и объясняется синее небо. Информацию о зеленом цвете травы несут нейроны, которые идут от сетчатки глаза к мозгу.
В далеком 1858 году английский ученый У. Гладстон обнаружил, что древние поэты часто использовали черный и белый цвета. В древнегреческих текстах упоминание о зеленом цвете травы встречается менее 10 раз, а синего неба и вовсе не существовало.
Связь длины волны и цвета
Синий, зеленый или другой цвет — это только воспринимаемая характеристика световых волн, отображаемых от объекта. Диапазон длин таких волн не имеет ограничений, поэтому мы видим голубое небо и зеленую траву, можем различить цвет кожи человека.
Цвета «рождаются» в сознании человека. На самом деле существуют бесцветные объекты (небо, трава), которые можно «раскрасить», благодаря световым волнам. Синий цвет неба мы видим потому, что частицы воздуха могут рассеивать свет с короткой длиной волны. В видимом для нас спектре — это синий цвет.
Физики уверены, что в мире нет объектов синего, зеленого или другого цвета. Физик Эрвин Шредер пишет, что ощущение конкретного цвета возникает только тогда, когда волновые колебания влияют на сетчатку нашего глаза. Эксперимент, направленный на расщепление светового луча, в 1676 году проводил И. Ньютон. Согласно теории Ньютона, для определения синего цвета требуется длина волны 450-440 н/м, а для зеленого — 530-490 н/м.
Новые результаты, полученные Большим адронным коллайдером (БАК), окончательно подтвердили существование пятикварковой субатомной частицы.
Пентакварки представляют собой группу составных субатомных частиц, состоящих из пяти кварков: мезон (тип частицы, которая содержит кварк и антикварк) и трёхкварковый барион (субатомная частица, составляющая большую часть нормальной материи во Вселенной, включая протоны и электроны). Подтверждено, что кварки не просто слеплены вместе, а структурированы подобно тому, как протоны и нейтроны связаны в атомном ядре (то, что исследователи называют молекулярным состоянием). Ранее все знания об этих частицах были основаны на данных, собранных во время первого наблюдательного запуска Большого адронного коллайдера. Именно тогда физики элементарных частиц впервые обнаружили два пятиугольника пентакварка.
Новые результаты БАК, опубликованные в статье, уточняют уже собранные знания о том, что происходит в пентакварке, а также разные массы самих частиц. Предполагается, что молекулярное состояние пентакварка — не единственная возможная структура для этих частиц. Возможно, существуют ещё более странные частицы, которые ещё только предстоит открыть после дополнительных исследований. Например, физики уже определили, что молекулярная модель подразумевает существование четырёх ранее не обнаруженных масс пентакварка.
Астрономы заметили «мост», излучающий в радиодиапазоне, длиной примерно в 10 миллионов световых лет, который соединяет между собой два скопления галактик, медленно сталкивающихся друг с другом.
Исследователи изучили в своей новой работе два скопления галактик под названиями Абель 0399 и Абель 0401, используя научный инструмент Low-Frequency Array, или LOFAR, расположенный на территории Нидерландов. Эта обсерватория идеально подходит для наблюдений очень длинных радиоволн в космосе. Ученые использовали эту решетку радиоантенн для изучения данной пары скоплений галактик, поскольку ранее наблюдения, проведенные при помощи других обсерваторий, выявили признаки наличия филамента, связывающего между собой две гигантские космические структуры.
«Присутствие этого филамента разожгло наше любопытство», - сказала главный автор нового исследования Федерика Говони (Federica Govoni) из Национального астрофизического института в Гальяри, Италия.
В частности, Говони и ее коллег заинтриговал тот факт, что для обоих скоплений галактик ранее проводились наблюдения магнитных полей, которые к настоящему времени проведены лишь для весьма ограниченного числа скоплений галактик. Электроны, движущиеся очень быстро внутри этого магнитного поля, испускают так называемое синхротронное излучение, которое ученые наблюдают как радиоволны.
Поэтому для выяснения вопроса о наличии магнитного поля у предполагаемого филамента исследователи провели наблюдения в радиодиапазоне при помощи инструмента LOFAR. Эти наблюдения позволили подтвердить, что филамент обладает собственным магнитным полем. В настоящее время команда Говони пытается выяснить, является ли эта ситуация типичной для других сталкивающихся скоплений галактик Вселенной.
Это исследование описано в статье в журнале Science.
В качестве пилотного проекта по внедрению и распространению в регионах методики вовлекающего интерактивного обучения профессора Соколова музей-лаборатория «Занимательная физика» МГРИ начал сотрудничество библиотекой Кондрово.
Научная концепция профессора «Методы обучения в третьем тысячелетии» ориентирована на преподавание науки с помощью различных интерактивных познавательных программ и активном использовании на занятиях эмпирических знаний. Эта методика побуждает и позволяет детям и школьникам подойти к изучению сложных предметов с захватывающей и неожиданной стороны — увидеть, что наука может быть очень интересной и увлекательной.
Со стороны МГРИ проект осуществляют научный руководитель музея-лаборатории «Занимательная физика», доцент Николай Соколов при поддержке заведующего лабораторией кафедры общей физики МГРИ, действительного члена АГН Владимира Рафиенко.
Интерактивный центр «Занимательная наука» имени профессора Соколова будет проводить научно-познавательные лекции, занятия, семинары, тренинги, обучающие программы, посвященные науке, истории науки, осмыслению процессов, происходящих в управленческих, научных и инновационных сферах. Дети и школьники окунутся в увлекательный, захватывающий, яркий и праздничный мир науки.
Рентгеновские наблюдения необычной галактики, расположенной в направлении созвездия Гидры, обнаружили в окрестностях ее ядра больше темной материи, чем ожидалось.
Возраст этой галактики сравним с возрастом самой Вселенной, сообщили представители научной команды рентгеновской космической обсерватории НАСА Chandra («Чандра») в заявлении, опубликованном в минувший понедельник, 3 июня. Этот объект, Маркариан 1216, прошел эволюционным путем, отличающимся от пути, типичного для других галактик, и содержит звезды, возраст которых составляет до 10% от возраста Вселенной.
Для изучения темной материи, лежащей внутри этой компактной эллиптической галактики, расположенной на расстоянии 295 миллионов световых лет от Земли, исследователи во главе с Дэвидом Буотом (David Buote) из Калифорнийского университета в Ирвине, США, провели новые наблюдения при помощи «Чандры», позволившие рассчитать количество темной материи в этой галактике. Затем, исходя из допущения о том, что галактика Маркариан 1216 ранее относилась к типу так называемых «красных самородков», представляющих собой красноватые компактные галактики, сформировавшиеся примерно через 1 миллиард лет после Большого взрыва и вскоре прекратившие расти, ученые посчитали ожидаемое количество темной материи в этой галактике. Однако результаты расчетов, проведенных, исходя из рентгеновской яркости галактики, измеренной при помощи «Чандры», показали значительно более высокую концентрацию темной материи, по сравнению с теоретическими моделями. Согласно исследователям, обнаруженный ими факт наличия повышенного количества темной материи в этой галактике не только интересен сам по себе, но также поможет протестировать альтернативные теории гравитации, в которых отсутствует само понятие темной материи.
Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.
Впервые астрономы смогли запечатлеть холодный диск из газа, окружающий гигантскую черную дыру, расположенную в центре Млечного пути, сообщается в новом исследовании.
Эти результаты помогут глубже понять рост черных дыр и процессы, протекающие в их окрестностях.
В центрах большинства галактик лежат сверхмассивные черные дыры, массы которых составляют от нескольких миллионов до нескольких миллиардов масс Солнца. В сердце нашей Галактики также находится сверхмассивная черная дыра, называемая Стрелец А*. Этот гигант имеет массу порядка 4 миллионов масс Солнца и диаметр около 23,6 миллиона километров.
Вокруг черной дыры Стрелец А* обращается кольцо осколков, известное как аккреционный диск. Газ в составе диска испытывает настолько мощное трение, что разогревается до гигантских температур, достигающих 10 миллионов градусов Цельсия, согласно новому исследованию.
Проведенное ранее исследование показывает, что черная дыра Стрелец А* окружена также облаком относительно холодного газа, имеющего температуры от минус 170 до 10 000 градусов Цельсия. Однако до сих пор ученым было неясно, насколько много холодного газа окружает центральную сверхмассивную черную дыру нашей Галактики.
В новом исследовании группа астрономов во главе с Еленой Мурчиковой, астрофизиком из Института перспективных исследований в Принстоне, США, при помощи радиообсерватории Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, расположенной в Чили, смогла запечатлеть холодный аккреционный диск вокруг черной дыры Стрелец А*. Согласно исследователям, диаметр наблюдаемого ими диска в 20 000 раз превышает размер самой сверхмассивной черной дыры, а его масса составляет примерно одну десятую массы Юпитера, или около 30 масс Земли.
Будущие исследования команды будут нацелены на получение снимков высокого разрешения холодного газа, окружающего черную дыру Стрелец А*, и выяснение характера его взаимодействия с соседними массами горячего газа, сказала Мурчикова.
Исследование опубликовано в журнале Nature вчера, 5 июня.
Группа исследователей идентифицировала и впервые охарактеризовала мощное извержение в атмосфере активной звезды HR 9024, сопровождающееся яркой вспышкой в рентгеновском диапазоне, после которой с поверхности звезды был выброшен гигантский сгусток плазмы, т.е. горячего газа, содержащего заряженные частицы. Это стало первым случаем обнаружения коронального выброса массы (coronal mass ejection, или CME) со стороны звезды, отличающейся от Солнца. Корона представляет собой внешнюю атмосферу звезды.
В этой новой научной работе были использованы данные, собранные при помощи рентгеновской космической обсерватории НАСА Chandra («Чандра»). Полученные результаты подтверждают, что CME рождаются в недрах магнитно активных звезд и связаны с физикой светил.
«Метод, который мы использовали, основан на измерениях скоростей сгустков плазмы во время звездной вспышки, - рассказала главный автор нового исследования Констанза Аргироффи ( Costanza Argiroffi) из Университета Палермо, Италия. – Суть состоит в том, что по аналогии с солнечными вспышками ожидается, что во время вспышки плазма, заключенная в корональной петле, где происходит вспышка, движется сначала вверх, а затем – вниз, достигая расположенных ниже слоев звездной атмосферы. Кроме того, ожидается дополнительное движение, всегда направленное вверх, если вспышка сопровождается возникновением CME».
В своей работе команда Аргироффи проанализировала особенно удобную для наблюдений вспышку, которая произошла на активной звезде HR 9024, расположенной на расстоянии примерно 450 световых лет от нас. Спектрометр High-Energy Transmission Grating Spectrometer (HETGS) космической обсерватории Chandra является единственным инструментом, который позволяет измерять параметры движения корональной плазмы на скоростях, составляющих «всего лишь» несколько десятков тысяч километров в час.
Результаты наблюдения ясно показали, что во время вспышки очень горячий материал (с температурой от 10 до 25 миллионов Кельвинов) сначала поднялся вверх, а затем опустился вниз, двигаясь при этом со скоростями от 140 000 до 550 000 километров в час. Эти результаты находятся в хорошем соответствии с поведением материала во время солнечной вспышки, указывают исследователи.
Работа опубликована в журнале Nature Astronomy.
Специалисты Ливерморской национальной лаборатории (США) научились делать золото, серебро и медь такими же легкими, как воздух.
Металлический «пенопласт» сверхнизкой плотности был необходим, чтобы предоставить физикам лучшие источники рентгеновского излучения для экспериментов по инерциальному синтезу в Национальном комплексе лазерных термоядерных реакций (NIF). Материал называется пеной, потому что так принято называть подобные типы материалов, но на самом деле он получен не путём пенообразования. Команда заморозила нанопроволоку внутри формообразующей структуры, заполненной смесью воды и глицерина. Затем материал удалили из формы, а замёрзшую воду извлекли, заменив её ацетоном-растворителем, который затем растворили, оставляя только металл и воздух.
Физики называют этот материал пористым металлическим монолитом. Металлы сверхнизкой плотности можно использовать в качестве мишеней для лазерных источников рентгеновского излучения, чтобы дополнительно исследовать свойства различных материалов, помещённых в экстремальные условия. Основная физика лазерных рентгеновских источников требует материалы строго определённой плотности, формы и размеров. Исследователям были необходимы тяжёлые металлы, имеющие плотность воздуха и размеры в несколько миллиметров. Созданная металлическая пена может имитировать газ, даже если она сделана из материалов, которые не являются газом при комнатной температуре. Команда уже произвела медную и серебряную пену. Сейчас исследователи пытаются повторить эксперимент с золотом, но материал пока не может удержаться на креплениях во время экспериментов с лазером.
У нас появились новые «портреты новорожденных экзопланет».
Астрономы сделали снимки двух «новорожденных» внесолнечных планет, обращающихся вокруг молодой солнцеподобной звезды PDS 70, лежащей на расстоянии примерно 370 световых лет от Земли, сообщается в новом исследовании.
PDS 70 является лишь второй по счету системой с несколькими планетами, для которой были проведены прямые наблюдения, после системы HR 8799, включающей четыре известных планеты. Однако планеты системы HR 8799 уже полностью сформировались, в то время как планеты, обращающиеся вокруг звезды PDS 70, до сих пор находятся в процессе роста – и продолжают расчищать щели в диске из газа и пыли, окружающем родительскую звезду.
«Это первое однозначное обнаружение системы из двух планет, расчищающих на своем пути щели в диске», - сказал один из авторов нового исследования Жульен Жирар (Julien Girard) из Института исследований космоса с помощью космического телескопа, США, в сделанном заявлении.
Возраст звезды PDS 70 составляет 6 миллионов лет. Она окружена диском с широкой щелью, начинающейся на расстоянии около 3 миллиардов километров от звезды и простирающейся до расстояния в 6 миллиардов километров от светила. В 2018 г. астрономы обнаружили газовый гигант под названием PDS 70b у внутреннего края этой щели, на расстоянии около 3,2 миллиарда километров от звезды, что примерно соответствует расстоянию от Солнца до Урана в нашей Солнечной системе.
Жирар и его коллеги изучали систему PDS 70 в июне 2018 г. при помощи инструмента Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории, расположенного в Чили. Исследователи получили снимки планеты PDS 70b, масса которой, согласно их оценкам, составляет 17 масс Юпитера. Кроме того, исследователи заметили вторую, ранее неизвестную планету, PDS 70c, у внешнего края щели, на расстоянии 5,3 миллиарда километров от звезды, что примерно соответствует расстоянию от Солнца до Нептуна в Солнечной системе. Согласно авторам, масса вновь обнаруженной планеты составляет около 10 масс крупнейшей планеты нашей планетной системы.
Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy вчера, 3 июня.
Физики из Йельского университета совместно с коллегами из Франции и Новой Зеландии провели серию экспериментов и доказали, что квантовый переход атома из одного состояния в другое происходит вовсе не непредсказуемо, как считалось ранее, а предваряется мимолетным сигналом-предупреждением.
Исследование опубликовано в журнале Nature, а коротко оно описано на сайте Йельского университета. Физики нашли способ спасти знаменитого кота. Речь идет о мысленном эксперименте, описанном Эрвином Шредингером в 1935 году.
Условного кота запирают в коробке вместе с механизмом, содержащим колбу с синильной кислотой и радиоактивное вещество. При распаде хотя бы одного атома колба должна открыться, и в таком случае яд убьет кота. Но никто не знает, когда это произойдет.
Для наблюдателей кот Шредингера одновременно и жив, и мертв. Он является символом суперпозиции и непредсказуемости, которые до сих пор считались основополагающей догмой в квантовой физике.
Однако новое исследование показывает, что способ спасти знаменитого кота все-таки имеется. Эксперимент был предложен Златко Миневым, а провели его в лаборатории профессора Мишеля Деворета. Ученые впервые изучили фактическую работу квантового скачка.
Полученные результаты противоречат общепризнанной точке зрения датского физика Нильса Бора. Он считал, что квантовые переходы нельзя предсказать. Ученые провели эксперименты со сверхпроводящими кубитами — квантовой информацией. Для крошечного объекта, такого как электрон, молекула или искусственный атом, квантовый скачок — это внезапный переход из одного из его дискретных энергетических состояний в другое.
"Эти скачки происходят каждый раз, когда мы исследуем кубит, — говорит профессор Деворет. — Они непредсказуемы в долгосрочной перспективе".
Но исследователям удалось зафиксировать предупреждение о том, что скачок произойдет в ближайшее время. Это и было показано экспериментом: микроволновое излучение от трех генераторов возбуждало искусственный атом, что приводило к квантовым скачкам.
Крошечный квантовый сигнал этих скачков удалось усилить без потерь до комнатной температуры. При таких условиях сигналы можно было отследить в режиме реального времени. Это позволило зафиксировать внезапное исчезновение фотонов, испускаемых вспомогательным состоянием атома, возбуждаемого микроволнами.
Мимолетное отсутствие фотонов и является предупреждением о квантовом скачке, который вот-вот произойдет. По мнению ученых, точно рассчитанный импульс излучения может помочь обратить вспять квантовый скачок и вернуть кубит в его исходное состояние. Тем самым можно спасти кота Шредингера от смерти.
Когда две звезды «любят» друг друга (а также являются достаточно массивными и расположены относительно близко в пространстве), они образуют устойчивую систему. Астрономы называют такие системы двойными звездами, поскольку два светила все делают вместе. Они вместе движутся по орбитам и даже иногда «восстают из мертвых» вдвоем.
Это звучит прекрасно, однако на самом деле в двойных звездных системах не всегда дела идут так гладко. Иногда один из членов двойной системы может «пострадать» из-за «буйного» поведения второй звезды. Примером могут служить 30 двойных звездных систем, обнаруженных недавно неподалеку от скопления галактик, расположенного на расстоянии 62 миллиона световых лет от Земли. Согласно новому исследованию, эти одиноко блуждающие в космосе звездные пары были выброшены из родительских галактик, когда одна из звезд системы набрала слишком большую массу и взорвалась как сверхновая, оставляя за собой нейтронную звезду. В результате мощнейшего звездного взрыва обе гравитационно связанные между собой звезды были вытолкнуты в межгалактическое пространство.
«Это похоже на ситуацию, когда один из гостей уходит провожать «перебравшего» друга с вечеринки, - сказал главный автор нового исследования Сян Цзинь (Xiangyu Jin) из Университета Маккгила в Монреале, Канада, в сделанном заявлении. – Звезда-компаньон в этом случае оказывается вытолкнутой из галактики только «за то», что она находится на орбите вместе со звездой, вспыхнувшей как сверхновая».
Цзинь и его коллеги открыли этих звездных «изгнанников», изучив архив наблюдений рентгеновского космического телескопа НАСА Chandra («Чандра») за 15 лет.
Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.
Сотрудники кафедры вакуумной электроники Московского физико-технического института совместно с учеными из Физического института имени П. Н. Лебедева Российской академии наук разработали прототип катодолюминесцентной лампы общего освещения с уникальными характеристиками.
Разработка ученых базируется на принципе кинескопа телевизора, когда между катодом и анодом в вакуумной колбе создается значительная разность потенциалов. Электроны, попадая на люминофор на поверхности анода, вызывают его свечение.
Особое значение разработка приобретает в свете Минаматской конвенции, запрещающей производство и оборот бытовых приборов, содержащих ртуть. С 2020 года люминесцентные лампы ультрафиолетового спектра окажутся вне закона.
Новая лампа способна излучать свет практически в любой области спектра, в том числе в ультрафиолете, при этом не содержит ртуть и является абсолютно экологичной.
Руководитель проекта, заместитель заведующего кафедрой вакуумной электроники МФТИ профессор Евгений Шешин подчеркнул, что данная разработка — ноу-хау, такой технологии нет больше нигде в мире.
Отчет о разработке специалистов опубликован в международном научном журнале Journal of Vacuum Science & Technology B.
Ранее сообщалось, что ученые из МФТИ совместно с коллегами из Германии и Нидерландов смогли разработать прототип энергоэффективных запоминающих устройств. Это открытие стало новым словом в сфере технологий хранения информации.
Роверу, осуществляющему поиски жизни на поверхности Марса, возможно, следует обратить внимание на горные породы, которые выглядят, словно итальянская паста "феттуччине", сообщают астробиологи в новом исследовании.
Бактерии, которые контролируют формирование такого рода горных пород на Земле, являются очень древними и способны существовать и развиваться в очень жестких условиях, близких к условиям, поддерживающимся на Марсе, сообщает геолог из Иллинойского университета, США, Брюс Фуке (Bruce Fouke), возглавляющий это новое исследование, финансируемое НАСА.
"Они имеют необычное название Sulfurihydrogenibium yellowstonense, - сказал он. - Мы называем их просто Sulfuri".
Эти бактерии относятся к штамму, эволюция которого происходила еще перед так называемой "кислородной катастрофой" (изменение характера атмосферы Земли с восстановительного на окислительный и появление в ней свободного кислорода - прим. пер.), завершившейся примерно 2,35 миллиарда лет назад, сказал Фуке. Они способны выживать в экстремально горячих, стремительно движущихся потоках воды, поднимающихся из подземных горячих источников. Они могут вынести воздействие ультрафиолетовых лучей и способны размножаться в условиях с экстремально низкими уровнями кислорода, используя лишь серу и диоксид углерода в качестве источников энергии.
"Вместе эти особенности данных бактерий делают их прекрасными кандидатами на роль гипотетических марсианских микроорганизмов", - сказал Фуке.
И поскольку колонии этих бактерий формируют волокнистые структуры, на которых происходит последующее образование кристаллических волокон из горных пород, имеющих вид итальянской пасты, то эти жизненные формы будет относительно несложно обнаружить на поверхности Красной планеты, добавил он.
- Научные труды...
- Видеоматериалы
- Каталог физических демонстраций
- 1. Механика...
- 2. Колебания и молекулярная физика...
- 3. Электричество и магнетизм...
- 3.1 Электрическое поле
- 3.2 Проводники в электрическом поле
- 3.3 Энергия электрического поля
- 3.4 Постоянный электрический ток
- 3.5 Магнитное поле
- Политика
- Солнечная система
- Эфир
- Ацюковский В.А. Лекции
- Черепенников В.Б. Науке нужна защита от лженаучных мошенников. Монография.
- Российской академии наук фундаментальная наука не нужна. Монография. Черепенников В.Б.
- Псевдонаучные труды (критика)
- Псевдонаучные статьи (обсуждение)
- Полемические статьи (обсуждение)
На сайте:
Интернет-журнал Ньютоновские чтенияНовости наукиПолитикаСолнечная система07.03.2023 09:50