Новости науки

Curiosity: песчаные дюны рассказали об истории атмосферы Красной планеты

Ученые при помощи марсохода НАСА Curiosity обнаружили на поверхности Красной планеты необычный тип песчаных дюн, отсутствующий на Земле, который позволил проследить историю изменений плотности атмосферы Красной планеты.

Шесть месяцев назад ровер Curiosity произвел подробное исследование активных песчаных дюн в районе дюн Багнольда на северо-западном склоне марсианской горы Шарп. Проанализировав данные, полученные при помощи марсохода НАСА, ученые во главе с Мэттью Лапотре из Калифорнийского технологического института, США, выяснили, что размеры и структура обнаруженных в числе прочего дюн необычного типа, не наблюдаемых на Земле, находятся в тесной связи с плотностью текучей среды, переносящей песчинки, то есть марсианской атмосферы.

Поэтому следующим этапом этого исследования стал анализ волнистых структур, сохранившихся в марсианских песчаниках возрастом свыше 3 миллиардов лет, в местах, исследованных при помощи роверов Curiosity и Opportunity. Проанализировав ряд снимков образцов пород, исследователи обнаружили на них волнистые структуры примерно того же размера, что и волнистые структуры этого типа, наблюдаемые на поверхностях современных песчаных дюн Красной планеты. Следовательно, Марс потерял основную часть своей атмосферы в космос на раннем этапе своей истории, делают вывод авторы статьи.

Работа опубликована в журнале Science.

Источник

Физик: несуществующий "портал" над БАК придумали журналисты

МОСКВА, 4 июл – РИА Новости. Появление "портала" над ЦЕРН и Большим адронным коллайдером является делом рук журналистов, посчитавших необычное по форме облако над ускорителем признаком того, что ученые открывают на ускорителе некую "червоточину", заявил физик Любош Мотль.

"Подобные видео появляются в Youtube и в сети каждый месяц. Когда я вижу, когда более 100 тысяч человек просмотрели такое творение, и каждый четвертый из пяти просмотревших поставил ему лайк, я теряю веру в человечество. На этот раз истерия среди любителей теорий заговора просочилась в желтую прессу, которая ее растиражировала", — заявил ученый.

Известный чешский физик-теоретик Любош Мотль (Lubos Motl) опубликовал в своем блоге саркастическую заметку, в которой он связал распространившиеся в СМИ слухи об открытии "портала" над Большим адронным коллайдером, который "возник" в пятницу 24 июля, с выходом Британии из ЕС, фанатскими разборками на чемпионате Европы по футболу, "днем рождения" бозона Хиггса и другими вещами.

По его словам, возникновение портала именно в этот день можно связать с выходом Британии из ЕС сразу двумя способами – тем, что в этот день были объявлены итоги голосования по Brexit, тем, что Маргарет Тэтчер, физик по образованию, являлась одним из сторонников постройки БАК, и при этом была противником евроинтеграции.

Так завершились полувековые поиски последнего составного элемента основной физической теории — Стандартной модели, частицы, отвечающей за массу всех других элементарных частиц. Сейчас коллайдер, перезапущенный в прошлом году после обновления и удвоения мощности, пытается найти следы новой физики, выходящей за ее пределы, и один намек на ее существование, так называемые дифотонные всплески с энергией в 750 МэВ, были найдены в декабре прошлого года.

Источник

«Вышвырнутые» черные дыры можно обнаружить при помощи гравитационных волн

Исследователи из Кембриджского университета, США, разработали метод обнаружения неуловимых «вышвырнутых черных дыр».

Этот метод может быть использован для обнаружения и измерения параметров так называемого «сверхскоростного вышвыривания», которое наблюдается, когда две вращающиеся сверхмассивные черные дыры сталкиваются друг с другом, и отдача от этого столкновения настолько мощная, что остатки объединения черных дыр выбрасываются полностью из родительской галактики.

Основной идеей предложенного метода является использование для анализа системы черных дыр допплеровского смещения гравитационных волн. Если остатки объединения черных дыр движутся с высокой скоростью в направлении Земли, то длина излучаемых ими гравитационных волн сократится, а в обратном случае – возрастет. Реализация этого метода, как отмечают авторы работы, невозможна на существующем оборудовании – находящемся в наземной обсерватории LIGO – но будет возможна на новом космическом гравитационно-волновом детекторе под названием eLISA, разрабатываемого Европейским космическим агентством, создание которого планируется завершить в 2034 г. Чувствительность этого детектора позволит ученым обнаруживать случаи «вышвыривания» черных дыр при скоростях их движения не менее 500 километров в секунду.

Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters; главный автор работы Дэвид Джероза с кафедры прикладной математики и теоретической физики Центра математических наук Кембриджского университета.

Источник

Вещество поверхности Меркурия поднялось из глубин планеты, выяснили ученые

Исследователи из НАСА обнаружили, что состав нескольких вулканических отложений на поверхности Меркурия требует, чтобы расплавление материала начиналось рядом с границей ядро-мантия, которая располагается на глубине всего лишь 400 километров под поверхностью планеты - что представляет собой уникальный для Солнечной системы случай.

Меркурианская миссия MESSENGER показала, что поверхность планеты в высокой степени неоднородная, однако может быть классифицирована на два основных типа местности. Первый тип местности – это относительно молодые Северные вулканические равнины, возраст которых составляет 3,7-3,8 миллиарда лет. Второй основной тип местности – это более древние (4-4,2 миллиарда лет) межкратерные равнины и территории с высокой плотностью расположения кратеров.

В новом исследовании астрономы во главе с доктором Асмаа Буджибаром смогли объяснить причину разнородности различных участков поверхности Меркурия. Подвергнув в лаборатории минерал энстатит воздействию высокого давления (до 50000 атмосфер), имитирующему действие давления на границе ядро-мантия внутри Меркурия, и высоких температур, исследователи смогли получить весь спектр состояний веществ, соответствующих различным типам поверхности, обнаруживаемым на Меркурии. Согласно этим находкам более древний тип поверхности представлен минералами, формировавшимися при плавлении материала при высоких давлениях на границе мантия-ядро, в то время как более молодой материал формировался ближе к поверхности планеты. В целом эти результаты свидетельствуют о том, что Меркурий мог быть сформирован из энститовых хондритов, заключают авторы работы.

Об этих результатах доложено на конференции Goldschmidt , состоявшейся в г. Иокогама, Япония.

Источник

Миссия «Юнона» вглядывается внутрь газового гиганта

Долгожданное прибытие космического аппарата НАСА «Юнона» к Юпитеру состоится 4 июля. Встретившись «лицом к лицу» с газовым гигантом, «Юнона» начнет разгадывать величайшие загадки, окружающие крупнейшую планету Солнечной системы, включая происхождение её обширной магнитосферы.

Для того чтобы «заглянуть внутрь» планеты научная команда миссии «Юнона» оснастила космический аппарат парой магнетометров, которые позволят составить карту магнитного поля Юпитера с высокой точностью и отслеживать изменения этого поля с течением времени.

Датчики магнетометров находятся на мачте, прикрепленной к одной из солнечных панелей, на расстоянии примерно 12 метров от основной части корпуса космического аппарата. Такое вынесение датчиков магнетометра позволяет минимизировать мешающее влияние самого аппарата на измерения.

Однако ориентация датчика меняется со временем из-за изменения линейных размеров солнечных панелей и мачты, неизбежных в условиях экстремально низких температур глубокого космоса. Эти деформации могли бы снизить точность измерений, производимых при помощи магнитометров, в случае, если бы не были учтены.

Для обеспечения высокой точности измерений научная команда миссии соединила эти инструменты с системой, состоящей из четырех камер. Эти камеры определяют положение датчиков магнетометров по отношению к звездам, чтобы внести поправку на отклонения их ориентации.

Одной из основных целей миссии «Юнона» будет определить, какое вещество в недрах Юпитера отвечает за динамо планеты – вращение электрически заряженной жидкости, являющееся, как считается, источником магнитного поля. В случае Земли магнитное поле поддерживается за счет вращения в недрах планеты восприимчивого к электричеству жидкого железа. Выяснение природы динамо Юпитера позволит глубже понять динамо Земли, поскольку измерение «чистого» магнитного поля, обусловленного действием одного только геодинамо, в случае нашей планеты затрудняется из-за наложения на него магнитных полей намагниченных горных пород коры Земли.

Источник

Физики из РФ научились находить черные дыры по их световому

МОСКВА, 30 июн – РИА Новости. Российские физики из МФТИ, ИТЭФ и ВШЭ научились различать черные дыры и другие компактные объекты в космосе по их световому "колье" – спектру "кольца" частиц, пролетающих рядом с черной дырой на пути к Земле, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review D.

"Мы берем, рассеиваем пучок частиц на этом объекте и смотрим на спектр. И видим, что если в этом спектре нет дискретных уровней, то тогда это черная дыра, а если есть — то это компактный объект. Хотя мы сделали свою работу для бесспиновых частиц, можно предположить, что так же будет вести себя и спектр других типов частиц", — заявил Федор Попов, сотрудник ВШЭ и Московского Физтеха и Института теоретической и экспериментальной физики в Москве.

Черная дыра – это особая область в пространстве и времени, в которой силы гравитации настолько велики, что их не способны преодолеть даже объекты, которые двигаются со скоростью света, в том числе и сам свет. Ничто не может вырваться из-за границы воздействия черной дыры, которая получила название "горизонт событий". Расстояние от ее центра до горизонта событий, своеобразный "размер" черной дыры, называется радиусом Шварцшильда.

"Обычные" черные дыры, в отличие от их сверхмассивных кузин в центрах далеких галактик, крайне сложно находить и изучать из-за их спокойного нрава. Об их присутствии мы можем узнать только по тому, как они искривляют свет других звезд, а также по вспышкам радиоизлучения, вырабатываемых при поглощении ими сгустков материи.

Вдобавок к этому следы их присутствия крайне сложно отличить от того, как выглядят другие сверхплотные объекты, чьей массы чуть-чуть не хватает для превращения в черную дыру. О существовании таких экзотических объектов ученые заговорили лишь недавно, и до сегодняшнего дня у них не было способов отличить их от черных дыр – извне они будут такими же невидимыми, как и черные дыры, из-за сверхсильного "торможения" частиц света их притяжением.

Попов и его коллеги выяснили, что мы можем различать сигналы, исходящие от черных дыр и других компактных объектов, проанализировав то, что будет происходить с частицами материи, движущимися рядом с горизонтом событий черной дыры и поверхностью сверхплотного небесного тела.

Оказалось, что вблизи поверхности сверхкомпактной звезды, чей размер примерно равен радиусу Шварцшильда, есть область пространства, где частицы будут попадать в гравитационную "ловушку", в потенциальную яму. В таком случае частицы будут вести себя в соответствии с законами квантовой механики, благодаря чему их спектр будет не непрерывным, а дискретным – в нем будут присутствовать "разрывы", где частицы просто не могут существовать.

Соответственно, наблюдения за излучением, исходящим от компактного объекта звездной массы, помогут нам понять, чем он является – если его спектр будет непрерывным, то тогда мы действительно имеем дело с черной дырой, а если он будет "дырчатым", то тогда речь идет об экзотической сверхплотной звезде.

Как отмечает Попов, пока такие наблюдения мы проводить не можем, однако в будущем у ученых, по его мнению, появится возможность изучать световой "ореол" черных дыр. Тогда астрономы смогут проверить, существуют ли сверхкомпактные объекты, не являющиеся черными дырами, заключает ученый.

Источник

Астрономы открывают три экзопланеты серии «Катар»

Международная команда астрономов открыла три новые экзопланеты при помощи обзора неба, специально предназначенного для поиска планет, который управляется научным учреждением Катара. Эти вновь открытые гигантские экзопланеты принадлежат к семейству так называемых «горячих юпитеров» и получили обозначения Катар 3b, Катар 4b и Катар 5b.

Эти планеты были идентифицированы при помощи обзора неба Qatar Exoplanet Survey (QES), который управляется Институтом исследований в области энергетики и защиты окружающей среды (Qatar Environment and Energy Research Institute, QEERI), входящего в структуру Университета Хамада Бин Халифы, Катар. В этом обзоре неба используется автоматизированная широкоугольная камера, расположенная в штате Нью Мексико, США, для поисков газовых гигантов, которые совершают транзит перед относительно яркими родительскими звездами. Этот проект подтвердил свои возможности обнаруживать планеты в 2010 и 2011 гг., когда с его помощью были обнаружены соответственно экзопланеты Катар 1b и Катар 2b.

В новом исследовании команда астрономов под руководством Халида Аль-Субаи, действующего исполнительного директора института QEERI, заметила при помощи обзора неба QES три новых транзита. Три новые обнаруженные планеты относятся к классу «горячих юпитеров», газовых гигантов, схожих по характеристикам с крупнейшей планетой Солчнечной системы, но расположенных в непосредственной близости от родительской звезды. В случае трех этих вновь открытых планет близость к звезде обусловливает высокие температуры на их поверхностях, находящиеся в диапазоне от 1400 до 1700 К.

Согласно исследователям Катар 4b является самой крупной и массивной из этого трио планет. Её радиус составляет 1,55 радиуса Юпитера, а масса примерно в шесть раз больше, по сравнению с массой крупнейшей планеты нашей планетной системы. Она обращается вокруг родительской звезды Катар 4 возрастом 13 миллиардов лет с периодом 1,8 суток.

Планеты Катар 3b и Катар 5b имеют примерно одинаковые размеры и массы. Обе они чуть крупнее Юпитера (радиусом 1,1 радиуса Юпитера) и имеют массы в 4,3 массы Юпитера. Орбитальные периоды этих планет также сравнимы: Катар 3b совершает один оборот вокруг звезды за 2,5 суток, в то время как Катар 5b обращается вокруг своего светила примерно за 3 суток.

Исследование представлено на сервере препринтов arxiv.org.

Источник

Астрономы публикуют зрелищные результаты обзора далекой Вселенной

Астрономы вчера, 28 июня, опубликовали новые зрелищные инфракрасные снимки далекой Вселенной, самые глубокие виды настолько обширной части неба, когда-либо получаемые учеными.

В окончательной версии публикации данных, полученных при помощи обзора неба Ultra-Deep Survey (UDS), составлена карта области неба размером с полную Луну с беспрецедентным уровнем подробностей. В ходе этого обзора было обнаружено свыше 250000 галактик, включая несколько сотен галактик, наблюдаемых в течение первого миллиарда лет после Большого взрыва. Астрономы всего мира будут использовать эти новые снимки для изучения ранних стадий формирования и эволюции галактик.

Эта окончательная публикация данных стала кульминацией проекта по сбору данных, который стартовал в 2005 г. Ученые во главе с профессором Омаром Альмаини наблюдали при помощи Инфракрасного телескопа Соединенного Королевства (United Kingdom Infrared Telescope, UKIRT), расположенного на Гавайях, один и тот же участок неба повторно, накопив в общей сложности свыше 1000 часов экспозиции. Наблюдения в ИК-диапазоне имеют ключевое значение для изучения очень далеких объектов, поскольку обычный звездный свет смещается в инфракрасную область, характеризуемую большими длинами волн, из-за космологического расширения Вселенной.

Кроме того, из-за конечности скорости света самые далекие галактики наблюдаются нами на начальных этапах своего развития, то есть, находясь «в прошлом».

«При помощи результатов, полученных в ходе обзора UDS, мы можем изучать далекие галактики в больших количествах и наблюдать, за тем, как они эволюционируют на разных этапах истории Вселенной. Мы видим большую часть галактик на наших снимках такими, какими они были за несколько миллиардов лет до появления Земли», - сказал Альмаини.

Команда, возглавляемая доктором Альмаини, докладывает о своих результатах на Национальном астрономическом собрании, которое пройдет в Ноттингемском университете, Великобритания.

Источник

Новые находки Curiosity указывают на богатое кислородом прошлое Марса

Открытие оксидов марганца в марсианских горных породах может указывать на то, что Красная планета некогда была больше похожа на Землю, чем считалось ранее. В новом исследовании сообщается об обнаружении высокого содержания оксидов марганца в марсианских горных породах, что может свидетельствовать о высоком уровне кислорода в древней марсианской атмосфере.

«Единственные два пути формирования оксидов марганца на Земле – это окисление марганца атмосферным кислородом или жизнедеятельность микроорганизмов, - сказала Нина Ланца, планетолог из Лос-Аламосской национальной лаборатории, США, и главный автор новой работы. – Вот мы и думаем, откуда же на Марсе взялись эти молекулы?»

Находки были сделаны при помощи инструмента для химического анализа горных пород под названием ChemCam, сконструированного и изготовленного в Лос-Аламосской национальной лаборатории.

Источником кислорода в древней марсианской атмосфере могла стать вода, которая при отсутствии у планеты защитного магнитного поля расщепляется под действием космической радиации на водород и кислород. Более легкий водород в этом случае быстро покидает планету, отходя в космос, а кислород химически связывается веществом горных пород поверхности планеты. Именно такой сценарий объясняет доминирование на поверхности Марса красноватых оксидов железа, однако для окисления марганца до того состояния, в котором он был обнаружен в составе оксидов марганца при помощи инструмента ChemCam, требуются более высокие концентрации свободного кислорода в атмосфере, отмечают исследователи.

По словам Ланца, на данный момент нет оснований утверждать, что обнаруженные марсианские оксиды марганца имеют биологическое происхождение, однако и причин вычеркивать из рассмотрения эту версию тоже нет.

Этот высокомарганцовистый материал был обнаружен в заполненных минералами расщелинах в песчанике в области Кимберли кратера Гейл.

Исследование представлено в журнале Geophysical Research Letters.

Источник

У карликовой планеты Макемаке обнаружен спутник

Команда астрономов во главе с учеными из Юго-Западного исследовательского института (Southwest Research Institute, SwRI), США, обнаружила слабо различимый, темный спутник, обращающийся вокруг Макемаке, одной из крупнейших четырех карликовых планет, находящихся в поясе Койпера на окраинах Солнечной системы.

«Спутник Макемаке подтверждает, что неожиданные открытия подчас ждут нас даже в тех местах Вселенной, которые, казалось бы, уже давно изучены, - сказал доктор Алекс Паркер, главный автор новой работы и сотрудник SwRI, совершивший непосредственно это открытие. Паркер заметил тусклую светящуюся точку рядом с карликовой планетой, используя данные, полученные при помощи Широкоугольной камеры №3 космического телескопа «Хаббл». «Спутник Макемаке – получивший название MK2 – очень тусклый, его яркость примерно в 1300 раз ниже яркости родительской карликовой планеты.

Конфигурация орбиты этого небесного тела, лежащей в плоскости, проходящей через линию наблюдения, позволила ему избегать раннего обнаружения на фоне свечения ледяной карликовой планеты на протяжении значительной части её орбиты. Макемаке является одним из крупнейших и наиболее ярких объектов пояса Койпера. Её спутник, вероятно, составляет в диаметре менее 150 километров, в то время как диаметр родительского тела оценивается в 1400 километров. Открытая в 2005 г., Макемаке имеет форму футбольного мяча и покрыта метановым льдом.

Работа опубликована в журнале Astrophysical Journal Letters.

Источник

Физики из Германии научились печатать линзы размером с волос

МОСКВА, 27 июн – РИА Новости. Инженеры из Германии научились "печатать" миниатюрные линзы толщиной с человеческий волос прямо на чипе или внутри какого-то устройства при помощи 3D-принтера, что открывает дорогу к созданию действительно "шпионских" камер размером с песчинку, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Photonics.

Миниатюризация камер и других оптических систем фактически остановилась в последние годы из-за того, что уменьшение размеров линз накладывает на них все более строгие требования по качеству изготовления. Ученые пытаются преодолеть эти барьеры, используя все более экзотические приборы – жидкие линзы из капель воды, плазмонные резонаторы и даже "нанопузыри" из горячей плазмы, чьей работой можно управлять при помощи лазера.

Тимо Гиссибль (Timo Gissibl) из университета Штутгарта (Германия) и его коллеги нашли решение для всех проблем, мешавших миниатюризации линз, научившись печатать линзы произвольной формы и размеров при помощи трехмерного "лазерного" принтера.

В отличие от обычных 3D-принтеров, его "лазерная" разновидность работает методом от противного – она "вытачивает" предмет нужной формы из болванки стекла или особого светочувствительного материала, а не собирает его послойно. Подобный подход, по словам Гиссибля и его коллегам, позволяет достигать субмикронной точности в изготовлении линз, что необходимо для их миниатюризации.

 

© Фото: Timo Gissibl

Тройная линза толщиной меньше человеческого волоса

Для изготовления линзы, по словам ученых, необходимо нанести на стеклянную болванку несколько слоев специального материала, который будет мешать лазеру испарять стекло или полимер, затем обработать его фемтосекундными импульсами мощного лазера (фемто- 10 в минус 15 степени), нанести заново "защитную краску" и повторять эту процедуру до тех пор, пока линза не будет готова.

Этот процесс, как отмечают исследователи, длится недолго – изготовление одной микролинзы занимает всего несколько часов, что выгодно отличает его от альтернативных методик создания миниатюрных оптических приборов.

В качестве демонстрации физики из Германии создали миниатюрную камеру размерами, содержащую в себе 1600 пикселей размерами 1,4 на 1,4 микрометра, напечатав линзы прямо на поверхности микрочипа, а также набор линз диаметром в 120 микрометров и толщиной в 100 микрометров. Таким образом, даже тройной набор подобных линз с подключенным к ним оптоволокном оказался не толще, чем типичный человеческий волос.

У данных линз и системы по ее изготовлению, как рассказывает Гиссибль, есть масса применений – к примеру, миниатюрные камеры на их основе можно будет вводить в организм человека через обычный шприц, так как они будут проходить через инъекционную иглу. Чуть более крупные наборы линз будут способны получать полноцветную картинку, свободную от искажений, что позволит применять их для поиска дефектов в лезвиях ножей, скальпелей и прочих тонких приборов, а также для создания систем слежения и других сложных оптических устройств.

Источник

В гигантских планетах может находиться «темный» водород, открыли ученые

Водород является самым распространенным элементом во Вселенной. Он также является самым простым элементом – располагая всего лишь одним электроном на каждый атом. Однако эта простота обманчива, поскольку наши знания о водороде все еще недостаточно глубоки.

Одной из самых больших загадок, связанных с водородом, является его превращение при высоких температурах и давлениях, обнаруживаемых в недрах гигантских планет, в жидкий металл, способный проводить электричество. В новой работе, проведенной Александром Гончаровым из Института Карнеги, США, и Стюартом МакУильямсом из Эдинбургского университета, Соединенное Королевство, произведено измерение параметров состояния, при которых происходит этот фазовый переход водорода в лаборатории и установлено наличие промежуточного состояния между газом и металлом, которое авторы статьи назвали «темным водородом».

На поверхности гигантских планет водород находится в газообразной форме. Однако между этой газовой поверхностью и водородом в форме жидкого металла, расположенным в ядре планеты, лежит слой темного водорода, согласно данным лабораторного эксперимента, проведенного Гончаровым и МакУильямсом.

Используя ячейку с алмазными наковальнями, нагреваемую лазерами, для воссоздания условий, существующих в недрах гигантских планет, команда исследовала физику водорода в диапазоне давлений от 10000 до 1,5 миллиона атмосфер при температурах до 5000 градусов Цельсия.

В ходе эксперимента ученые обнаружили эту загадочную промежуточную фазу, которая не отражает и не переизлучает видимый свет, но переизлучает инфракрасные лучи, или тепло.

«Эти наблюдения объясняют, почему тепло так легко теряется гигантскими планетами, такими как Сатурн», - объясняет Гончаров.

Исследование вышло в журнале Physical Review Letters.

Источник

Компьютерные модели предсказывают судьбу нашей Вселенной

Наша Вселенная появилась примерно 14 миллиардов лет назад в результате Большого взрыва, начиная с которого Вселенная расширяется. Сегодня пространство наполнено сотнями миллиардов галактик, включая нашу галактику Млечный путь. Но каким образом ранняя Вселенная развилась до своего текущего состояния, и что это знание может рассказать о будущем нашего мира?

Именно на эти фундаментальные вопросы пытаются ответить «астрофизики-археологи», такие как Раиса Уэчслер. В стенах Института астрофизики частиц и космологии им. Кавли Стенфордского университета и Национальной ускорительной лаборатории SLAC, оба научных учреждения США, её команда объединяет экспериментальные данные с теорией в компьютерных моделях, которые воссоздают историю космоса и позволяют увидеть, как происходило сгущение частиц материи во все более и более плотные образования в расширяющейся Вселенной.

Эти имитированные путешествия сквозь пространство-время основаны на многочисленных экспериментальных данных, включая наблюдения, проводимые при помощи обзора Dark Energy Survey (DES), в ходе которого недавно было открыта новая группа сверхтусклых галактик-компаньонов Млечного пути, богатых темной материей. Эта невидимая форма материи оказывает на нормальную материю гравитационное воздействие, играющее ключевую роль в процессах формирования и роста галактик.

Темная энергия представляет собой другой ключевой компонент, формирующий нашу Вселенную: она «надувает» Вселенную, словно воздушный шар, со все время увеличивающейся скоростью, однако ученые до сих пор не знают, с чем связано это ускорение.

Два будущих проекта дадут Уэчслер и ее коллегам новые сведения о природе таинственной темной энергии: Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), который позволит превратить двумерные изображения, получаемые при помощи миссии DES в трехмерную карту Вселенной, а также Large Synoptic Survey Telescope (LSST), мощный телескоп с разрешением 3200 мегапикселей, который будет построен примерно два года спустя.

Что происходит с нашей Вселенной на самом деле, она бесконечно расширяется с постоянным ускорением, или же это ускорение меняется? Ответ на этот и другие фундаментальные вопросы исследователям позволят найти новые наблюдательные данные.

Источник

Культуры, выращенные в «марсианском» грунте датскими учеными, пригодны в пищу

Датские ученые объявили в этот четверг о том, что снятый ими урожай четырех видов овощей и злаков, выращенных в грунте, имитирующем марсианский, оказался пригодным к употреблению в пищу – эксперимент, который может иметь большое значение при планировании будущих экспедиций к Красной планете.

Богатый урожай редиски, гороха, ржи и томатов, выращенных в грунте, «не содержат опасных уровней тяжелых металлов», сказали члены команды из Вагенингенского университета, Нидерланды.

«Эти впечатляющие результаты обнадеживают», - сказал руководитель проекта Вигер Веймлинк.

«Мы действительно можем съесть эти редиску, горошек и помидоры, и мне не терпится узнать, какими они окажутся на вкус!»

Будущим марсианским поселенцам придется взять с собой запасы продуктов питания, и, когда они иссякнут, выращивать культурные растения, чтобы выжить в негостеприимных марсианских условиях.

Поэтому в эксперименте, проводимом в стенах этого университета, ученые, начиная с 2013 г., выращивают пригодные в пищу растения в специальном грунте, состав которого был разработан специалистами НАСА, и к настоящему времени смогли вырастить уже 10 различных культур.

Однако до сих пор остается неясным, будут ли эти растения поглощать в опасных для здоровья концентрациях тяжелые металлы, присутствующие в составе марсианского грунта, такие как кадмий, медь и свинец.

Теперь исследователям предстоит провести дальнейшие испытания оставшихся шести культур, включая картофель, в рамках исследования, финансируемого за счет крауд-сорсинговых средств, или добровольных пожертвований со стороны населения.

НАСА планирует отправить к Красной планете пилотируемую миссию в течение 10-15 ближайших лет, при этом похожие проекты есть также и у американского миллиардера Илона Маска, и датской компании Mars One, причем каждый из этих игроков отчаянно стремится первым обосновать человеческую колонию на Марсе.

Источник

Астрономы предсказывают, что Вселенная густо населена черными дырами

В новом исследовании астрономы представили одну из самых подробных моделей материи во Вселенной, в соответствии с которой прогнозируется несколько сотен слияний массивных черных дыр каждый год, причем эти события можно будет наблюдать при помощи второго поколения детекторов гравитационных волн.

Прогнозы, сделанные в соответствии с этой моделью, включают и те массивные черные дыры, которые уже наблюдали при помощи обсерватории Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO). Эти две столкнувшиеся массы испустили гравитационные волны, которые были впервые в истории науки зарегистрированы напрямую, став подтверждением Общей теории относительности Эйнштейна.

«Вселенная неоднородна, - сказал Ричард О’Шонесси, ассистент-профессор Школы математических наук Технологического института Рочестера, США, и соавтор исследования, возглавляемого Крзистофом Белцзински из Варшавского университета, Польша. – В одних местах формируется больше черных дыр, в других – меньше. В нашем исследовании учтены все эти различия».

Особое внимание в новой модели уделено относительно массивным черным дырам, слияние которых способно сформировать гравитационные волны, доступные для наблюдений при помощи обсерватории LIGO. Такие черные дыры, как правило, формируются из звезд больших масс, населяющих раннюю Вселенную и состоящих в основном из водорода. Как отмечают О’Шонесси и его коллеги в своей работе, в случае таких массивных черных дыр их вращение происходит в тех же плоскостях, что и вращение исходных звезд, в то время как в системах с менее массивными черными дырами коллапс ядра звезды сопровождается изменением направления оси её вращения.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Источник

Ученые продемонстрировали эффект полностью оптического переключения между потоками фотонов с помощью нелинейных метаматериалов. Работа опубликована 23 июня в журнале Scientific Reports.

Метаматериалы, с которыми работали авторы статьи, имеют структуру, напоминающую рыбацкую сеть, основные «нити» которой состоят из золота и оксида магния, а прямоугольные отверстия заполнены кварцевым стеклом. Они относятся к классу нелинейных метаматериалов, необычные оптические свойства которых можно использовать, например, чтобы упростить обработку информации и создать новые устройства, работающие намного быстрее современных.

Фотоны, в отличие от электронов, перемещающихся по проводам электронных устройств, не имеют заряда и массы покоя, поэтому передача информации с их помощью может производиться намного быстрее. Существует проблема в создании фотонного транзистора, столь же компактного, как современный электронный транзистор: для этого предлагали использовать металлические и полупроводниковые наночастицы, микрорезонаторы, фотонные кристаллы. Недостаток этих сред в том, что для наблюдения переключения в них требуется мощное лазерное излучение. Однако нелинейные метаматериалы, как сообщается в статье, имеют более высокую чувствительность к фемтосекундным лазерным импульсам по сравнению с линейными, что дает им преимущества в управлении потоками света с помощью этих импульсов.

В ходе работы Максим Щербаков и его коллеги из лаборатории нанооптики метаматериалов МГУ экспериментально продемонстрировали управление потоками фотонов с помощью лазерных импульсов и даже смогли запустить процессы слияния фотонов с помощью внешнего воздействия.

«В оптике есть интересный эффект, который наблюдается, когда три фотона сливаются в один с утроенной энергией (практически как ядра при термоядерном синтезе). Этот эффект называется «генерация третьей гармоники». В нашей работе мы одновременно (и впервые, насколько нам известно) пронаблюдали оба эффекта: полностью оптическое переключение и генерацию третьей гармоники. Иным образом, мы контролируем при помощи внешнего оптического импульса процесс «синтеза» фотонов. Это все очень важно для перспективных схем интегральной фотоники, где нужно будет иметь полный контроль над всеми возможными процессами с участием света», — отмечает Максим Щербаков. Ученый подчеркивает, что высокая чувствительность нелинейных метаматериалов позволит в будущем использовать их для создания технологий высокоскоростных коммуникаций.

Источник