Новости науки

Тесные звездные скопления являются ценным источником двойных черных дыр

Ученые из Северо-западного университета, США, в новом исследовании показывают, что теоретические прогнозы, сделанные ими в прошлом году, подтвердились: историческое слияние двух массивных черных дыр, обнаруженное 14 сентября 2015 г., вполне могло произойти в результате динамических взаимодействий внутри ядра скопления звезд, где плотность сравнима с плотностью вещества звезды.

Эти двойные черные дыры рождаются в тесных недрах звездного скопления, затем выбрасываются из скопления и в конечном счете превращаются в единую черную дыру. Эта теория, известная как динамическое формирование, представляет собой один из двух общепризнанных главных путей формирования черных дыр, обнаруженных при помощи обсерватории Advanced LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory).

«Благодаря обсерватории LIGO, наши исследования превращаются из чисто теоретических в подтвержденные наблюдениями исследования, - сказал Фредерик А. Расио, физик-теоретик из Северо-западного университета и главный автор новой работы. – Простая школьная физика – первый закон Ньютона – объясняет гравитационную динамику первых черных дыр, обнаруженных при помощи обсерватории LIGO».

Представленная этими авторами мощная компьютерная модель способна делать прогнозы относительно числа объединяющихся двойных черных дыр, которые могут быть обнаружены при помощи обсерватории LIGO: примерно 100 двойных черных дыр, образующихся в ядрах плотных скоплений звезд ежегодно. Эта модель также демонстрирует, где именно во Вселенной расположены эти двойные черные дыры, какое время назад произошло их слияние, а также массу каждой черной дыры. Как утверждают авторы, их модель дает лучшее соответствие данным наблюдений, по сравнению с моделями, в которых формирование пар черных дыр происходит вне скопления звезд.

Работа представлена на летнем собрании Американского астрономического общества, проходящем в Сан-Диего.

Источник

Физики во второй раз в истории науки зарегистрировали гравитационные волны

26 декабря 2015 г. в 3:38:53 UTC ученые наблюдали гравитационные волны – «рябь» пространства-времени – во второй раз.

Эти гравитационные волны были обнаружены при помощи двух детекторов обсерватории Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), расположенных соответственно в г. Ливингстон, штат Луизиана, и г. Хэнфорд, штат Вашингтон, США.

Гравитационные волны несут информацию о породившем их космическом источнике, а кроме того, они дают важные сведения о природе гравитации, которые не могут быть получены другими методами, и в новом исследовании физики приходят к выводу, что вновь обнаруженные гравитационные волны сформировались в последние моменты слияния двух черных дыр – массами 14 и 8 масс Солнца – с образованием одной массивной вращающейся черной дыры массой в 21 массу Солнца.

«Очень важно, что эти черные дыры оказались менее массивными, чем черные дыры при первом обнаружении гравитационных волн, - говорит Габриэла Гонсалес, представитель Научной коллаборации обсерватории LIGO и профессор физики и астрономии Университета штата Луизиана, США. – Из-за того, что они имеют меньшую массу, по сравнению с первым обнаружением, они проводят больше времени – примерно одну секунду – в полосе чувствительности детекторов. Это означает, что у нас появляется перспектива произвести в будущие годы подробную «перепись» черных дыр нашей Вселенной».

При этом столкновении, которое произошло примерно 1,4 миллиарда лет назад, количество энергии, эквивалентное примерно одной массе Солнца, было превращено в гравитационные волны. Обнаруженный сигнал исходил от черных дыр, совершающих последние 27 витков по орбите перед окончательным слиянием. Базируясь на временах прибытия сигналов – регистрация события ливингстонским детектором произошла за 1,1 миллисекунды до его регистрации хэнфордским детектором – может быть примерно определено положение источника сигналов, говорят ученые.

О первом обнаружении гравитационных волн было объявлено 11 февраля 2016 г., и это событие стало важной вехой в истории физики и астрономии: оно подтвердило имеющий большое значение прогноз теории относительности Эйнштейна и ознаменовало начало эпохи гравитационно-волновой астрономии.

Исследование, посвященное этому обнаружению, появилось в журнале Physical Review Letters.

Источник

Физик: сжатый свет поможет LIGO перешагнуть квантовый предел

МОСКВА, 16 июн – РИА Новости. Использование так называемого "сжатого света" поможет увеличить чувствительность гравитационной обсерватории LIGO и позволит ей обойти фундаментальные ограничения на точность измерений, налагаемые законами квантовой механики, считает профессор МГУ Сергей Вятчанин, участник коллаборации LIGO.

"Нулевые флуктуации вакуума, которые порождают шумы на LIGO, можно подавить, если ввести в этот канал так называемый сжатый свет, причем это сжатие должно производиться на низких частотах. Текущие расчеты показывают, что сжатый свет поможет нам снизить уровень помех на 10 децибел, однако пока удается достичь отметки лишь в 3-4 децибел", — пояснил Вятчанин.

В отличие от "обычного" света, который одновременно является электромагнитной волной и потоком частиц-фотонов, сжатый свет представляет собой упорядоченный "набор" фотонов, поведение которого объясняется квантовыми законами. Свет можно "сжать" при помощи нелинейно-оптических кристаллов — в них свет "расщепляется" на связанные пары фотонов, которые постепенно накапливаются внутри кристалла. Через некоторое время количество фотонов достигает критического значения, и они вылетают из кристалла в виде упорядоченного потока.

Принцип неопределенности Гейзенберга — фундаментальный закон квантовой механики — ограничивает точность измерения скорости и положения частиц. Сжатие света позволяет минимизировать эту неточность — принцип неопределенности превращается из неравенства в равенство, то есть сжатый свет позволяет максимально точно измерить один из двух параметров — его амплитуду или фазу.

По словам Вятчанина, источники сжатого света уже используются на LIGO в экспериментальном порядке, однако на текущий момент было достигнуто лишь небольшое улучшение в качестве сигнала. Тем не менее, российский физик уверен, что подобное обновление детектора позволит ему добраться до максимально возможной точности измерений, диктуемой принципом неопределенности, и, возможно, перешагнуть через него, однако сделать это будет не просто.

"Дело в том, что любое сжатие очень чувствительно к потерям, и любые оптические потери "убивают" его. Идет обучение, и если нам удастся получить высокое сжатие и сделать его частотно-зависимым, то тогда мы достигнем этой цели. Судя по публикациям, достичь нашей мечты – 10 децибел – вполне возможно, но это тяжелая инженерная задача", — продолжает ученый.

Как добавил Михаил Городецкий, коллега Вятчанина по коллаборации LIGO, сжатие света уже использовалось в поиске гравитационных волн на "младшем брате" американского LIGO, детекторе GEO600, построенном в германском Ганновере. Он обладает сравнительно низкой чувствительностью, однако благодаря использованию "сжатого света" точность его работы удалось повысить в несколько раз.

"GEO600 является полигоном для новых технологий для LIGO, и там регулярно работают с сжатым светом. Они подготовили "коробки" сжатого света для наших детекторов и на одном из них их работу уже опробовали. Путь к реализации этой идеи относительно короток", — заключает ученый.

Источник

Российские физики запустили первую "городскую" линию квантовой связи

МОСКВА, 16 июн – РИА Новости. Ученые и инженеры из Российского квантового центра запустили первую в стране полноценную линию квантовой защищенной связи. Первая передача криптографической информации по 30-километровой коммерческой линии связи, соединившей два здания Газпромбанка в Москве, состоялась 31 мая, сообщает пресс-служба РКЦ.

"Это наглядная иллюстрация того, как фундаментальная наука, квантовая физика приносит зримые технологические плоды. И квантовая криптографическая линия — только первая из них, мы разрабатываем и другие квантовые технологии, которые будут менять жизнь людей к лучшему", — заявил Руслан Юнусов, генеральный директор Российского квантового центра.

Феномен квантовой запутанности является основой современных квантовых технологий. Это явление, в частности, играет важную роль в системах защищенной квантовой связи – такие системы полностью исключают возможность незаметной "прослушки" из-за того, что законы квантовой механики запрещают "клонирование" состояния частиц света. В настоящее время системы квантовой связи активно разрабатываются в Европе, в Китае, в США.

Работа над системой квантовой связи в Российском квантовом центре была начата в 2014 году при поддержке Газпромбанка и Министерства образования и науки России. Инвестиции в проект составляют около 450 миллионов рублей.

Научным руководителем проекта стал профессор Александр Львовский. Позднее для осуществления этого проекта была создана компания QRate, которую возглавил Юрий Курочкин. Первый в России квантовый защищённый канал связи был построен между отделениями Газпромбанка на Коровьем валу и в Новых Черемушках.

Как рассказывал РИА Новости Юнусов в ноябре 2015 года, отличительным свойством российского пилотного проекта было то, что ученые используют не особые линии связи, изготовленные и собранные специально для передачи защищенной информации, как это делают их коллеги в Швейцарии, США и Китае, а обычные "городские" оптоволоконные линии.

"Принципиально важно, что канал был создан на основе стандартной телекоммуникационной линии, построенной из обычного оптоволоконного кабеля. Это значит, что наша технология может широко применяться на существующих сетях без переделок", — поясняет Юрий Курочкин, чьи слова приводит пресс-служба РКЦ.

Общая длина линии составила 30,6 километра, процент ошибок при передаче ключа не превышает 5%, что является очень хорошим показателем для сети в городских условиях. Газпромбанк, который вкладывал средства в этот проект, намерен в последующем использовать квантовую связь в своей работе.

"Задача повышения защиты банковских каналов связи, а также электронных средств платежей от злоумышленников становится все более актуальной во всем мире. Внедрение передовых технологий, реализованных РКЦ, позволяет противопоставить изощренным методикам киберпреступников самые высокие достижения науки. Начало практического применения квантовых изобретений в банковской отрасли служит лучшим подтверждением значимости РКЦ на передовой науки и техники", — добавил Дмитрий Зауэрс, заместитель председателя правления Газпромбанка.

Заинтересованность в использовании разработок РКЦ в сфере защищенной связи проявили и другие организации, в том числе и Сбербанк.

Источник

В Солнечной системе помимо Планеты 9 может существовать Планета 10

В попытке открыть предсказанную математически Девятую планету Солнечной системы ученые всего мира пытаются рассчитать её орбиту, используя для расчетов следы, оставленные небольшими небесными телами, движущимися за пределами орбиты Нептуна. Сегодня астрономы из Испании и Кембриджского университета, Соединенное Королевство, подтвердили новыми расчетами, что орбиты шести экстремальных транснептуновых объектов, которые в свое время послужили основанием для объявления о существовании Планеты 9, не так стабильны, как предполагалось.

В новом исследовании астрономы Карлос и Рауль де ла Фуэнте Маркос из Испании вместе с Сверре Дж. Аарсетом из Института астрономии Кембриджского университета попытались ответить на вопрос: как изменятся орбиты этих шести экстремальных транснепутновых объектов, в том случае, если Планета 9 действительно существует?

«Введя в математическую модель параметры орбиты, рассчитанной астрономами из Калифорнийского технологического института для Планеты 9, мы получили, что эти шесть экстремальных транснепутновых объектов будут двигаться по вытянутым, нестабильным орбитам», - отмечает Карлос де ла Фуэнте Маркос.

Согласно результатам этого нового исследования, предполагаемую орбиту Планеты 9 следует слегка скорректировать. Кроме того, результаты численного моделирования, проведенного авторами статьи, указывают на то, что более стабильной для Солнечной системы является конфигурация не с одной, а несколькими планетами, расположенными далеко за пределами орбиты Нептуна и находящимися во взаимном орбитальном резонансе.

«То есть, мы считаем, что помимо Планеты 9 в нашей планетной системе может присутствовать Планета 10, а, возможно, даже и Планета 11», - подытоживает испанский астроном.

Работа увидела свет в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters.

Источник

В межзвездном пространстве найдена хиральная молекула

Так же, как пара человеческих ладоней, некоторые органические молекулы существуют в двух формах, являющихся зеркальными отражениями друг друга – химическое свойство, известное как хиральность. Молекулы, обладающие этим свойством, имеют большое значение для биологии, и они были обнаружены в составе вещества метеоритов на поверхности Земли и в веществе комет Солнечной системы. Однако до сих пор ни одна такая молекула не была найдена в межзвездном пространстве.

В новой работе команда исследователей во главе с Бреттом МакГайром из Национальной радиоастрономической обсерватории США при помощи высокочувствительных радиотелескопов открыла первую органическую хиральную молекулу сложного строения в межзвездном пространстве. Эта молекула, пропиленоксид (CH3CHOCH2), была обнаружена близ центра Галактики внутри гигантского звездообразовательного облака из пыли и газа, известного как Стрелец B2.

Основная часть работ по этому исследованию была выполнена при помощи телескопа Грин Бэнк Национального научного фонда США, расположенного в штате Западная Вирджиния, в рамках обзора неба Prebiotic Interstellar Molecular Survey. Дополнительные наблюдения были проведены при помощи радиотелескопа Паркс, находящегося на территории Австралии.

Сложные органические молекулы формируются в межзвездных облаках, подобных облаку Стрелец B2, двумя разными способами. По первому способу образование молекул происходит при столкновениях частиц непосредственно в газовой фазе. Таким путем могут образовываться самые простые молекулы, однако для получения более сложных молекул требуется поверхность, и ученые считают, что образование и рост таких молекул происходят на поверхности частиц пыли, покрытых льдом. После образования на поверхности ледяной корочки сложной молекулы, происходит её испарение в космическое пространство.

Исследование опубликовано в журнале Science и представлено на собрании Американского астрономического общества, проходящем в Сан Диего, штат Калифорния.

Источник

Небольшие звезды могут наносить мощный «рентгеновский удар» по своим планетам

Молодые звезды, менее массивные, чем Солнце, могут высвобождать потоки рентгеновского излучения, которые значительно сокращают продолжительность существования протопланетных дисков, окружающих эти звезды. Эти результаты были получены в результате нового исследования, в котором была изучена группа близлежащих звезд при помощи космической рентгеновской обсерватории НАСА «Чандра» и других телескопов.

Исследователи во главе с Джоэлем Х. Кастнером из Рочестерского технологического института, США, обнаружили доказательство того, что мощное рентгеновское излучение, испускаемое некоторыми молодыми звездами ассоциации TW Гидры, которые находится в среднем на расстоянии 160 световых лет от Земли, разрушило диски из пыли и газа, окружающие эти звезды. Средний возраст этих звезд составляет всего лишь 8 миллионов лет, что совсем немного, по сравнению с возрастом Солнца, составляющим 4,5 миллиарда лет.

Еще одним отличием исследованных в новой работе звезд от Солнца является их масса. Звезды ассоциации TW Гидры, которые были изучены авторами статьи, имеют массы, не превышающие половины массы Солнца, и излучают меньше света. В ходе анализа все исследуемые звезды были разбиты на две группы, в первую из которых вошли объекты с массами от одной трети до половины массы Солнца, а во вторую группу попали звезды, масса которых составляет порядка одной десятой массы Солнца. Сравнение двух этих групп звезд показало, что более массивные звезды характеризуются более мощным рентгеновским излучением, которое с большей вероятностью приводит к уничтожению звездой собственного протопланетного диска, чем в случае менее массивных звезд из второй группы.

В последнее время астрономы в поисках экзопланет все больше внимания обращают на тусклые, небольшие звезды, в обитаемых зонах которых также могут находиться потенциально обитаемые планеты.

Исследование появилось на сервере предварительных научных публикаций arxiv.org.

Источник

Кеплер-1647b: Открыта крупнейшая планета, обращающаяся вокруг двойной звезды

В новом исследовании астрономы из Центра космических полетов им. Годдарда НАСА и Государственного университета Сан-Диего, оба научных учреждения США, при помощи космического телескопа «Кеплер» обнаружили новую планету, движущуюся по орбите вокруг сразу двух звезд, как знаменитая планета Татуин из киноэпопеи «Звездные войны».

При проведении наблюдений ученые при помощи космического телескопа «Кеплер» фиксируют изменение светимости звезды при прохождении перед ней небесного тела, которое может оказаться планетой. После того как планета-кандидат обнаружена, исследователи применяют современные компьютерные программы, позволяющие установить, действительно ли найденный объект является планетой. Лоренс Дойл, один из соавторов работы и астроном из института поиска внеземного разума SETI, заметил транзит этой планеты ещё в 2011 г. Однако для подтверждения транзита, а также того, что его причиной стало прохождение планеты перед двойной звездой, потребовались дополнительные данные и несколько лет на их анализ. Сеть астрономов-любителей KELT Follow-Up Network предоставила членам исследовательской команды дополнительные наблюдательные данные, которые помогли ученым оценить массу планеты.

Кеплер-1647b находится на расстоянии порядка 3700 световых лет от нас, и её возраст составляет около 4,4 миллиарда лет, то есть он почти такой же, как у Земли. Родительские звезды планеты находятся в направлении созвездия Лебедя и близки по размерам к Солнцу, при этом одна из звезд чуть больше, а другая – чуть меньше нашей звезды. Радиус и масса планеты примерно такие же, как у Юпитера, что делает планету Кеплер 1647b самой крупной планетой, когда-либо обнаруженной на орбите вокруг двойной звезды. Орбитальный период планеты составляет 1107 дней (3 года), при этом такое большое значение орбитального периода также является рекордным для подтвержденной экзопланеты, обнаруженной транзитным методом.

Исследование вышло в журнале Astrophysical Journal; главный автор работы Веселин Костов из Центра им. Годдарда.

Источник

Таинственное греческое устройство оказалось астрономическим компьютером

Благодаря накопленному в течение десяти последних лет технологическому опыту в получении изображений использование древнего устройства под названием Антикитерский механизм теперь получило подтверждение. Это устройство, которое было обнаружено свыше одного столетия назад на месте древнего кораблекрушения близ греческого острова Андикитера, использовалось древними в качестве астрономического компьютера.

Археологи уже давно подозревали, что это устройство было связано с астрономией, однако большая часть надписей на этом инструменте была выполнена неразборчиво, что оставляло неразрешенными некоторые вопросы. Однако тщательный анализ, проводившийся в течение примерно десятилетия с использованием высокотехнологичных методов сканирования, позволил восстановить значительную часть текста.

На древнем, искореженном корпусе Анкитерского механизма начертано примерно 14000 символов. Со времени открытия этого устройства, состоявшегося свыше 100 лет назад, лишь очень небольшая часть текста была читаема, всего лишь несколько сотен символов. Эти буквы намекали на астрономическое использование устройства, однако подробности ускользали от исследователей.

Теперь команда ученых во главе с Майком Эдмундсом из Кардиффского университета, Соединенное королевство, занимающаяся этой проблемой, подтверждает, что механизм представляет собой астрономический календарь. Он показывает положение планет, положение Солнца и Луны в зодиакальном круге, фазы Луны, а также позволяет предсказывать затмения.

Согласно результатам команды этот предмет представлял собой инструмент обучения или своего рода путеводитель по галактике для философа.

Источник

Плутон – гигантская космическая «лавовая лампа», выяснили астрономы

Подобно тому, как это происходит внутри замысловатого светильника, называемого «лавовой лампой», обширные участки ледяной поверхности Плутона обновляются в конвективном процессе, выяснили ученые.

Объединив компьютерные модели с данными по топографии и химическому составу поверхности Плутона, полученными космическим аппаратом НАСА «Новые горизонты» прошлым летом, члены научной команды этой миссии смогли определить глубину слоя твердого льда из азота на территории, лежащей в границах «сердца», отчетливо различимого на снимках поверхности карликовой планеты и представляющего собой обширную равнину, которая получила неофициальное название равнины Спутник. Кроме того, ученые смогли установить, насколько быстро происходит движение этих льдов.

При помощи современных методов компьютерного моделирования ученые миссии во главе с Уильямом МакКинноном из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, США, показали, что поверхность равнин Спутник покрыта ледяными, постепенно перемещающимися конвективными «ячейками», составляющими 15-50 километров в диаметре, возраст которых не превышает одного миллиона лет.

МакКиннон и его коллеги считают, что форма этих ячеек обусловлена медленной тепловой конвекцией льда из азота, доминирующего на равнинах Спутник. Согласно построенной ими модели твердый азот постепенно погружается в слой находящей под ним жидкости на глубину порядка нескольких километров, но по мере погружения разогревается за счет тепла, выделяемого в недрах Плутона, и вновь всплывает наверх. Продолжительность такого цикла согласно расчетам, проведенным авторами работы, составляет порядка 500000 лет.

Эти находки позволяют глубже понять необычную геологическую активность Плутона и, возможно, других подобных ему объектов, находящихся на краю нашей Солнечной системы.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Источник

Марсианский ровер НАСА нового поколения может получить винтокрылого «помощника»

НАСА рассматривает возможность отправки миниатюрного вертолета-разведчика вместе с строящимся в настоящее время марсианским ровером «Марс 2020».

Этот вертолет, предназначающийся, в первую очередь, для демонстрации технологии, станет первым транспортным средством, «покорившим» разреженную атмосферу Красной планеты.

Осуществить полет вертолета на Марсе сложнее, чем на Земле, так как атмосферное давление на этой планете составляет лишь один процент от давления атмосферы Земли. Это означает, что для подъема аппарата его требуется оснастить винтом с лопастями большей площади по отношению к размерам фюзеляжа.

Марсианский вертолет, тестируемый в настоящее время в Лаборатории реактивного движения НАСА, США, представляет собой по форме кубик весом один килограмм и размером с небольшую шкатулку, оснащенный винтом, при этом размах лопастей винта составляет один метр.

НАСА предполагает использовать этот вертолет, питаемый солнечной энергией и оснащенный камерой типа GoPro, для разведки местности и снижения трудоемкости процесса выбора оптимальных маршрутов для ровера. Емкости источника питания вертолета должно хватать на совершение каждый день нескольких вылетов продолжительностью 2-3 минуты, за которые вертолет преодолевает дистанцию порядка 500 метров.

НАСА рассчитывает, что введение в состав новой миссии этого вертолета позволит увеличить расстояние, проходимое вездеходом за день, до трех раз, по сравнению с тем расстоянием, которое ровер проходил бы за день в том случае, если команда ровера ориентировалась при разработке маршрутов движения аппарата лишь на снимки, сделанные при помощи его бортовых камер и камер марсианских орбитальных аппаратов.

Источник

© Vadim Sadovski | Shutterstock.com

Источник

Взрывы сверхновых звезд назвали причиной появления рака

Международная группа астрономов и физиков определила возможное влияние на Землю со стороны двух сверхновых, вспыхнувших два миллиона лет назад поблизости от Солнечной системы. По мнению ученых, это могло привести к изменению поведения животных и предков людей, а также увеличить уровень заболеваемости раком. Препринт статьи опубликован на сайте arXiv.org. Об исследовании рассказал New Scientist.

Недавние астрофизические исследования подтвердили, что примерно от 1,7 до 8,7 миллиона лет назад на расстоянии в 100 парсеков от Земли взорвались две крупные звезды. В результате космической катастрофы нашу планету обдало радиоактивным излучением и веществом, что оставило следы в виде изотопов железа-60 на морском дне и в лунных породах. Сверхновые не привели к массовому вымиранию, однако ученые решили выяснить, как именно взрывы могли повлиять на жизнь.

Астрономы считают, что самое существенное воздействие мог оказать видимый свет. Сверхновые бывают очень яркими, затмевая все остальные звезды в родной галактике. Однако в данном случае вспыхнувшие звезды были сравнимы с полной Луной и освещали ночное небо в течение одного года. Это не могло не сказаться на тех животных, что привыкли ориентироваться по свету от естественного спутника Земли. Жизнь многих насекомых, включая спаривание, размножение, откладывание яиц и поиск пищи, зависит от лунного освещения. Также сверхновые могли повлиять на циркадные ритмы и поведение Homo erectus — предка человека.

Ученые также подсчитали, что радиационный фон Земли мог увеличиться в три раза, что могло увеличить частоту заболеваемости раком у Homo erectus. Однако это влияние, по мнению специалистов, не должно было быть сильным, поскольку на Земле в настоящее время есть населенные места, где фон в 20 раз превышает средний мировой показатель. По словам экспертов, беспокоиться следовало бы только в том случае, если бы эта цифра была в 1000 раз больше.

Тем не менее ученые признают, что при сверхновых возникает проникающая радиация из потоков мюонов — высокоэнергетических частиц. Годовая доза такого излучения сравнима с одной процедурой компьютерной томографии, что может увеличить вероятность возникновения лейкемии и опухолей головного мозга.

Источник