Новости науки

Астрономы, используя рентгеновскую обсерваторию НАСА «Чандра», показали, что множественные извержения, происходящие на сверхмассивной черной дыре на протяжении 50 миллионов лет, изменили космические окрестности центра группы галактик.

Ученые изучили историю извержений, происходящих на черной дыре, наблюдая группу галактик NGC 5813, находящуюся на расстоянии примерно в 105 миллионов световых лет от Земли. Эти наблюдения, проведенные при помощи обсерватории «Чандра», стали самыми продолжительными из когда-либо проводившихся наблюдений группы галактик, продлившись в общей сложности чуть больше недели. Данные, полученные «Чандрой», представлены на этом новом комбинированном снимке в сиреневом цвете; данные наблюдений в оптическом диапазоне представлены в красном, зеленом и синем цветах.

Группы галактик обычно содержат не более 50 галактик, окруженных гигантской оболочкой из горячего газа, излучающего в рентгеновском диапазоне.

Международная группа астрономов во главе со Скоттом Рэндаллом изучала историю выбросов черной дыры, находящейся в одной из центральных галактик группы галактик NGC 5813, наблюдая полости, вырезанные джетами, производимыми этой черной дырой, в окружающем её газе. Эти полости, похожие на гигантские пузыри, возникают при движении высокоскоростного джета через пространство и представляют собой, по сути, ударные волны. В ходе проведенных исследований ученые выяснили, что черная дыра группы галактик NGC 5813 испустила два джета полностью и в настоящее время испускает третий джет. Испускание сразу трех джетов одной черной дырой нетипично для групп галактик, для которых до настоящего времени было зафиксировано не более чем по две пары джетов на одну сверхмассивную черную дыру, лежащую близ центра группы галактик.

Более подробное изучение наблюдаемых полостей позволило исследователям рассчитать скорость движения турбулентных потоков в горячем газе внутри этих образований, которая оказалась равной 258000 километров в час.

Исследование было опубликовано в журнале The Astrophysical Journal.

Источник

Считается, что вокруг многих из черных дыр находятся аккреционные диски, состоящие из материи, «захваченной» действием гравитации черной дыры и приближающейся по спиральной траектории к её горизонту событий. Сверхкритические аккреционные диски (СКАДы) — это диски, скорость аккреции массы в которых настолько велика, что включающая такой аккреционный диск система превосходит предел Эддингтона, устанавливающий максимально возможную светимость небесного тела при условии равенства сил «расталкивающего» давления света и сил гравитации. Диски с большими массами, светимость которых превышает предел Эддингтона, испускают экстремально мощные звездные ветра из своих внешних оболочек.

Единственный известный в нашей галактике Млечный путь объект со сверхкритическим аккреционным диском называется SS 433 и представляет собой крайне необычную затменную двойную звезду. Основным объектом системы является, по всей вероятности, черная дыра. Вторая компонента системы более всего похожа на звезду спектрального класса А, судя по её спектральным характеристикам. Эта звезда-компаньон теряет свою массу, перетекающую постепенно на аккреционный диск черной дыры.

В новом исследовании группа астрономов из России и Японии во главе с Сергеем Фабрика из Специальной астрофизической обсерватории РАН, Российская Федерация, сравнили оптические спектры ряда сверхярких рентгеновских источников со спектром системы SS 433 и пришли к выводу, что сверхяркие рентгеновские источники, светимости которых в рентгеновском диапазоне составляют порядка 10^40 эрг/с, должны образовывать однородный класс объектов, имеющих вокруг себя СКАДы.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Physics.

Источник

Известно, что планеты с вулканической активностью являются лучшими кандидатами для существования жизни, чем планеты, на поверхности которых не протекают вулканические процессы. В настоящее время выпускники Вашингтонского университета, США, предложили метод обнаружения вулканической активности в атмосферах экзопланет, то есть планет, находящихся за пределами Солнечной системы, когда они совершают транзит, или прохождение перед родительской звездой.

Вулканизм является ключевым фактором при оценке потенциальной обитаемости планеты. Причина этого состоит в том, что выделение вулканических газов помогает планете поддерживать на своей поверхности умеренные, благоприятные для биологической жизни температуры, и регулирует состав атмосферы, осуществляющей циклический обмен газами, такими как диоксид углерода, с веществом мантии планеты.

Главный автор нового исследования Амит Мизра, получившая сразу после публикации докторскую степень, сказала, что начало этому проекту было положено на семинаре по астробиологии, проходившем в Вашингтонском университете, на котором один из профессоров задал вопрос о том, каким образом возможно обнаружить тектонику плит — движение и взаимодействие гигантских плит коры планеты — на внесолнечных планетах.

Команда выпускников Вашингтонского университета попыталась найти решение поставленной задачи, предположив связь между числом вулканических извержений на планете, происходящих обычно на стыке плит коры планеты, и вероятностью существования на планете тектоники плит, однако такая корреляция оказалась довольно слабой. Вместо этого команда, разработавшая в ходе своих поисков эффективные методы определения вулканических газов в атмосферах экзопланет, предложила использовать эти методы для оценки вулканической активности на планете, которая является значимым фактором, определяющим потенциальную пригодность планеты к существованию жизни на её поверхности.

Исследование было опубликовано в журнале Astobioigy.

Источник

Вчера, 8 июня, агентство НАСА опубликовало новое видео, на котором представлена Церера во всей ее красе. Видео вовлекает зрителя в удивительный мир карликовой планеты, позволяет совершить пролет вокруг нее, а также рассмотреть кратеры на ее поверхности.  Видео было создано с использованием 80 снимков, сделанных космическим аппаратом Dawn агентства НАСА. По словам сотрудников НАСА, часть из этих фотографий была снята с первой орбиты картографирования аппарата Dawn, находящейся на высоте 13 600 км. Остальные снимки были сделаны с расстояния 5 100 км от поверхности Цереры.  «Мы использовали трехмерную модель местности, созданную на основе полученных ранее изображений», - говорится в заявлении Ральфа Емана (Ralf Jaumann), члена команды миссии Dawn из немецкого Аэрокосмического центра в Берлине. «С течением времени по мере приближения космического аппарата к поверхности Цереры снимки будут становиться все более детализированными». Стоимость миссии Dawn оценивается в 466 млн. долларов. Космический аппарат был запущен в сентябре 2007 года. Цель миссии состоит в изучении Весты и Цереры – двух крупнейших объектов в главном поясе астероидов между Марсом и Юпитером. Церера достигает 950 км в диаметре, в то время как Веста – 330 км. Два космических тела являются «кирпичиками», оставшимися со времен периода формирования планет Солнечной системы. В ходе миссии Dawn ученые надеются лучше понять раннюю историю Солнечной системы. Этим объясняется и название миссии, которое в переводе означает «Рассвет».  С июля 2011 года по сентябрь 2012 космический аппарат Dawn исследовал астероид Веста, а в марте этого года вышел на орбиту Цереры. Между тем Dawn стал первым космическим аппаратом, побывавшим на орбите карликовой планеты, а также первым космическим аппаратом, исследовавшим сразу два небесных тела за пределами системы Земля-Луна.  3 июня аппарат Dawn достиг второй научной орбиты Цереры, которая находится на высоте 4 400 км над карликовой планетой. На ней аппарат пробудет до конца месяца. После этого зонд, двигаясь вниз по спирали, опустится на орбиту, расположенную на высоте 1450 км, а затем приблизится к Церере на расстояние 375 км. Миссия Dawn завершится в июне 2016 года.

Источник

Исследователи из Брауновского университета, США, использовали спутниковые данные для обнаружения залежей стекла, расположенных внутри ударных кратеров на Марсе. И хотя это стекло формировалось в раскаленных условиях мощных взрывов, вызываемых столкновениями космических тел с поверхностью Марса, однако ученые считают, что существует реальный шанс обнаружить в этом стекле следы присутствия былой жизни на Красной планете.

На протяжении последних нескольких лет несколько исследовательских групп показали, что на Земле древние биомолекулы могут сохраниться в стекле, образовавшемся в результате падений метеоритов на поверхность планеты. Так, в одном из исследований, возглавляемом геологом из Брауновского университета Питером Шульцем и опубликованном в прошлом году, были обнаружены органические молекулы и даже частицы растений, заключенные в стекле, сформировавшемся в результате древнего падения на поверхность Земли космического тела. Тогда Шульц предположил, что подобные процессы могли «законсервировать» в застывшем стекле биомолекулы, если таковые присутствовали на поверхности планеты на момент взрыва.

В новом исследовании, возглавляемом Кевином Канноном, обладателем ученой степени доктора философии и сотрудником Брауновского университета, ученые обнаружили на Марсе значительные количества стекла, сконцентрированного в центральных пиках крупных кратеров. Для обнаружения этих застывших расплавов ученые использовали данные, полученные при помощи спектрометра Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM), установленного на космическом аппарате НАСА Mars Reconnaissance Orbiter. Так как стекло не характеризуется явно выраженными спектральными особенностями, ученым пришлось сравнивать полученные при помощи марсианского зонда спектры с модельными спектрами, снятыми с образцов стекол, выплавленных в лабораторных печах.

Исследование вышло в журнале Geology.

Источник

Ученый Ник Тинбай из Бристольского университета в Великобритании придумал новый способ измерения сейсмических волн под поверхностью Марса. Для этого он решил использовать данные о столкновениях с метеоритами. В своей статье, опубликованной в журнале Icarus, он описывает саму идею, а также то, как она может помочь ученым приподнять завесу тайны над недрами Красной планеты.

Несмотря на многие годы исследования Марса, ученые до сих пор не знают, что лежит под его поверхностью. Науке известно, что в прошлом планета имела магнитное поле. Однако все остальное является лишь догадками. Мы даже не знаем наверняка, что ядро Марса находится в расплавленном состоянии. Некоторые исследователи полагают, что подобно нашей Земле, Марс может иметь тектонические плиты. Если это действительно так, то на Красной планете могут происходить «марсотрясения». 

Чтобы определить внутреннее строение и состав Красной планеты агентство НАСА в следующем году планирует запустить миссию InSight, в рамках которой на Марс будет доставлен исследовательский посадочный аппарат. Его старт запланирован на март. Цель зонда будет заключаться в прослушивании толчков. Если таковые будут зарегистрированы, это даст более глубокое представление о внутренней структуре Марса. Однако один зонд не в состоянии отследить источник возбуждения колебаний – для триангуляции потребуется три сейсмометра. В своей статье Тинбай предлагает специалистам НАСА отыскать и измерить сейсмическую активность, вызванную воздействием метеоритов. 

Ученый считает, что обнаружив кратеры от новых ударов метеоритов с помощью орбитальных зондов, ученые могли бы выявить сейсмическую активность, которая была вызвана этим воздействием. Для этого ученый предлагает сравнить временные отметки. По мнению Тинбая, это поможет исследователям узнать больше о том, что лежит под поверхностью Красной планеты. Так они смогут определить, где находился источник, не производя триангуляцию. 

Тинбай признает, что в большинстве случаев сейсмическая активность, вызванная воздействием метеоритов, практически незаметна. Но в то же время ученый отмечает, что на Марсе очень тихо (нет шума, производимого растительностью или антропогенными источниками). В виду этого должна быть возможность не только обнаружить незначительные толчки, но также, анализируя их, узнать больше о материале, который находится под марсианской поверхностью.

Источник

Некоторая часть «наиболее удачливых» звезд в спиральных галактиках принадлежит к великолепным скоплениям молодых звезд, однако другая, большая часть звезд блуждает по галактике в одиночестве или с одним-двумя компаньонами. В новом исследовании, проведенном группой астрономов во главе с Анджелой Адамо, сообщается о том, что шансы звезды «родиться» в составе звездного скопления определяются её близостью к центру галактики.

В своей работе исследователи нанесли на карты тысячи звездных скоплений, расположенных в очаровательной спиральной галактике с перемычкой под названием М83 (на рисунке), которая находится на расстоянии в 15 миллионов световых лет от Земли. Анализ составленных карт показал, что процент молодых звезд, находящихся в составе скоплений, убывает по мере движения от «городского центра» к «спальным районам» галактики. Так, на расстоянии четыре тысячи световых лет от центра галактики М83 19 % молодых звезд принадлежат к звездным скоплениям, в то время как на расстоянии 13000 световых лет от центра галактики в составе скоплений находятся лишь 7 % молодых звезд.

Исследователи считают, что эта зависимость может объясняться тем, что во внутренних областях галактического диска повышена плотность молекулярного газа, и это увеличивает вероятность формирования звездных скоплений.

М83 стала первой галактикой, в которой астрономы обнаружили эту закономерность, однако вполне вероятно, что и в других спиральных галактиках будет наблюдаться похожая картина — включая нашу галактику Млечный путь, единственную галактику Вселенной, на которую мы не можем взглянуть снаружи.

Исследование появилось на сайте предварительных научных публикаций arxiv.org и было представлено к публикации в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Источник

Следующая миссия, которая будет отправлена на Марс, будет включать более «умный» ровер, способный принимать большее число самостоятельных решений при отсутствии инструкций с Земли. Инженеры ищут пути автоматизации ряда шагов по принятию решений роверами и орбитальными аппаратами, которые смогут значительно увеличить качество собираемых техникой научных данных.

«Есть много ситуаций, в которых роверу будет полезно принять пару «самостоятельных» решений», — сказал инженер-исследователь Дэвид Томсон из Лаборатории реактивного движения НАСА в интервью журналу Astrobiology Magazine.

Томсон является руководителем проекта TextureCam Intelligent Camera Project — разрабатываемой НАСА системы для автоматизации научных исследований.

Хотя инструмент TextureCam поможет роверу или орбитальному аппарату производить более эффективный отбор научных данных, отправляемых на Землю, Томсон подчеркивает, что устройство не способно заменить собой ученого-человека.

Инструмент TextureCam автоматизирует самые простые этапы геологического анализа снимка, в числе которых поиск идеальных для исследования жил минерала в массиве материнской породы или остановка для изучения интересного геологического пласта. Томсон сравнивает возможности своего инструмента с возможностями пятилетнего ребенка, который неспособен произвести полноценное научное исследование, но может отличить камень со слоистой структурой от одноцветных камней.

Значительное число использованных при создании системы TextureCam технологий было впервые разработано в частном секторе. Искусственный интеллект и распознавание образов используются во многих смартфонах и на специальных веб-сайтах, предназначенных для распознавания поз человеческого тела.

Источник

Экзопланеты, физика плазмы и рентгеновская Вселенная стали темами, выбранными Европейским космическим агентством для четвертой по счету миссии среднего класса, запуск которой в космос запланирован в рамках научной программы Cosmic Vision агентства на 2025 г.

Следуя рекомендациям комитета экспертов, Альваро Хименес, директор научных программ ЕКА, принял решение, согласно которому три проекта-кандидата, представленные учеными на конкурс проектов для будущей миссии М4, подлежат дальнейшему рассмотрению экспертной комиссией. Эти проекты носят названия: Atmospheric Remote-Sensing Infrared Exoplanet Large-survey (Ariel), Turbulence Heating ObserveR (Thor) и X-ray Imaging Polarimetry Explorer (Xipe).

«Выбор этих трех изумительных проектов для дальнейшего изучения станет важным этапом в поддержании агентством своего долгосрочного присутствия в космосе», — говорит профессор Хименес.

«Каждый из этих проектов направлен на решение ряда важных научных проблем, связанных с определением нашего места во Вселенной».

Проект Ariel предполагает анализ атмосфер примерно 500 планет, обращающихся вокруг близлежащих звезд, для установления их химического состава и определения физических условий. Эти результаты помогут ученым глубже понять процессы формирования планет в контексте нашей Солнечной системы.

Миссия Thor призвана решить фундаментальную проблему в физике космической плазмы, связанную с нагревом плазмы и последующим рассеянием энергии. Планируется, что этот космический аппарат будет обращаться вокруг Земли и наблюдать особенности взаимодействия солнечного ветра с магнитным полем Земли.

Это исследование также призвано пролить свет на механизмы поведения плазмы в турбулентных условиях, что поможет лучше понять ключевые взаимодействия между планетами и их родительскими звездами.

Миссия Xipe будет анализировать рентгеновское излучение, идущее от высокоэнергетических источников, таких как сверхновые, галактические джеты, черные дыры и нейтронные звезды, что поможет лучше понять поведение материи в таких экстремальных условиях.

Эта миссия станет первой обсерваторией, чувствительности которой будет достаточно, чтобы производить измерения поляризации этих источников в высоком разрешении. Такие измерения открывают качественно новые возможности для изучения высокоэнергетической Вселенной.

Эти три проекта-кандидата были выбраны из 27 предложений, поступивших от представителей научного сообщества для участия в конкурсе проектов, объявленном ЕКА в прошлом году.

Источник

Студент-физик Лоуренс Чеюк, один из авторов работы, настраивает лазерную оптику / SciTech Daily

Учёные-физики из Массачусетского технологического института (MIT) построили первый в мире фермионный микроскоп. Охлаждаемые в эксперименте с помощью двух лазеров с различными длинами волн, атомы калия 40K переходят на всё более низкие энергетические уровни. При этом фермионы испускают фотоны, которые улавливаются микроскопом и дают картинку.

Источник

Если люди захотят однажды колонизировать Красную планету, то перхлораты, которые используются на Земле как средство для лечения щитовидной железы и добавка к ракетному топливу, могут представлять собой серьезную угрозу для здоровья марсианских пионеров.

Поэтому в декабре прошлого года в Исследовательский центр Эймса НАСА, расположенный в штате Калифорния, США, были приглашены два исследователя из Техасского технологического университета для обсуждения угроз, которые могут представлять перхлораты для здоровья человека, а также вариантов полезного использования этого химического соединения.

Исследователи из Техаса занимаются проблемами, связанными с перхлоратами, уже многие годы, сказал Тодд Андерсон, один из участников декабрьских дискуссий и временный директор Института окружающей среды и здоровья человека. После обнаружения этого соединения в молоке и проведения ряда исследований, посвященных влиянию перхлората на окружающую среду, Тодд и его коллеги выпустили книгу под названием «Экотоксикология перхлоратов» (Perchlorate Ecotoxicology).

Андерсон и другие ученые обнаружили, что на Земле перхлорат образуется в атмосфере в результате естественных процессов, когда озон реагирует с хлором. Затем образовавшееся соединение опускается на поверхность Земли, где разлагается бактериями.

Однако в засушливых областях нашей планеты, таких как Южные Равнины Техаса, полезные бактерии, разлагающие перхлораты, отсутствуют по причине слишком жестких условий окружающей среды. Поэтому соли накапливаются на земле год за годом. Сельскохозяйственное орошение земель приводит к тому, что растворенное в воде соединение просачивается в почву и достигает грунтовых вод. Повышенное содержание перхлората в грунтовых водах может представлять угрозу для здоровья людей, которые используют грунтовые воды для питья.

На Марсе концентрации перхлоратов в тысячи раз больше, чем на Земле. Происхождение этих солей на Красной планете до сих пор остается для ученых загадкой. Возможно, перхлораты сформировались в атмосфере Марса миллиарды лет назад, ещё до того, как Красная планета утратила свою атмосферу, но также не следует исключать и версию, предполагающую образование перхлоратов на поверхности планеты постепенно, под действием солнечной радиации, объяснили участники семинара.

Источник

Представьте себе, каково это — пытаться составлять карту собственного дома, не выходя из своей комнаты. Пожалуй, придется заглянуть в другие комнаты через двери или выглянуть в коридор. Но и в этом случае стены дома все же помешают вам увидеть всю картину целиком.



Поэтому и работа по составлению карты нашей галактики Млечный путь с Земли, находящейся на расстоянии примерно в две третьих радиуса галактики от галактического центра , оказывается настолько же сложной. Облака пыли, находящиеся в нашей галактике, блокируют нам вид на звезды галактики. На сегодняшний день исследователи составили довольно подробную карту спиральной структуры Млечного пути , однако, подобно разведчикам, исследующим новую территорию, они продолжают терпеливо и скрупулезно наносить на эту карту все новые и новые космические объекты.



Недавно исследователи взяли на вооружение новый метод составления карт , позволяющий воспользоваться научными данными, предоставленными миссией НАСА Wide-field Infrared Survey Explorer, или WISE. Используя КА WISE, команда астрономов во главе с Денилсо Камарго из Федерального университета Рио-Гранде-ду-Сул, Бразилия, открыла более 400 закрытых облаками пыли от наблюдений областей с высокой звездообразовательной активностью, которые лежат вдоль спиральных рукавов нашей галактики. Семь из этих «звездных колыбелей», находящихся в рукавах Персея, Стрельца и Внешнем рукаве Млечного пути, описаны в новой работе.



Эта научная работа опубликована онлайн в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Источник

Снимки высокого разрешения, полученные при помощи космического телескопа «Хаббл», подтверждают, что три сверхновые, открытые несколько лет назад, взрываются в темной пустоте межгалактического пространства, будучи вытолкнутыми прочь из родительских галактик за миллионы и миллиарды лет до взрывов.

Большинство сверхновых происходят внутри галактик, содержащих сотни миллиардов звезд, одна из которых может взорваться раз в столетие в расчете на одну галактику.

Однако эти «одинокие» сверхновые были обнаружены между галактиками в трех крупных скоплениях галактик, каждое из которых включает несколько тысяч галактик. Ближайшие «звездные соседи» этих сверхновых находятся от них на расстоянии примерно в 300 световых лет, что примерно в 100 раз больше расстояния от Солнца до ближайшей к нему звезды Проксимы Центавра, которое оценивается в 4,24 светового года.

Эти одинокие звезды напомнили главному автору нового исследования Мелиссе Грэхэм из Калифорнийского университета в Беркли, доктору философии и страстной любительнице научной фантастики, о вымышленной звезде Триал, фигурирующей в рассказе писателя-фантаста Иэна Бэнкса под названием «По ту сторону тьмы». Триал лежит на расстоянии в миллионы световых лет от любой другой звезды, и у одной из обитаемых планет её системы на ночном небе нет почти ни одной звезды.

Впрочем, любые планеты, которые могли существовать в системах этих трех «одиноких» звезд, были, вне всякого сомнения, уничтожены при взрывах сверхновых, хотя до этих взрывов ночное небо на планетах могло быть столь же беззвездным, что и небо планеты Гольтер, сказала Грэхам. Плотность звезд в межгалактическом пространстве до миллиона раз меньше, чем плотность звезд, лежащих внутри галактик.

Работа была опубликована в журнале The Astrophysical Journal.

Источник

Что если ваш доктор скажет вам, что вы весите от 50 до 200 килограммов? Используя самые простые домашние весы, вы получили бы более точный результат. Однако есть пациент, который не может использовать для взвешивания домашние весы — это наша галактика Млечный путь. Даже несмотря на то, что сегодня мы имеем возможность проникнуть взглядом в самые потаенные глубины Вселенной, однако вес нашей галактики до сих пор определен лишь с погрешностью не менее 300 %. В новом исследовании ученые с Факультета астрономии Колумбийского университета, США, разработали новый метод, позволяющий дать более точную оценку массы Млечного пути.

Международная команда астрономов, возглавляемая исследователем из Колумбийского университета Андреасом Купером, использовала звезды, которые находятся за пределами диска Млечного пути и обращаются вокруг нашей галактики, формируя в процессе своего орбитального движения структуры, напоминающие потоки, для определения массы Млечного пути с высокой точностью. Анализируя наблюдаемые колебания плотности звездного потока, создаваемого шаровым звездным скоплением Паломар 5, исследователи при помощи суперкомпьютера Yeti Колумбийского университета рассчитали массу Млечного пути в границах сферы радиусом 60000 световых лет, которая оказалась равной 210 миллиардам солнечных масс с погрешностью примерно в 20 %.

В своей работе команда также показала, что потоки звезд, формируемые постепенно распадающимися шаровыми звездными скоплениями, могут быть использованы не только для определения массы Млечного пути, но и для определения положения Солнца в пределах нашей галактики.

Результаты исследования появились в журнале The Astrophysical Journal.

Источник

С момента открытия Плутона интерес ученых к самому дальнему родственнику Земли не ослабевает, и сегодня они близки к тому, чтобы раскрыть тайны этой карликовой планеты. 

В исследовании, опубликованном в сегодняшнем выпуске журнала Nature, описывается Плутон и его спутники. Крупнейшим из них является Харон. В последнее время исследователи все чаще склоняются к мнению, что Плутон и Харон являются не планетой и спутником, а двойной планетарной системой. Остальные четыре луны — Стикс, Никта, Кербер и Гидра — вращаются вокруг этой пары. В работе приведены методы, используемые для обнаружения двух маленьких спутников – Кербера и Стикса. Также в ней подробно описывается хаотичное вращение двух немного больших лун – Никты и Гидры. 

Позднее этим летом космический аппарат НАСА «Новые горизонты» пройдет мимо Плутона и его пяти спутников, что позволит ученым детально разобраться с этой планетарной системой. Кербер и Стикс были обнаружены в 2011 и 2012 годах соответственно, в то время как Никта и Гидра – в 2005 году.

«Наша Луна и большинство других спутников обращены всегда одной стороной к своей планете. Такие себе послушные дети, взгляд которых всегда устремлен на родителей», - говорит Дуглас Гамильтон, профессор астрономии в университете штата Мэриленд и соавтор исследования. «Что же касается спутников Плутона, то они скорее похожи на бунтующих подростков, которые отказываются следовать правилам». 

Находясь под воздействием гравитационного поля, создаваемого Плутоном и Хароном, небольшие луны совершают неупорядоченное вращение вокруг своей оси. При этом может меняться как скорость, так и направление их движения. На неупорядоченность вращения влияет и форма этих спутников: она не сферическая, а вытянутая. Такие выводы стали результатом детального анализа данных о четырех небольших лунах, которые были получены с помощью космического телескопа «Хаббл». 

В противовес этому беспорядочному движению вокруг своей оси спутники являются на удивление предсказуемыми в своем движении по орбите вокруг двойной планетарной системы, образованной Плутоном и Хароном. 

Исследование также показало, что спутник Кербер является темным как уголь, в то время как другие луны – светлыми, как белый песок. «Это открытие стало довольно неожиданным», - говорит Марк Шоуолтер, старший научный сотрудник Института SETI и ведущий автор исследования. Ранее астрономы предполагали, что пыль, образующаяся в результате воздействия метеоритов должна равномерно оседать на всех спутниках, придавая их поверхности однородный вид.

Пролет аппарата «Новые горизонты» мимо Плутона и его спутников, который должен произойти уже в июле, поможет ученым разгадать тайну темной поверхности Кербера, а также лучше понять особенности движения спутников Плутона.

Источник

МОСКВА, 3 июн — РИА Новости. Европейская организация по ядерным исследованиям (ЦЕРН) в среду заявила об успешном начале первых экспериментов по столкновению пучков заряженных частиц в реконструированном и укреплённом Большом адронном коллайдере (БАК), сообщается в распространенном пресс-релизе ЦЕРН.

Ученые ЦЕРН в среду провели первые опыты по столкновению пучков заряженных частиц впервые после 27-месячного перерыва в работе коллайдера. По данным ЦЕРН, теперь коллайдер будет три года работать в круглосуточном режиме. Сообщается, что энергия столкновения протонов при запуске достигла 13 ТэВ, что превышает энергию столкновений при первом запуске почти в два раза.

"Это огромное достижение и значимый момент для всех, кто был вовлечен в работу в ходе продолжительного перерыва в работе БАК, в ходе испытаний запуска, а также при его вводе в эксплуатацию. Все эти люди пожертвовали значительную часть своего времени для того, чтобы сделать это возможным", — заявил Директор ЦЕРН по ускорителям и технологии Фредерик Бордри (Frederick Bordry).

БАК приостановил свою работу в 2013 году на плановый ремонт после трех лет интенсивной работы. В последующие два года сотни инженеров, ученых и технических работников обновляли оборудование сложной машины, укрепляли ускоритель частиц и готовили БАК к работе с новыми мощностями. После ремонта коллайдер сможет проводить столкновения с новой мощностью, которая превышает предыдущий максимум в 8 ТэВ, достигнутый в 2012 году. При этом запланированная мощность БАК составляет 14 ТэВ.

Эксперименты на БАК нацелены на раскрытие тайны того, как была создана Вселенная. До обновления БАК использовался для доказательства существования Бозона Хиггса, также известного как "божественная частица".

Большой адронный коллайдер создан Европейской организацией ядерных исследований (ЦЕРН) при участии физиков из многих стран, в том числе из России. Он расположен на границе Швейцарии и Франции. В его 27-километровом кольце будут сталкиваться пучки протонов, разогнанные до почти световой скорости.

Источник

Какую роль российские специалисты сыграли в создании и обновлении БАКа, каких открытий ждать от его нового запуска и может ли современная наука ответить на вопрос о том, что было до Большого взрыва, в интервью РИА Новости рассказал директор Объединенного института ядерного исследования академик Виктор Матвеев.

Европейская организация по ядерным исследованиям (ЦЕРН) в среду начала первые эксперименты по столкновению пучков частиц в реконструированном и укрепленном Большом адронном коллайдере (БАК). Одна из основных целей ученых – найти подтверждение существования во Вселенной так называемой темной материи. Какую роль российские специалисты сыграли в создании и обновлении БАКа, каких открытий ждать от его нового запуска и может ли современная наука ответить на вопрос о том, что было до Большого взрыва, в интервью руководителю представительства РИА Новости в Швейцарии Елизавете Исаковой рассказал директор Объединенного института ядерного исследования (ОИЯИ) академик Российской академии наук Виктор Матвеев.
— Виктор Анатольевич, расскажите об участии России, дубнинских ученых из ОИЯИ в проекте БАК.
— Во-первых, надо отметить, что коллаборации, которые сейчас работают в ЦЕРНЕ, – это уникальный, я бы даже сказал научно-социологический эксперимент. Потому что такая коллаборация людей из почти 40 стран, которые работают одновременно почти на всех континентах в режиме реального времени, – это уникальное явление. Это самоорганизующаяся система, которая довела работу ЦЕРНа до особого статуса совершенствования, не имеющего аналога.
Если говорить на примере нашей коллаборации – CMS (компактный мюонный соленоид, один из двух больших универсальных детекторов элементарных частиц в БАКе – ред.), в которой почти 2 тысячи ученых, то российское участие — это 4,2% по количеству людей. Дубна – это примерно 2,6% из них. То есть эти проценты, с одной стороны, говорят о том, сколько авторов, но не говорят о том, сколько за спиной этих авторов стоит инженеров и техников в их домашних институтах.
С ЦЕРНом Россия давно уже имела крепкие отношения и вносила большой вклад, и сейчас очень большой вклад вносит в его программы. И отношение к российскому вкладу не только ученых, но инженеров, техников и даже рабочих очень высокое. Здесь, в ЦЕРНе, уже давно убедились, что у россиян квалификация гораздо выше, чем у местных профессиональных фирм. Скажем, в практике создания и сбора детектора, который под землей.
Это очень сложная техника, размером с дом. Там невозможно что-то передумать, переставить. И вот начинают собираться эти огромные экосистемы, которые весят много, и надо учесть, что каждая такая установка – это уникальное сооружение, не имеющее аналогов. Все это работает в условиях под большим воздействием операционных полей, это большие леса, это аппаратура, которая должна работать с высочайшей точностью. И нельзя допустить, чтобы внутри этого огромного детектора были пустоты, откуда не поступает информация о траекториях частиц. Вы должны буквально каждый кубический сантиметр детектора сделать чувствительным и реагирующим на все, что происходит. А происходит это в мгновение, и все должно быть сразу записано в компьютеры.
И вот идет сборка, и надо, скажем, установить какую-нибудь систему или мюонную камеру (координатный детектор – ред.), а она огромная, как торец дома, и вот идет работа инженеров, которые в коллаборации объединяют лучших мировых специалистов, и возникает вопрос: так сделать или иначе? И вот российские участники говорят: "Вы знаете, так делать нельзя, потому что когда будут низкие температуры, магнитные поля, там может не получиться". Слушали-слушали, но все же не учли этого замечания и сделали так, как конструкторы изначально написали. Пригласили бельгийскую фирму. Она пришла – ребята все образованные, все дырочки просверлили, все установили. Как только они ушли, стали думать, как дальше проводить сборку. И оказалось, что действительно российская команда была права и так делать было нельзя. А это же чрезвычайная ситуация! Вызывают специалистов из российских институтов, они приезжают, думают и говорят, как надо исправить. Исправляют — и все работает!
И вот когда происходила сборка вот этого огромнейшего детектора, там участвовали специалисты многих институтов из разных стран, фирм, но ходили по всем уровням наши русские работяги – инженеры или техники в ватничках – и были как прорабы этой установки. Потому что они знали все, и чуть что возникало, бежали сразу к ним. И они тут же говорили, что надо сделать и как. И это все на уровне высочайшей техники, которая использовала все знание, опыт и квалификацию мировой инженерии из самых развитых европейских стран.
— То есть, по сути, коллайдер построили российские инженеры?
— Ну, разумеется, он был построен с участием всех, но российские инженеры внесли огромный вклад, и это признается. И генеральный директор ЦЕРНа, когда был запуск всего этого комплекса, а потом, когда праздновали 60-летие, уже новый генеральный директор — все отмечали огромный вклад российских и дубнинских ученых. Больше, чем просто проценты по количеству авторов. Количество авторов определяется в том числе по тому, сколько должна заплатить Россия, внести свои бюджетные средства в содержание установки. Но сюда российский вклад гораздо больше, чем это.
И это приятно. Это говорит о том, что теоретическое знание, тот опыт экспериментальной техники и то творческое начало, которое было, оно есть и остается на очень высоком уровне. И важно, чтобы это не прервалось.
А что касается технической квалификации, я недавно встречался с директором по исследованиям ЦЕРН. Мы говорили о проблеме одного из новых здесь экспериментов в области глубинной физики, который предложили астрофизики, и ЦЕРН поддержал это. Это эксперимент, связанный с поиском темной материи и тяжелых нейтрино.
— Да, ведь поиск темной материи — это одна из основных целей второго запуска БАКа.
— Да, конечно. Хотя, может быть, проблема темной материи настолько многолика и сложна, что тут не только БАК нужен, тут нужно учесть возможности и других крупных установок, в том числе крупных нейтринных детекторов, использующих информацию из естественных потоков нейтрино, приходящих из космоса.
Так вот, мы с ним обговорили некоторые проблемы, и он мне говорит: "Вы знаете, мы уже понимаем и готовы вам помочь. Мы заплатим деньгами, а вы отработайте. Пришлите нам команду из десяти человек, которые поработают тут, получат зарплату". Понимаете? Они хотят, чтобы приехали эти десять человек, поработали, получили зарплату, но сделали то, что не могут остальные. И в ЦЕРНе этого хотят, потому что они понимают наш уровень.
— Как в России относятся к эксперименту?
— Сейчас в России наметилась тенденция — очень многие институты оценили важность включения в эти экспериментальные исследования. И за прошедший год мы, CMS, рассматриваем обращения от трех крупнейших российских университетов с просьбой их принять в нашу коллаборацию. Первый был Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ. Потом Новосибирский государственный университет. Новосибирск – это тоже столица физики и науки. И вот они обратились, и их приняли в нашу коллаборацию. Сейчас рассматривается вопрос об участии Московского физико-технического института (МФТИ).
И, конечно, с одной стороны, понятно, что крупнейшие университеты России борются за поднятие своего рейтинга. Сейчас правительство и министерство образования им на это выделяют гранты, и они используют эти гранты в том числе на участие в крупнейших коллаборациях, чтобы приобрести известность и воспитать молодых людей. И здесь их принимают с большим желанием. Потому что один только МФТИ, где есть воспитанники нобелевского лауреата, очень важен.
— Если говорить о повторном запуске БАКа, каких результатов вы ожидаете? Нынешний генеральных директор ЦЕРНа Рольф Хойер не так давно отмечал, что шансы 50 на 50. То есть, возможно, что запуск БАКа и не даст новых открытий. С другой стороны, мощность коллайдера увеличили почти в два раза – с 8 ТэВ до 13 Тэв, и это может привести к неожиданным сюрпризам.
— Я думаю, Хойер был абсолютно прав. И обманывать мировое сообщество нельзя. Потому что, скажем, открытие частицы Хиггса действительно было предсказано. Оно просто требовалось всей структурой стандартной теории физики элементарных частиц, высочайшего достижения фундаментальной науки.
А теперь, увидев, что действительно мысль и логика науки привела к правильному выводу, мы понимаем, что дальше есть много того, чего мы сейчас предсказать не можем. Есть масса вариантов, которые уточняют параметры этого хиггского бозона. Их надо, конечно, иметь возможность детально изучить. Потому что определенно мы пока знаем, что бозон Хиггса есть. И частицу эту мы наблюдали. Но необходимо знать многое другое, чтобы понять, как дальше может пойти вариант развития теории. Потому что теория, несмотря на свой высочайший уровень достижения, не полна. Есть явления, которые не объясняются стандартной моделью. В частности, наличие массы у нейтрино, наличие явления осцилляции нейтрино. Кстати, нам в Дубне очень приятно, что само понятие "нейтринные осцилляции" появилось в Дубне.Поэтому ясно, что наука включает в себя еще не все. Есть явления, которые выходят за рамки. И как они с достигнутым до сих пор знанием соединяются, это смогут показать, возможно, будущие эксперименты.
Мы знаем, например, такие неразрешенные загадки, как существование темной материи, которая предсказана при изучении космологических, астрофизических проблем. И если действительно темная материя тоже объясняется наличием определенных частиц, которые мы до сих пор не могли воссоздать, потому что они либо слишком тяжелы, либо у них параметры взаимодействия были таковы, что в обычной флоре в ходе эксперимента мы их не видели, то, конечно, надо ожидать и обязательно быть готовым наблюдать такие частицы на коллайдере при повышении энергии, когда порог рождения новых частиц повышается.
А как их увидеть и что надо искать, чтобы зарегистрировать, это может быть подсказано и в том числе моделями, идущими за пределы стандартной теории элементарных частиц. И если здесь будет прорыв, то это, конечно, будет выдающийся прорыв, который потребует дальнейшего развития ускорительной техники. Но никто же этого не может гарантировать.
Я помню, когда была ситуация, которую уже как анекдот рассказывают, когда переносчики электрослабых взаимодействий W и Z-бозоны были тоже теоретически предсказаны. И когда Карло Руббиа создал здесь протонный суперсинхротрон, то многие известные физики обещали шляпу съесть, если ничего не найдут. Но ведь нашли же!
— Но сейчас предсказать будущие открытия невозможно?
— Сейчас нет. Но темную материю надо искать всеми возможными способами. Потому что признать, что мы знаем так мало, но мы знаем, что мы знаем мало и сколького еще не знаем, – это же потрясающе! Это эволюция Вселенной.
Вообще, это удивительно само по себе, почему человеку дано искать ответы на вопросы, которые не рождаются из нашего опыта, но приводят к созданию множества технологий. Почему нам? Человечество же — это мгновение в истории Вселенной. Но именно нам дано понимать, что происходило при эволюции Вселенной. Причем теории, которые мы сейчас вывели на основании опыта в течение короткой жизни, скажем, сотню лет на Земле, они позволяют не просто умозрительно объяснить, но и рассчитать многие вещи, которые были за много миллионов лет до нас. Но, правда, чем ближе к началу этого, тем труднее и дороже это стоит.
Мы думаем, что возможности человеческого разума заложены эволюцией, но почему эволюция дала человеку такие способности? Тут можно даже более простой вопрос задать – попросить математика или физика нарисовать четырехмерный куб. И ведь нарисует! И вот почему человеку дана возможность себе это смоделировать и вообще представить? Значит, нам дано гораздо больше.
Поэтому существование темной материи — это, конечно, одна из проблем. Дальше – существование темной энергии, что не сводится к темной материи. И это огромный пробел в нашем знании, но мы должны ее понять, как эта энергия влияла на развитие Вселенной. Затем проблема барионной асимметрии. Почему в мире мы не видим эти материи? Казалось бы, все уравнения симметричны частицами и античастицами, а в природе мы их не видим. Мы можем родить их при столкновении, но антимиры мы не видим. То есть ясно, что мы многого не знаем. Кстати, самый трудный вопрос – что было до того, когда ничего не было? И вот к этому наши нейроны в мозгу пока не смогли смоделировать ситуацию.
Так что, конечно, 50 на 50. Но и эти 50%, если это будут новые открытия, – это очень много!
По крайней мере, мы должны лучше понять свойства частицы бозона Хиггса. Это, конечно, маленький кусочек айсберга. Ну что такое, скажем, открыть частицу? Если теория верна, то это лишь маленькая волна на огромном море. Потому что мы открыли существование целого огромного хиггсовского поля – такого качества физического объекта еще не было никогда признано и понято.
Если говорим об открытии бозона Хиггса или частицы света – гамма Кванта. Фотон — это ведь маленькое возбуждение магнитного поля. Так вот и бозон – это частичка возбуждения этого огромного поля, которое существует в вакууме.
— А какой вклад российские ученые намерены внести в повторный запуск БАКа?
— Во-первых, мы уже внесли и будем вносить вклад в улучшение детектора. В постановку новых задач, скажем, в увеличение просто мощности ускорителя. Это требует новые детекторы, которые способны видеть частицы в более широком спектре, в том числе видеть те частицы, которых еще не видели. То есть нужно достичь новой чувствительности.
Ясно, что явление рождения частицы не просто получить. Но будет много обычных процессов, которые понятны. А на их фоне надо увидеть то, что необычно. Поэтому нужна большая интенсивность сталкивающихся частиц. А для этого нужно иметь детекторы, которые не будут ослеплены этим огромном количеством событий и смогут на их фоне увидеть что-то необычное. Нужна и традиционная стойкость, живучесть этих появляющихся полей. И это, конечно, тоже технологический вызов.
Россия, технологические институты и Дубна, как международный институт, уже внесли ключевой вклад в модернизацию многих элементов детекторов БАКа. И сейчас уже идет работа над проектом будущего детектора. Потому что уже принято решение, о том, что в 2023 году заработает новый детектор, который сможет принять просто гигантские потоки сталкивающихся протонов. И для этого нужны новые принципы испытания техники. И здесь Россия, российские ученые предлагают часто уникальные возможности. И на нас очень надеются. Потому что мы можем за меньшие деньги сделать больше.
Поэтому я могу смело сказать, что коллаборации придают большое значение тому вкладу, который российские физики, физики из Дубны внесли в программу модернизации детектора и еще работают над тем, чтобы быть готовыми внести новые идеи для нового детектора, и это станет совершенно гигантским шагом в новой программе.
— А что еще исследователи предполагают обнаружить в ходе экспериментов на БАКе?
— Очень важно, что ЦЕРН понимает, что нельзя допустить, чтобы такие огромные усилия ни к чему не привели. Ведь нельзя всех мыслящих людей сконцентрировать на чем-то одном. Поэтому есть и другие задачи. В частности, свойства нейтрино, явление осцилляции нейтрино, наличие новых нейтрино, которые объясняют многие явления. Поэтому нейтринная программа занимает особое место в исследованиях ЦЕРНа, и здесь вклад российских ученых очень большой.
Относительно недавно был предложен группой российских институтов — и Дубна, может быть, к ним присоединится — эксперимент по поиску определенных типов темной материи и тяжелого, стерильного нейтрино. И ЦЕРН это поддержал, потому что увидел, что российская программа раз в десять дешевле, чем то, что предложили другие институты. Поддержал настолько, что мы должны провести первые изучения чувствительности детектора для этого эксперимента уже к осени этого года.
Это один из примеров того, когда российские ученые предлагают программу, которую принимает на ура международное сообщество здесь, в ЦЕРНе. Есть и другие конкуренты, которые предлагают эксперименты дороже, но по обнаружению явлений, предсказанных российскими физиками из Академии наук.
Поэтому мы должны гордиться тем вкладом, который мы вносим. И когда ОИЯИ дали статус наблюдателя в ЦЕРНе — это шанс для дальнейшего укрепления сотрудничества и его активизации, — мы решили, что нас это обязывает и к тому, чтобы мы вырабатывали свое мнение и предлагали свое решение по каждому элементу программы ЦЕРНа. Потому что в нашей области знаний результата можно добиться только концентрацией всего интеллекта мира – инженерного, научного, технического и, конечно, теоретического. Без этого результата невозможно получить.
Физика частиц просто обязывает к международному сотрудничеству. Кстати, и в Дубне и ЦЕРНЕ был выдвинут лозунг, что наука сближает народы. И это действительно так.
Источник