Новости науки

Человечество отклонит астероид, отправив прямо на него космический аппарат

Человечество готовится нанести удар по одному из объектов Солнечной системы – но лишь для самозащиты, а отнюдь не в целях нападения.

Этот удар станет частью разрабатываемой в настоящее время новой миссии НАСА под названием Double Asteroid Redirection Test, или DART. В отличие от большинства космических аппаратов, которые агентство отправляло прежде, миссия DART ставит основной целью не получение новых научных знаний, а защиту нашей планеты от астероидной угрозы.

По сути, защита планеты от астероидной угрозы состоит в изменении траектории крупных астероидов, которые теоретически могут столкнуться с Землей. Разница между реальной защитой планеты и тем, что продемонстрировал бесстрашный Брюс Уиллис в кинофильме «Армагеддон», состоит лишь в том, что отклонение астероида от траектории в действительности должно проводиться неоднократно и заранее – начинать следует как минимум за 10-15 лет до предполагаемого столкновения, пояснили ученые НАСА.

Научная цель миссии DART – астероид Дидимос – была выбрана по нескольким различным критериям. Этот объект представляет собой двойной астероид, поэтому аппарат DART может врезаться в меньший по размеру камень из этой пары, двигаясь при этом со скоростью 6 километров в секунду. Сбор информации о влиянии столкновения на траекторию компонентов двойной системы будет произведен при помощи наземных телескопов, а также итальянского кубсата Light Italian Cubesat for Imaging of Asteroids, который планируется отправить вместе с аппаратом DART, и миссии Европейского космического агентства под названием Hera, которая должна прибыть к Дидимосу в 2026 г.

Аппарат DART планируется запустить в космос в июне 2021 г., а его прибытие к астероиду Дидимос должно произойти в октябре 2022 г.

Источник

Грузинские ученые проникли в природу пространства-времени 

Грузинские ученые объяснили существование обнаруженных ими аномалий в космических лучах тем, что пространство дискретно и состоит из ячеек минимально возможной — планковской — длины. Тогда могут возникать топологические дефекты, на которых космическая радиация может рассеиваться. Работа физиков опубликована в репозитории репринтов arxiv.org.

Около 20 лет назад ученые изучили широкие атмосферные ливни (ШАЛ) — дожди из субатомных частиц, порожденных столкновением первичных космических лучей (внегалактического и галактического происхождения) с атмосферой Земли. Когда космические лучи, состоящие из высокоэнергетических частиц или ядер атомов, врезаются в атомы газа, возникает множество энергетических адронов (состоящих из кварков частиц), которые тут же распадаются с образованием вторичных космических лучей, образованных мюонами, электронами, протонами и электромагнитным излучением.

Исследователи изучили полученную экспериментально зависимость энергии адронов ШАЛ от энергии частиц первичных космических лучей и обнаружили необъяснимые колебания в диапазоне от 10 в 15-й степени до 2 * 10 в 16-й степени электронвольт. Тогда ученые посчитали, что причиной аномалии является разрушение ядер при взаимодействии с межзвездной средой, состоящей из частиц массой около 30 электронвольт.

В новой работе исследователи предложили другое объяснение наблюдаемой аномалии. Поскольку в экспериментах на ускорителях частиц с массой 30 электронвольт получено не было, ученые полагают, что причиной являются топологические дефекты в самом пространстве. Согласно гипотезе, пространство является дискретным и состоит из квантовых ячеек планковского масштаба (порядка 1,66 * 10 в минус 33-й степени сантиметра), что делает его способным деформироваться. Квантовые объекты, например субатомные частицы, проходя через такие дефекты, начинают флуктуировать. Таким образом, возникают эффекты рассеивания космической радиации.

Источник

Японские физики выяснили, как склеить металл и пластик без клея 

Ученые из университета Осаки выяснили, что тефлон и многие другие полимеры можно "приклеить" к поверхности металла или стекла, обстреляв их при помощи плазменной пушки. Первые результаты экспериментов с подобными материалами были опубликованы в журнале Scientific Records.

"Теперь нам не нужно склеивать тефлон и полиметилсилоксан с другими материалами, что значительно расширяет их применение в медицинских и научных целях. Мы надеемся, что наше открытие сделает полимеры пригодными и для других высокотехнологичных применений", — заявил Кацуйоси Эндо (Katsuyoshi Endo) из университета Осаки (Япония).

Полимеры давно стали самыми "массовыми" и самыми распространенными видами строительных и конструкционных материалов на Земле. Их популярность во многом обусловлена тем, что их механические и физические свойства можно гибко менять, варьируя те условия, в которых "варится" вещество, создавая из одного и того же сырья гибкие резинки и высокопрочные пластиковые конструкции.

Главный недостаток этих материалов заключается в том, что их можно присоединить к конструкциям из других соединений только при помощи клея или прочих липких субстанций. Эта особенность пластиков стала одной из причин того, почему многие люди считают фактически все пластиковые изделия крайне недолговечными, одноразовыми и непрочными.

Яркий пример этого — тефлоновые сковородки, чье покрытие постепенно облетает и крошится по мере эксплуатации. Этого бы не произошло, если бы полимер был соединен с алюминием или чугуном прочными химическими связями, а не специальным клеем.

Эндо и его коллеги уже много лет изучают то, как различные материалы реагируют на обработку низкотемпературной плазмой, состоящей из ионов благородных газов. Недавно они обнаружили, что подобный "обстрел" делает резину очень липкой и заставляет ее формировать прочные ковалентные связи с тефлоном и другими полимерами.

Это открытие натолкнуло их на мысль, что аналогичных результатов можно добиться, обстреливая сам тефлон и соединяя его с конструкциями из металла, стекла, полиметилсилоксана и прочих материалов, которые сегодня активно применяются в быту и промышленности.

Действуя методом проб и ошибок, японские физики подобрали такие температуры, плотность и давление плазмы, при которых пленки из полимерных материалов начали соединяться с атомами на поверхности пластинок из стекла или металлов, образуя единое целое.

Этот подход, как отмечает Эндо, позволяет не только "склеивать" тефлон и металл, но и создавать необычные "гибридные" материалы, состоящие из нескольких слоев разных полимеров.

К примеру, соединив тефлон и полиметилсилоксан, можно получить покрытие, которое одновременно обладает высокой прочностью и химической инертностью первого вещества, и при этом сохраняет гибкость второго полимера. Более сложные конструкции, сочетающие в себе иные материалы, будут еще интереснее для химиков, материаловедов и инженеров. 

Источник

Сибирские физики подтвердили возможность создания плазменного двигателя 

Первые эксперименты на новейшей установке по удержанию термоядерной плазмы в линейных магнитных системах подтвердили возможность создания плазменного ракетного двигателя, сообщил журналистам в четверг заместитель директора Института ядерной физики (ИЯФ СО РАН) Александр Иванов.

Институт в конце прошлого года запустил уникальную научную установку, приближающую Россию к созданию термоядерного реактора. Установка СМОЛА (Спиральная Магнитная Открытая ЛовушкА) представляет собой плазменную ловушку, которая позволит осуществить проверку принципиально новой концепции улучшенного удержания термоядерной плазмы в линейных магнитных системах. Установка ориентирована на решение нескольких задача, в том числе создания прототипа двигателя для космических перелетов. Холдинг НПО «Энергомаш» в октябре сообщал, что планирует создать макет безэлектродного плазменного ракетного двигателя (БПРД) большой мощности и стенд для его испытаний, такие двигатели хорошо могли бы себя проявить на просторах Солнечной системы.

"Установка начала работать с неким ограничением по параметрам, связанным с использованием временных деталей. Первые эксперименты показали, что эффект существует. И космический мотор работает, и средство для уменьшения потерь плазмы тоже", — сказал ученый.

Иванов отметил, что сейчас установлено штатное оборудование, в связи с чем ученые готовятся к началу новых экспериментов на установке в январе 2019 года, которые должны в полном объеме продемонстрировать ее возможности.

"Установка — демонстратор, прототип. Температура плазмы в ней 100 тысяч градусов и достаточно большая плотность. Для нейтронного источника это параметры, далекие от требуемых, а для двигателя это прямо то, что нужно", — сказал он.

Ученый пояснил, что предлагаемый принцип работы двигателя основан на новом способе ускорения потоков плазмы, который связан со специальной конфигурацией магнитного поля, где плазма приводится во вращение. При этом в зависимости от направления вращения плазма либо тормозится, либо ускоряется, что создает реактивную тягу. 

Источник

До Большого взрыва время не существовало: удивительная модель Вселенной 

Незадолго до своей смерти Стивен Хоккинг в одном интервью сравнил пространственно-временные изменения, связанные с Большим взрывом, с Южным полюсом: «В мире нет ничего южнее Южного полюса — так же и до большого взрыва не было ничего».

Однако другие физики утверждают, что существует нечто большее, чем пресловутый Большой взрыв. Некоторые предполагают, что «по ту сторону» этого события находится зеркальная Вселенная, где время движется в обратную сторону. Другие высказываются в пользу гипотезы «восстанавливающейся» Вселенной. Используя немного другой подход, физики Тим А. Кословски, Флавио Меркати и Дэвид Слоан придумали новую модель.

Суть концепта такова: в свое время физики обнаружили множество античастиц — антинейтрино, антипротоны, антигелий и так далее. Они задались закономерным вопросом: что было бы, если бы Вселенная состояла по большей части из антивещества? Как выглядел бы мир, звезды, планеты, живые существа?

Если просто подменить материю антиматерией в уравнениях, то никакого внятного результата не будет (хотя бы потому, что уравнения эти были созданы в рамках привычной нам Вселенной). Поэтому был разработан концепт «зеркального» мира, где все частицы будут вести себя как зеркальные копии самих себя. Полная инверсия. В 1964 году Джеймс Кронин и Вэл Фитч даже получили Нобелевскую премию за эксперимент, доказывающий, что в таких условиях законы нашей Вселенной работать не будут.

Как поведет себя в таком случае время — тоже непонятно. Новая же модель не опровергает теорию относительности. Ее основа — так называемая «точка Януса», или янус-поинт. Она была названа в честь двуликого римского божества. Тяжело сказать, что она представляет собой (и существует ли) в физическом смысле. Однако физики предположили, что при перемотке времени вспять Вселенная сначала сольется в двухмерный «блин», а затем вновь развернется в трехмерную структуру — только зеркально отраженную.

Почему это важно? С развитием прикладного использования физики и в частности квантовых технологий ученым необходимы модели, которые, к примеру, могли бы достоверно объяснить такое явление, как сингулярность. Точка Януса также хороша тем, что с ее помощью можно понять, откуда в нашей Вселенной берется антивещество и спрогнозировать его дальнейшую динамику.

Источник

Китайские исследователи создают «солнечные окна»

Китайские учёные создали эффективный люминесцентный солнечный концентратор (LSC), который можно превратить в окна, работающие по принципу солнечных панелей.

Исследователи из Даляньского института химической физики заявили, что они разработали квантовый подход для удвоения эффективности устройств по преобразованию электромагнитного излучения в электрический ток. Фотоэлектрическая технология функционирует, собирая солнечный свет, превращая его в люминесценцию и направляя его на солнечные элементы. Полупрозрачный солнечный концентратор также позволяет создавать «солнечные окна», которые могут превращать здания в целые энергоблоки.

Традиционные LSC-конструкции отличаются низкой оптической эффективностью, пропуская менее 60% света. Это вызвано низкой скоростью излучения люминофоров и значительной потерей энергии на самопоглощение. Команда учёных использовала нанокристаллы, легированные иттербием, для получения нового LSC-материала, основанного на концепции квантовой резки (разделение одного фотона на два при сохранении энергии). Новые материалы испускают два инфракрасных фотона после поглощения одного синего, достигая внутренней оптической эффективности в 120%. Считается, что технологии LSC — это революционные технологии солнечной энергетики. Солнечные концентраторы дешевле по сравнению с кремниевыми солнечными панелями, что открывает новые возможности для эффективного использования фасадов зданий.

Источник

Новый коллайдер для изучения микромира создают сибирские ученые

Коллайдеры Института ядерной физики ВЭПП-2000 и ВЭПП-4 м (два из семи действующих в мире) продолжают участвовать в исследованиях по поиску Новой физики. Об этом рассказал заместитель директора ИЯФ СО РАН Юрий Тихонов.

Продвинуться в исследованиях специалисты надеются после постройки на территории ИЯФ Супер С-тау фабрики. Сотрудничать с сибирским учеными на базе фабрики намерены исследователи из КНР, Японии, Италии, Франции, США. В составе коллаборации они намерены получить грант Европейского сообщества в размере 25 млн евро. Из них порядка 2,5-3 млн евро планируют направить на строительство Супер С-тау фабрики. Коллайдер фабрики будет обладать беспрецедентной светимостью. Это позволит увидеть «новую физику» — частицы материи, аппаратуры для обнаружения которых пока не существует.

Новой физикой называют раздел ядерной физики, изучающий взаимодействия за рамками Стандартной модели. Стандартная модель — это модель, которая позволяет объяснить все известные элементарные частицы и их взаимодействия.

Выстраивание Стандартной модели ученые начали в 193 5-1950 гг, когда в дополнение к ранее открытым электрону, протону и нейтрону, были обнаружены новые элементарные частицы — нейтрино, мюоны, пионы и каоны.

Последней частицей, предсказанной в рамках СМ, был бозон Хиггса, открытый в ЦЕРНе в 2012 году. На сегодня построение Стандартной модели в целом завершено и ученые приступают к исследованию частиц, не существующих на Земле, а рожденных в результате экспериментов в коллайдерах. Это и есть новая физика. Изучая новую физику, ученые пытаются разгадать тайны Вселенной.

Во Вселенной наблюдаются силы гравитационного притяжения в несколько раз большие, чем те, которые были бы, если бы существовали только видимые звезды и галактики. Это указывает на существование темной материи, которая состоит из каких-то неизвестных частиц Новой физики. Поэтому физики думают, как создать более общую теорию, которая одновременно опишет и элементарные частицы, и астрофизические наблюдения и позволит объяснить саму Стандартную модель. 

Источник

Физики предложили ввести антивселенную для симметрии

Физики-теоретики выдвинули модель, в рамках которой в момент Большого взрыва вместе с нашей вселенной родилась симметричная ей антивселенная. В ней время течет в обратную сторону, пространство отражено зеркально, а вместо материи существует антиматерия. Таким образом вместе две вселенные удовлетворяют фундаментальной CPT-симметрии. Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters.

В мире элементарных частиц за всеми взаимодействиями стоят симметрии и их нарушения. Однако существует особый вид комбинированной симметрии, при преобразовании относительно которой все процессы должны переходить в такие же. Эта симметрия называется CPT, по трем необходимым одновременным изменениям: C — charge, то есть изменение всех зарядов на противоположные, в результате которого вся материя превращается в антиматерию, P — parity, изменение знака всех пространственных координат на противоположный, T — time, обращение хода времени. Однако наша вселенная, по-видимому, нарушает CPT-симметрию хотя бы потому, что практически не содержит антивещества.

В новой работе сотрудники Института теоретической физики Периметр (Канада) предложили новую космологическую модель, альтернативную наиболее популярной среди ученых сегодня инфляционной теории. В рамках их идеи предполагается, что Большой взрыв был началом не только нашей вселенной, но и зеркальной ей во всех смыслах антивселенной. Таким образом с помощью этой теории ученые не только добились выполнения CPT-симметрии, но и предлагают новую интерпретацию темной материи. Новая модель выгодно отличается от инфляционной, так как решает те же самые проблемы очень ранней вселенной без привлечения дополнительных квантовых полей, существование которых постулируется в большинстве инфляционных моделей.

Сейчас авторы не показали, что все наблюдательные факты их теории, которые объясняются в рамках теории инфляции, воспроизводимы. Например, к таким относится однородность распределения вещества на больших масштабах. Однакое есть и важное предсказание этой теории, которое потенциально можно проверить — это появление большого количества массивных стерильных нейтрино в момент рождения пары вселенных. Эти пока гипотетические частицы могут отвечать за темную материю.

Источник

Физики установили новый рекорд в высокотемпературной сверхпроводимости

Напомним, что сверхпроводимость, движение электрического тока без какого-либо сопротивления — одна из самых заманчивых задач науки. Ее решение сулит огромную экономию энергии, в частности, при ее транспортировке по линиям электропередачи. Но феномен капризен, начинает «работать» только при экстремально низких температурах. Изначально сверхпроводимость была обнаружена практически при абсолютном нуле (-273 С). С тех пор ученые перепробовали разные сочетания почти всех элементов таблицы Менделеева в попытке снизить этот порог. Время от времени различные группы ученых сообщают об достигнутых ими успехах, но, как правило, созданные материалы не проходят испытания на повторяемость и воспроизводимость их свойств.

Предыдущий рекорд Михаила Еремеца — 70 градусов Цельсия был установлен в 2014 году. И вот скачок сразу на 50 градусов. Эффект получен на гидриде лантана при очень высоком давлении около 170 ГПа.

Итак, сама возможность получить сверхпроводимость при комнатной температуре показана. Теперь все дальнейшие опыты будут направлены на снижение давления. Ученые надеются в конце концов получить заветный материал при комнатной температуре и при нормальном атмосферном давлении. Кстати, в работах российского ученого Артема Оганова показано, что в гидридах тория сверхпроводимость будет наступать при давлении в миллион атмосфер и температуре -83 C, а у гидрида актиния температура сверхпроводимости при таком давлении составляет вообще — 43 С.

Источник

Исследователи изучают излучение молекулярного газа галактики NGC 3557

Используя радиообсерваторию Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), исследователи провели интерферометрические наблюдения эллиптической галактики NGC 3557, чтобы получить представление об излучении со стороны молекулярного газа этой галактики. Результаты этих наблюдений могут помочь глубже понять процесс формирования звезд в этой галактике.

Хотя к настоящему времени ученые провели уже немало исследований излучения молекулярного газа, входящего в состав галактик, однако лишь несколько из этих исследований было посвящено физическому состоянию молекулярного газа, в особенности монооксида углерода, в составе эллиптических галактик. Это может быть связано с низким в целом уровнем интенсивности излучения молекулярного газа в таких галактиках и небольшим кажущимся размером этих структур.

Поэтому в новом исследовании группа астрономов во главе с Бальтазаром Вила-Виларо (Baltasar Vila-Vilaró), сотрудником обсерватории ALMA, провела наблюдения галактики NGC 3557. Расположенная на расстоянии примерно 130 миллионов световых лет от Земли, галактика NGC 3557 представляет собой эллиптическую галактику южного неба, входящую в состав небольшлй группы галактик.

Согласно этому исследованию, астрономы обнаружили эмиссионную линию CO(1-0), а также относительно мощное излучение с непрерывным спектром на длине волны 3 миллиметра, указывающее на центральный источник с плоским спектром, недоступный для наблюдений по причине недостаточной разрешающей способности радиотелескопа, а также два джета, связанных с излучением более крупномасштабных объектов, наблюдаемым на относительно низких частотах. Исследователи также отмечают, что молекулярный газ, по-видимому, сконцентрирован в пределах внутренней области галактики размером 815 световых лет, расположенной близ недоступного наблюдениям источника с плоским спектром.

Обычно в галактиках монооксид углерода сопровождает молекулярный водород, находясь с последним в определенном соотношении, поэтому, наблюдая монооксид углерода, можно рассчитать массу молекулярного водорода в галактике. Согласно таким расчетам, проведенным командой Вила-Виларо, масса молекулярного водорода в галактике NGC 3557 составляет примерно 90 миллионов масс Солнца, а общая масса молекулярного газа, включая гелий – 122 миллиона масс Солнца.

Исследование представлено на сервере предварительных научных публикаций arxiv.org.

Источник

Зачем физики грели «микроволновкой» небо над Новгородом под присмотром китайского спутника

Этим летом расположенный в Нижегородской области комплекс «Сура» использовался международной физикой для создания мощного (в десятки мегаватт — столько потребляет небольшой город) пучка радиоволн, который направляли в верхние слои атмосферы. Пролетавший в это время над европейской частью России китайский научный спутник пытался зафиксировать вызванные излучением «Суры» изменения — и, собственно, проверка возможностей спутника была основной целью опыта.

Ничего особо интересного найти ученым не удалось. Ранее про российский комплекс писали даже то, что его воздействие на атмосферу может приводить к всевозможным погодным катастрофам и что российские физики решили пойти по стопам американских ученых, которые долгое время работали с аналогичной установкой еще большего масштаба, HAARP. Последний регулярно обвиняется во всех бедах человечества, включая землетрясение 2011 года (то самое, которое спровоцировало цунами по всему Тихому океану и аварию на АЭС в Фукусиме) и несколько тропических циклонов.

Что такое ионосфера?

Ионосфера — это часть атмосферы Земли, где много ионов, атомов или молекул с «неправильным» числом электронов, меньше или больше положенного. Электроны отрываются от молекул и атомов под действием ультрафиолета, рентгеновских лучей и прилетающих от Солнца протонов — на высоте в десятки километров всего перечисленного излучения предостаточно.

Ионосфера, что важно, не состоит при этом исключительно из ионов (один ион там встречается на миллионы молекул!), а ее строение неоднородно: физики выделяют слои с разным составом и условиями ионизации. Кроме того, по высоте ионосфера попадает в ту область пространства, которую принято называть космосом, — всё выше ста километров. Слетавшие туда посмотреть на черное небо своими глазами могут официально именоваться космонавтами (а в США для получения звания астронавта можно ограничиться отметкой 85 км).

Зачем ее греть?

Для современной цивилизации ионосфера важна в силу своей способности отражать или пропускать радиоволны. Это влияет на качество радиосвязи, а еще процессы в ионосфере (и выше, в магнитном поле планеты) непосредственно связаны с магнитными бурями. Они, вопреки расхожему мнению, не очень заметно влияют на здоровье людей, но зато могут выводить из строя электронные устройства или даже провоцировать аварии в электрических сетях.

Понимать, когда и при каких условиях может отключиться связь вместе с электропитанием, — вопрос далеко не праздный. Кроме того, знания об устройстве нашей атмосферы могут оказаться полезны и в каком-нибудь неожиданном контексте. Например, электромагнитные всплески в ионосфере отмечались перед землетрясениями, так что китайский спутник неслучайно назвали именно CSES, China Seismo-Electromagnetic Satellite (Китайский сейсмо-электромагнитный спутник) — геофизики надеются научиться лучше предсказывать подземные толчки в сейсмоопасных зонах.

Как можно использовать эту технологию?

Полярное сияние или его искусственные аналоги могут нарушать радиосвязь, но никак не вызывать землетрясения, наводнения, и уж тем более такое облако не сожжет попавший внутрь летательный аппарат или ракету.

Безусловно, возмущению ионосферы можно придумать военное применение. Если у вас рядом с противником нашелся сложный и дорогой комплекс, который потребляет электричество примерно как небольшой город (или как самые большие военные радары), то, наверное, можно попробовать устроить неприятелю проблемы с радиосвязью.

На применение знаний об ионосфере в военных целях весьма рассчитывали министерства обороны в то время, когда строились и «Сура», и HAARP, но после оба эти объекта были переданы гражданским организациям. А сейчас HAARP вообще прекратил свою работу, вместе с соседней установкой HIPAS.

В полной статье на научно-популярном сайте «Чердак» читайте подробности об изучении ионосферы с помощью радиоволн, комплексе «Сура» и проведенном эксперименте.

Алексей Тимошенко

Источник

Близ остатков сверхновой обнаружен источник гамма-лучей сверхвысокой

Используя телескопы MAGIC и космический аппарат НАСА Fermi («Ферми»), международная команда астрономов открыла новый источник гамма-излучения очень высокой энергии в окрестностях остатков сверхновой (supernova remnants, SNR) под названием G24.7+0.6. Обнаружение этого источника, получившего обозначение MAGIC J1835–069, подробно описано в новой научной работе.

Остатки сверхновой образуются в результате гибели массивной звезды в конце жизненного цикла. Обычно астрономы различают три типа SNR, одним из которых являются комбинированные SNR – то есть, SNR, характеризуемые стремительно расширяющимися оболочками, связанными со взрывной волной, которые сопровождаются туманностями пульсарного ветра, формируемыми молодыми пульсарами, рождающимися при взрыве.

Наблюдения показывают, что комбинированные SNR способны ускорять частицы до очень высоких энергий, вплоть до тераэлектронвольт и выше, в составе их расширяющихся ударных волн или релятивистского ветра, окружающего высокоэнергетический пульсар. Поэтому такие объекты являются превосходными целями для наблюдений новых источников высокоэнергетического излучения.

В новом исследовании ученые коллаборации MAGIC во главе с В.А. Аккиари (V. A. Acciari) изучили остатки сверхновой SNR G24.7+0.6, расположенные на расстоянии примерно 16300 световых лет от нас, имеющие средний возраст (примерно 9500 лет) и относимые к классу комбинированных SNR, излучающих в радио- и гамма- диапазонах. Исследователи провели наблюдения этого источника при помощи телескопов MAGIC (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov Telescopes), расположенных на Канарских островах, и телескопа Large Area Telescope (LAT), установленного на борту космической гамма-обсерватории НАСА Fermi.

Полученные наблюдательные данные показали, что этот источник излучения, обозначенный как MAGIC J1835–069, смещен в сторону на 0,34 градуса от центра остатков сверхновой G24.7+0.6. Излучение этого источника имеет энергию в диапазоне от 150 гигаэлектронвольт до 5 тераэлектронвольт. Излучение исходит из области размером 98 световых лет. Согласно предлагаемому командой объяснению, природа данного источника может быть связана с космическими лучами, ускоренными при протон-протонном взаимодействии в окрестностях сверхновой с богатой монооксидом углерода средой.

Исследование появилось на сервере предварительных научных публикаций arxiv.org.

Источник

Физики сделали зеркало, в которое нельзя подглядеть

Ученые разработали зеркало на основе метаповерхностей с чрезвычайно высокой зависимостью отражения от угла обзора. В результате под некоторыми углами его не отличить от обычного зеркала, в то время как под другими оно полностью поглощает падающий свет и совершенно не похоже на обычное зеркало. Результаты изложены в журнале Physical Review Letters.

Для всех применяемых сегодня зеркал справедлив закон отражения света, который гласит, что падающий и отраженный лучи лежат в одной плоскости и образуют с нормалью к поверхности зеркала одинаковые углы. Таким образом отражение в обычном зеркале симметрично относительно углов.В рамках новой работы физики из Университета Аалто (Финляндия) нарушили данную симметрию отражения при помощи зеркал из метаповерхностей. Такие структуры состоят из выстроенных специальным способом объектов, например, столбиков микроскопического размера. Подобрав должным образом особенности их распределения, можно добиться необычных свойств взаимодействия с излучением. В новом исследовании ученые добились зависимости коэффициента отражения от направления падающих лучей.

«Наше открытие представляет первую демонстрацию плоской поверхности, которая реализует экстремальную оптическую асимметрию в угловом спектре, — говорит ведущий автор статьи Сюйчэнь Ван. — Это важное достижение как для физики, так и для технологий». Физики называют работу шагом к получению полного контроля над распространением электромагнитных волн. К возможным применениям они относят специфические сенсоры, скрытую передачу данных, плоские устройства нелинейной оптики и изучение рассеянного телами света.

Источник

Алмазная планета на самом деле оказалась сапфировой

Исследователи открыли новый, экзотический класс планет, расположенных за пределами нашей Солнечной системы. Эти так называемые «суперзмли» формировались при высоких температурах близко к родительским звездам и содержат большие количества кальция, алюминия и их оксидов в форме различных минералов – включая сапфиры и рубины.

На расстоянии 21 световой год от нас в направлении созвездия Кассиопея вокруг одной звезды обращается планета под названием HD219134 b с периодом, составляющим всего лишь трое суток. Имеющая массу порядка 5 масс Земли, эта экзопланета относится к классу так называемых «суперземель». «Однако в отличие от Земли у этой планеты, скорее всего, отсутствует массивное железное ядро, однако она богата кальцием и алюминием. Вероятно, она мерцает красным или синим светом, поскольку минералы оксида алюминия, вероятно, присутствуют на поверхности планеты в больших количествах», - рассказала главный автор нового исследования Кэролин Дорн (Caroline Dorn), астрофизик из Института вычислительных наук Цюрихского университета, Швейцария.

Большинство «суперземель» имеют структуру, подобную структуре Земли, включая железное ядро. Однако расчет теоретических моделей, проведенный командой Дорн, показал, что каменистые планеты, формирующиеся очень близко к родительской звезде, могут иметь более низкую плотность, по сравнению с Землей, и состоять в основном из кальция и алюминия наряду с магнием и кремнием, при этом почти не содержать железа. Соответственно, эти планеты не могут иметь магнитного поля, отмечают авторы.

В качестве примеров суперземель этого нового класса Дорн и ее команда называют, помимо планеты HD219134 b, также экзопланеты 55 Рака е и WASP-47 e, температуры на поверхностях которых достигают 3000 градусов Цельсия. Исследователи также отмечают, что планета 55 Рака е, основным элементом вещества которой ранее считался углерод, на самом деле оказалась богата кальцием и алюминием, что «позволило нам превратить ее из «алмазной» планеты в «сапфировую», шутит Дорн.

Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Источник

Впервые измерено вызываемое пустым пространством кручение

Физики впервые экспериментально зафиксировали крутящий момент, возникающий между двумя близко расположенными телами с особыми оптическими свойствами. Этот феномен связан с эффектом Казимира, из-за которого два проводника притягиваются, но его еще труднее измерить. Результаты опубликованы в журнале Nature.

В середине XX века физик Хендрик Казимир теоретически предсказал существование парадоксального на первый взгляд эффекта — притяжения между помещенными в вакуум проводниками, если они расположены на чрезвычайно близком расстоянии друг от друга. Это притяжение не имеет никакого отношения к гравитации, и представляет собой квантовое проявление электромагнетизма. Сила между проводниками появляется, потому что из-за небольшого расстояния между ними помещается меньше возможных мод виртуальных частиц, в то время как с обратной стороны проводников на их количество ничто не влияет. В результате тела испытывают силу притяжения, связанную сугубо со свойствами квантового вакуума. Физики уже научились измерять эту чрезвычайно малую силу экспериментально.

В новой работе физики измерили другой эффект, который, однако, приводит не к притяжению, а к кручению близких тел, если они оптически анизотропны, то есть по-разному пропускают свет в зависимости от направления. Его существование предсказали американские физики Адриан Парсегян и Джордж Вайсс в 1972 году на основе идеи Казимира. Оказалось, что возникающий благодаря этому эффекту крутящий момент отвечает за давно используемые на практике технологии. Авторы использовали в экспериментах жидкие кристаллы, которые при вращении существенно меняют прозрачность, что позволяет точно измерить степень закрученности.

«Это интересная ситуация, когда промышленность давно использует что-то, потому что оно работает, хотя принцип функционирования мы понимаем не до конца, — говорит руководитель коллектива авторов Джереми Мандей из Мэрилендского университета в Колледж-Парке (США). — В случае жидкокристаллических дисплеев, например, мы знаем, как создать скрученные жидкие кристаллы, но мы не полностью понимаем, почему они скручиваются. Наше исследование доказывает, что кручение Казимира — это определяющий фактор для того, чтобы жидкие кристаллы выстраивались определенным образом. Мы впервые измерили вклад эффекта Казимира, но не первыми доказали его важность».

Ученые отмечают, что этот эффект можно использовать в любых наноразмерных устройствах, где нужно придать вращение каким-то их частям. В частности, его можно использовать в механических устройствах, таких как моторы. Теперь авторы хотят протестировать феномен в случае других веществ.

Источник

В новом исследовании показано, почему галактики не остывают

Для того чтобы в галактике из горячего газа и пыли начали формироваться звезды, необходимо снижение температуры газа. Этот процесс реализуется за счет излучения энергии и постепенного сжатия газа, наполняющего галактику. В конечном счете газовые облака значительно сжимаются и, казалось бы, в центре галактики в результате этого сжатия должны формироваться плотные газовые структуры, внутри которых рождается огромное число новых звезд. Однако на самом деле мы не наблюдаем такой простой картины.

Среди возможных причин, сдерживающих стремительное звездообразование в галактиках, астрономы называют влияние центральной сверхмассивной черной дыры, которая поглощает материю галактики, формируя вокруг себя огромный «водоворот», в котором происходит разогрев материала и излучение энергии – как в форме яркого свечения аккреционного диска черной дыры, так и в форме узконаправленных джектов, перпендикулярных плоскости диска. Кроме того, космические лучи, взрывы сверхновых и другие факторы могут приводить к турбулентному перемешиванию газовых потоков и увеличению температуры газа. В новом исследовании астрономы во главе с Кунгом-Йи Су (Kung-Yi Su) изучили влияние факторов космических лучей – потоков зараженных частиц, движущихся со скоростями, близкими к скорости света из далеких уголков Вселенной - и турбулентности на охлаждающиеся газовые потоки. Построив сложную модель физики охлаждающихся газовых потоков, авторы работы показали, что изученные в исследовании факторы оказывают значительное влияние на охлаждающийся газ, являющийся материалом для формирования новых звезд, сдерживая скорость звездообразования в галактиках.

Исследование появилось на сервере предварительных научных публикаций arxiv.org.

Источник

Тусклое свечение пространства между галактиками указывает на темную материю

Новый взгляд на снимки, полученные при помощи космического телескопа НАСА Hubble («Хаббл»), может помочь глубже понять природу темной материи, не поддающегося наблюдениям материала, который составляет большую часть Вселенной, согласно новому исследованию.

Используя архивные данные наблюдений шести массивных скоплений галактик, проведенных при помощи космического телескопа Hubble в рамках программы Frontier Fields, астрономы показали, что так называемый «интракластерный свет» - рассеянное свечение пространства между галактиками, входящими в состав скопления – хорошо соответствует распределению темной материи, что позволяет более точно отследить ее концентрацию, по сравнению с существующими методами косвенного наблюдения этой таинственной субстанции, основанными на наблюдениях рентгеновского излучения.

Основной принцип этого нового метода, предлагаемого командой астрономов во главе с Мирейей Монтес (Mireia Montes) из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее, Австралия, состоит в следующем. При слиянии галактик с образованием скопления галактик часть звезд оказывается выброшенной в межгалактическое пространство. На такие «свободно движущиеся» звезды почти не действуют силы, которые обычно удерживают звезды на их местах внутри отдельной галактики; вместо этого распределение звезд межгалактического пространства соответствует распределению гравитационного потенциала по скоплению галактик – а следовательно, распределению по скоплению галактик темной материи, вносящей основной вклад в массу скопления галактик. Таким образом, повышенная светимость отдельной области межгалактического пространства внутри скопления галактик, указывает на повышенную концентрацию темной материи в этой области пространства – и наоборот. Согласно авторам, этот новый метод косвенного наблюдения темной материи имеет более высокую точность, по сравнению с предлагаемыми ранее методами, а кроме того, его использование не предполагает получение спектров интракластерного света, а требует лишь точного измерения общей светимости.

Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Источник

Зародыши гигантских галактик формировались в ранней Вселенной

Современные галактики демонстрируют широкое разнообразие форм и размеров, включая карликовые галактики, неправильные галактики, спиральные галактики и массивные эллиптические галактики. Этот последний тип галактик, массивные эллиптические галактики, представляет собой загадку для астрономов. Хотя такие галактики являются наиболее массивными и содержат наибольшее количество звезд, тем не менее, почти все их звезды имеют очень большой возраст. В определенную эпоху эволюции Вселенной в галактиках-предшественницах массивных эллиптических галактик должно было происходить стремительное звездообразование, которое затем прекратилось по какой-то причине.

К счастью, конечная скорость движения света позволяет нам изучать раннюю Вселенную. Так как свет движется с конечной скоростью, наблюдаемые нами сегодня изображения галактик, находящихся от нас на расстоянии 12 миллиардов световых лет, представляют эти галактики такими, какими они были 12 миллиардов лет назад, то есть в то время, когда возраст Вселенной составлял всего лишь примерно 13 процентов от ее текущего возраста.

В новом исследовании группа астрономов во главе с Марико Кубо (Mariko Kubo) из Национальной астрономической обсерватории Японии использовала данные, собранные при помощи телескопа «Субару» и других обсерваторий для поисков галактик, расположенных на расстоянии 12 миллиардов световых лет от нас. Среди обнаруженных галактик ученые выделили массивные «спокойные» галактики, то есть галактики, в которых существенно снижена скорость звездообразования, как возможные галактики-предшественницы современных массивных эллиптических галактик. При помощи обсерватории «Субару» авторы работы подробно наблюдали 5 массивных «спокойных» галактик. Наблюдения показали, что, хотя массивные «спокойные» галактики являются компактными (размер составляет порядка 2 процентов от размера Млечного пути), однако их масса близка к массам современных эллиптических галактик. Это означает, что для того, чтобы превратиться в современные гигантские эллиптические галактики, массивные «спокойные» галактики должны увеличиться в размере в 100 раз, в то время как их масса должна возрасти всего лишь в 5 раз. Это соответствует модели, согласно которой рост галактик идет не за счет крупных слияний, а в основном за счет поглощения мелких галактик, делают вывод Кубо и его команда.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.

Источник

На Марсе найден кратер, который круглый год заполнен льдом

2 июня 2003 года миссия Европейского космического агентства Mars Express покинула Землю, чтобы начать свое путешествие на Марс. Через шесть месяцев (25 декабря) космический корабль запустил свой главный двигатель и вышел на орбиту вокруг Марса. Таким образом, в это Рождество будем отмечать пятнадцатую годовщину прибытия орбитального аппарата и все наблюдения, сделанные им с Красной планеты с тех пор.

Соответственно, миссия Mars Express смогла отпраздновать это событие, так как сделало несколько прекрасных фотографий марсианского кратера, который круглый год заполнен льдом. Эта особенность известна как кратер "Королев", который имеет диаметр 82 км.

Изображения были получены с помощью стереокамеры высокого разрешения (HRSC), которая была предоставлена Германскому аэрокосмическому центру (DLR) для миссии Mars Express. Этот инструмент захватил пять «полос» кратера "Королев" на пяти различных орбитах вокруг полюсов, которые затем были объединены, чтобы получить изображения кратера в перспективе, и предложить более полный обзор его места на северно-полярном плато (возвышенная равнина с ровной или волнистой слабо расчленённой поверхностью, ограниченная отчётливыми уступами от соседних равнинных пространств).

Кратер назван в честь Сергея Королёва, главного ракетостроителя и конструктора во время космической гонки времен холодной войны, и широко известного как «отец советских космических технологий». В период с 1950-х по 1966 год он работал на нескольких новаторских космических программах, которые включали запуск первого искусственного спутника на орбиту.

В 1960 году он сыграл главную роль в создании программ Восток и Восход, а также курировал запуск первой собаки Лайки и первого человека Юрия Гагарина в космос. Он также принимал участие в разработке первых в России межпланетных робототехнических миссий на Луну, Марс и Венеру.

"Королев" является очень хорошо сохранившимся марсианским ударным кратером и круглый год заполнен льдом. По оценкам, ледяной покров имеет толщину 1,8 км в центре и содержит приблизительно 2200 кубических километров водяного льда, что по объему сопоставимо с двумя Великими озерами: Эри и Озеро Онтарио вместе взятые.

Регион также представлял интерес для других миссий, таких как программа ЕКА ExoMars, в задачу которой входит выяснение, существовала ли когда-либо жизнь на Марсе. 28 апреля 2018 года с помощью орбитального аппарата ExoMars удалось получить изображение 40-километрового сегмента кратера "Королев".

Источник

"Частица ангела". Физики оказались на грани материи и антиматерии

© TU Delft

Эксперимент по обнаружению фермионов Майораны в покрытой сверхпроводником нанопроволочке

© Алина Полянина

Фермион Майораны на островке сверхпроводимости

Источник