Группа ученых из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли и Калифорнийского университета в Беркли произвела измерения силы, равной приблизительно 42 йоктоньютонам (42*10^-24 Ньютона). Используя комбинацию света лазеров и уникальной оптической технологии удержания в ловушке облака охлажденных до сверхнизкой температуры атомов, ученые измерили самую слабую силу из всех сил, измеренных учеными за всю историю науки.
"Используя нашу установку мы приложили крайне малую силу к центру массы облака атомов, охлажденных до сверхнизкой температуры и удерживаемых во впадине оптической ловушки. Приложенная сила вызвала перемещение центра массы облака и это было измерено при помощи оптического метода" - рассказывает Дэн Стэмпер-Керн (Dan Stamper- Kurn), ученый-физик из Калифорнийского университета, - "Когда прикладываемые силы вошли в резонанс с собственной частотой колебаний облака атомов мы достигли чувствительности измерений, который всего в четыре раза больше абсолютного предела, так называемого Стандартного Квантового Предела (Standard Quantum Limit, SQL), определяющего максимальный теоретический предел чувствительности, с которым может быть сделано измерение любого вида".
Следует отметить, что произведенное измерение является частью усилий, направленных наобнаружение гравитационных волн, "ряби" пространственно-временного континуума, описанной в Общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Измерение очень малых сил позволит определить до какой степени закон всемирного тяготения, описанный сэром Исааком Ньютоном, проявляется в микроскопическом масштабе, где все действующие силы и перемещения имеют крайне и крайне маленькие значения. К примеру, установка для обнаружения гравитационных волн Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), позволяет сделать запись перемещений, в тысячи раз меньших диаметра протона.
В основе практически всех сверхчувствительных датчиков сил лежат так называемые механические генераторы, простые или сложные системы, позволяющие преобразовать приложенную силу в механическое движение, поддающееся измерению. Поскольку в малых масштабах прикладываемые силы и перемещения приближаются к пределу квантового порога, определяемого принципом неопределенности Гейзенберга, само измерение будет затрагивать измеряемый объект, что называется эффектом обратного квантового воздействия. За последние года учеными было предложено множество методов по минимизации влияния вышеупомянутого эффекта, благодаря чему порог чувствительности измерений может вплотную приблизиться к Стандартному Квантовому Пределу. Но, к сожалению, самый лучший из предложенных методов обеспечил чувствительность на шесть-восемь порядков превышающую предел SQL.
"Мы измерили самую слабую силу с чувствительностью, которая наиболее приближена к теоретическому пределу SQL" - рассказывает Сидни Шрепплер (Sydney Schreppler), член исследовательской группы, - "И этого нам удалось достичь за счет того, что наш механический генератор состоял всего из 1200 атомов".
В экспериментальной установке главным элементом механического генератора выступил газ из атомов рубидия, охлажденных практически до температуры абсолютного нуля. Оптическая ловушка была сделана при помощи света двух лазеров с длинами волн 860 и 840 нм, а для измерения перемещений центра массы облака атомов использовался лазер с длиной волны 780 нм.
"Когда мы приложили силу к нашему механическому генератору он начал колебаться с затухающей амплитудой, подобно маятнику" - рассказывает Сидни Шрепплер, - "А ключевым моментом, благодаря которому нам удалось получить рекордный уровень чувствительности измерений, стала уникальная технология поддержания сверхнизкой температуры атомов и их полной изоляции от окружающей среды, позволившие избавиться от сторонних шумов и помех".
В будущем ученые планируют подобраться к порогу SQL еще ближе, а повысить чувствительность еще больше им позволит охлаждение атомов до еще более низкой температуры и совершенствование оптического метода измерений перемещения центра массы облака атомов. Кроме этого, для снижения влияния эффекта обратного квантового воздействия ученые будут использовать все известные на сегодняшний день методы. И только после этого ученые могут получить в свое распоряжение новый измерительный инструмент, при помощи которого можно будет заниматься поиском проявлений гравитационных волн на квантовом уровне и производить другие сверхвысокоточные измерения.
Москва, 1 июля. Последние данные, полученные с телескопов Chandra и XMM-Newton, содержат странный рентген-сигнал. Ученые предполагают, что он исходит из галактического скопления Персей, сообщают Astronews.
Сигнал обнаружили во время подробного исследования галактических скоплений. Согласно полученным данным, эмиссионная линия рентген-излучения находится в галактическом скоплении Персей.
Не исключено, что источником рентген-излучения является распад стерильных нейтрино - частиц, которые являются возможными кандидатами на составляющие темной материи. Считается, что нейтрино взаимодействует с нормальной материей только благодаря гравитации.
Теперь полученный сигнал пытаются подтвердить с помощью дополнительных исследований.
Как ранее сообщал «МИР 24», нейтрино - это элементарная частица, практически не имеющая веса и заряда, за счет чего передвигающаяся со скоростью, близкой к скорости света. Большая часть нейтрино попадает на Землю из космоса, однако источник происхождения нейтрино до сих пор установить не удалось.
Не факт, что путешествия во времени станут возможными совсем скоро, но сейчас команда физиков из Квинслендского университета в Австралии хотя бы обяъснила и смоделировала как это может быть.
Дело в том, что отдельные квантовые частицы, которые путешествуют по пространственно-временной петле (как на фото) в общем-то могут прибыть туда, откуда они вышли. Такая возможность возникает потому, что эти частицы по своей сути неопределенные, а потому не возникает места для парадоксов, которые могли бы сорвать этот вид исследований. Парадоксы в принципе классические – например, когда путешественник во времени мог бы помешать встретиться своим родителям и никогда не появиться на свет.
Ученые уверены, что их разработка сможет внести важный вклад в объединение двух великих физических теорий, которые до сих пор имели между собой мало что общего: общую теорию относительности Эйнштейна и квантовую механику.
В случае если теоретическая формула физика-инженера Джеймса Фрэнсона окажется правильной, перед учеными встанет непростая задача по пересчету всех расстояний до удаленных объектов, как звезд, населяющих собой галактическое пространство.
Ряд заявлений, сделанных американским ученым, повергли в большое смятение всю общественность научной аудитории. Представители данного научного направления не раз утверждали, что скорость света, озвученная общей теорией относительности, чуть ниже, как было сказано ранее.
В соответствии с общей теорией относительности, частицы фотонов путешествуют внутри одного вакуума на постоянной скорости, утвержденной еще Альбертом Эйнштейном. Напомним, что на показателе скорости света и основываются все виды космических измерений, соответственно, если ученые докажут свою теорию, все расчеты придется производить заново.
В ясную ночь с помощью телескопа можно увидеть красную карликовую звезду Gliese 832, которая находится на расстоянии всего лишь 16 световых лет от нас. Несколько дней назад астрономы объявили об открытии планеты – супер-Земли, - которая вращается по орбите этой звезды, и, по их словам, она является одним из самых вероятных кандидатов на обитаемость.
Gliese 832c была открыта международной командой астрономов под руководством Robert A. Wittenmyer из UNSW Australia. Они использовали сверхточные данные радиальной скорости, полученные от HARPS-TERRA, спектрограф Planet Finder Spectrograph и эшелевский спектрограф UCLES. Они уже знали, что на орбите этой звезды находится одна планета, - Gliese 832 b, открытая в 2009 году.
Так как свет красных карликов довольно тусклый, зона обитаемости у этих звезд находится на очень близком от них расстоянии. Орбитальный период Gliese 832c –36 дней (а у Gliese 832 b - 9.4 года).
Масса недавно открытой супер-Земли – минимум в пять раз больше земной, и она получает от своей звезды примерно столько же энергии, сколько Земля от Солнца.
Ученые считают, что Gliese 832c входит в первую тройку планет, наиболее похожих на Землю, при этом – самой близкой из этой тройки к Земле. При этом, для дальнейших выводов необходимо выяснить состав планеты и ее атмосферы.
Открытие трех близко расположенных друг к другу сверхмассивных черных дыр в галактике, расположенной на расстоянии более миллиарда световых лет от нас, может помочь астрономам в поиске гравитационных волн, о существовании которых впервые заговорил Эйнштейн.
Команда ученых из разных стран под руководством доктора Роджера Дина (Roger Deane) из Университета Кейп Тауна исследовала шесть систем, в которых, как считалось, должны были быть сверхмассивные черные дыры. Команда обнаружила, что в одной из систем находится сразу три сверхмассивные черные дыры, а две из них вращаются друг вокруг друга, подобно двойным звездам. Это открытие позволяет предположить, что близко расположенные друг к другу сверхмассивные черные дыры встречаются намного чаще, чем считалось ранее.
Скорость, с которой эти черные дыры вращаются вокруг друг друга, в 300 раз больше скорости звука на Земле.
Подробно результаты исследования описаны в статье, опубликованной на этой неделе в издании Nature.
Профессор Мэтт Джарвис (Matt Jarvis), автор работы, oговорит: «Теория Общей Относительности гласит, что сливающиеся черные дыры являются источником гравитационных волн, а в этой работе нам удалось найти три черных дыры, расположенных так близко друг к другу, как этой возможно, - перед тем, как закрутиться в спираль и слиться. Мысль о том, что мы могли бы найти больше таких потенциальных источников гравитационных волн, очень вдохновляет нас, ведь знание, откуда могут происходить такие сигналы, могут помочь нам обнаружить эту «рябь» пространства-времени».
Во время подробного исследования галактических скоплений с помощью космической рентген-обсерватории Chandra и телескопа XMM-Newton ученые были озадачены загадочным рентген-сигналом. Они считают, что, возможно, источником рентген-излучения является распад стерильных нейтрино, - частиц, которые являются возможными кандидатами на составляющие темной материи.
Эти данные необходимо подтвердить с помощью дополнительных данных, чтобы исключить другие возможные объяснения и определить, возможно ли, чтобы это была именно темная материя.
Последние данные, полученные телескопами Chandra и XMM-Newton, включают в себя неопределенную эмиссионную линию рентген-излучения, - то есть, пик интенсивности в очень необычном диапазоне рентген-света. Астрономы обнаружили эту эмиссионную линию в галактическом скоплении Персей, с помощью двух телескопов - Chandra и XMM-Newton. Они так же обнаружили эту линию во время комбинированного исследования еще 73 галактических скоплений, которое проводилось с помощью XMM-Newton.
Авторы исследования предполагают, что эта эмиссионная линия могла бы быть сигнатурой распада «стерильных нейтрино». Стерильные нейтрино – это гипотетический вид нейтрино, который, как считается, взаимодействует с нормальной материей только благодаря гравитации. Некоторые ученые предполагают, что стерильные нейтрино могут быть одним из объяснений природы темной материи.
Всего лишь через год космический аппарат New Horizons пролетит мимо Плутона, и мы впервые сможем подробно рассмотреть, как выглядит карликовая планета. В преддверии этого события выпускница университета St Andrews Алиса Уайтло (Ailsa Whitelaw) и ее куратор, доктор Джейн Гривз (Jane Greaves) решили воспользоваться давно забытыми данными, чтобы создать карту подповерхностного слоя Плутона, заглянув под его ледяной верхний слой и рассказав о спрятанных там химических веществах, таким образом позволяя представить будущее этого отдаленного мира.
Алиса и Джейн испробовали новый подход, воспользовавшись данными, полученными помимо прочих телескопом James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) в конце 1990-х. Камеры SCUBA телескопа JCMT работают в субмиллиметровом диапазоне, который находится между дальним инфракрасным и микроволновым. За Плутоном наблюдали в диапазоне 0.85 мм.
Эти результаты показывают то полушарие карликовой планеты, которое не удастся детально «рассмотреть» миссии New Horizons. Космический аппарат пролетит через систему Плутона 14 июля 2015 года, однако у него будет всего несколько минут для того, чтобы изучить одну сторону карликовой планеты и ее самого крупного спутника – Харон – с близкого расстояния.
Почти через сто лет после того, как Альберт Эйнштейн разработал теорию общей относительности, эта теория прошла самые серьезные испытания, объясняя свойства наблюдаемой Вселенной. Самые точные на сегодняшний день измерения силы гравитационных взаимодействий между отдаленными галактиками полностью совпадают с прогнозами теории. О результатах тестов доктор Ладо Самушиа (Lado Samushia) рассказал на встрече National Astronomy Meeting 2014 в Портсмуте, 25 июня.
С помощью наблюдаемых искажений в положении галактик, команда смогла измерить силу гравитации с точностью до 6 процентов. На сегодняшний день никому не удавалось достичь более высокой точности.
"Гравитация – это главная движущая сила, которая стоит за ростом структур во Вселенной. Согласно общей теории относительности, гравитация – это проявления искривления пространства-времени вокруг них, влияющие на движение других объектов вокруг них. Физики-теоретики предлагали много альтернативных теорий и модификаций общей относительности, и задачей физиков-наблюдателей является тестирование альтернативных теорий со все возрастающей точностью", - объясняет Самушиа.
Команда астрономов из разных стран создала детализированную трехмерную карту пыльной структуры Млечного Пути, - как мы видим ее из Северного Полушария Земли.
Пыль и газ, из которых состоит межзвездная среда, заполняют пространство между галактиками. Пыль в межзвездной среде формируется турбулентными потоками, которые образуют сложные фракционные структуры громадных размеров.
Вместо того, чтобы измерять саму пыль для создания карты, команда воспользовалась наблюдениями за более чем 38 миллионами звезд, чтобы установить, насколько свет звезд затеняется межзвездной средой, и таким образом определить, сколько пыли находится между нами и каждой звездой. Эта карта была создана на основании данных недавно изданного каталога IPHAS (Isaac Newton Telescope Photometric H-alpha Survey of the Northern Galactic Plane), - первого цифрового обзора, который охватывает всю северную часть Млечного Пути.
Карта показывает фрактальную структуру межзвездной среды, и структуры большого размера, такие, как молекулярные облака, в которых образуются звезды, и пузыри ионизированного газа вокруг скоплений горячих звезд.
Группа органических химических веществ, которые на Земле сегодня считаются загрязняющими и канцерогенными, однако, по общему мнению, являющихся основой происхождения жизни, может быть ответом на вопрос, как богатые углеродом химические соединения, которые образуются в звездах, «обрабатываются и перерабатываются» в космическом пространстве.
Ученые исследовали, как полициклические ароматические углеводороды (PAH) создаются в стареющих звездах спутниковой галактики Млечного Пути – в Большом Магеллановом Облаке. Они обнаружили, что типы PAH, найденные в атмосферах этих звезд, намного более вариативны, чем PAH, которые мы можем наблюдать в нашей галактике.
Ученых это удивило, потому что более ранние исследования PAH в межзвездной пыли в Большом Магеллановом Облаке показывали, что они очень похожи на такие же вещества во Млечном Пути. Ученые предполагают, что эти органические молекулы «обрабатываются» и изменяют свой состав вскоре после того, как их отбрасывают умирающие звезды, и они пополняют вещество галактики. Умирающие звезды в соседней галактике содержат больше углерода, чем звезды Млечного Пути.
Исследователи наблюдали за 24 тщательно отобранными звездами с помощью космического телескопа Spitzer (Спитцер) и анализировали их свет, чтобы найти, что связывает их с PAH. Звезды питают ядерные реакции, которые происходят в их ядрах, «конвертируя» водород в гелий. К концу жизни низкомассивные звезды, подобные Солнцу, потребляют весь водород своего ядра, и начинают «конвертировать» гелий в кислород и углерод. В конце концов, они исчерпывают свой запас топлива и начинают сбрасывать свои внешние слои, создавая туманность вокруг центрального белого карлика. Газ и молекулы из этой туманности через некоторое время смешиваются с межзвездной средой. Команда ученых в своем исследовании сфокусировалась на звездах, которые, судя по виду, находились в процессе слияния углерода.
По мнению исследователей, по мере эволюции центральной звезды, возрастающее излучение влияет на состав PAH, что приводит к их большему разнообразию. При этом, как только PAH смешиваются с межзвездной средой, это разнообразие уменьшается. Возможно, ультрафиолетовое излучение изменяет профили PAH. А может быть, PAH вновь перерабатываются в межзвездной среде, изменяя свой состав.
Солнечные джеты – это выбросы с поверхности Солнца, когда от 1 до 10 тонн горячего вещества выбрасывается на скоростях до 1000 километров в секунду. С помощью космических обсерваторий, таких, как Hinode и STEREO, ученые недавно открыли новый тип джетов, известный, как «взрывные» джеты, которые в чем-то похожи на выбросы коронарной массы, способные нарушать магнитное поле Земли, но меньшего масштаба. Профессор Эон Джуй Ли (Eon Jui Lee) создал первую трехмерную модель этих явлений. Самым распространенным классом «горячих» солнечных джетов являются рентген-джеты, которые, как считается, формируются в результате магнитного перезамыкания, - когда разнонаправленные линии магнитного поля (север и юг) входят в контакт. Взрывные джеты – другие, они, похоже, образуются в результате извержения магнитного поля в основании джета, которое несет изогнутые волокна вещества. Средняя температура таких джетов - от 10 000 до 100 000 градусов Цельсия, то есть они намного холоднее, чем внешние слои атмосферы Солнца, где температуры обычно достигают 1 – 2 миллионов градусов.
На Солнце вещество находится в форме плазмы – в газообразном состоянии, когда некоторые электроны «отрываются» от обычно нейтральных атомов. В модели профессора Ли показаны изменения – от стандартных джетов к взрывным, и отдельные снимки из его модели показывают, насколько сходится его работа и снимки спутника Hinode.
Так же, как на Земле, на Солнце тоже бывает плохая погода, с сильными ветрами и ливнями. Однако, в отличие от земных, солнечные дожди состоят из электрически заряженной плазмы и падают со скоростью около 200 000 километров в час из внешних слоев солнечной атмосферы – короны – на поверхность Солнца. И каждая из тысячи капель, из которых состоит коронарный дождь, - громадного размера, сравнимого с Ирландией.
Сейчас коронарные дожди можно изучать в мельчайших подробностях благодаря современным спутникам, таким, как Обсерватория Солнечной Динамики SDO и наземных обсерваторий, таких, как шведский телескоп 1-m Solar Telescope (SST). Ученые видят регулярные и серьезные сдвиги в солнечном «климате», однако, несмотря на десятилетия исследований, до сих пор не могли понять физику коронарного дождя.
Сейчас они выяснили, что процессы, благодаря которым на Солнце формируются горячие дожди, удивительно схожи с теми, что вызывают дождь на Земле. Если условия в солнечной атмосфере подходящие, тогда облака горячей, плотной плазмы могут естественным образом охлаждаться и конденсироваться, и в конце концов «выпадать» на поверхность Солнца в виде капель коронарного дождя. Можно провести и еще одну параллель с земной погодой: вещество, из которого состоят облака коронарного дождя, достигает короны благодаря быстрому процессу испарения. Однако в этом случае испарение вызвано солнечными вспышками . Тем не менее, происхождение солнечного коронарного нагревания остается одной из самых неразрешимых загадок солнечной физики.
Благодаря данным, полученным от созвездия спутников Swarm, ученые узнали о последних изменениях в магнитном поле, защищающем нашу планету.
Спутники, которые были запущены в космос в ноябре 2013 года, последние шесть месяцев занимались измерением магнитного поля, и полученные данные говорят о том, что магнитное поле ослабевает, и самые сильные изменения происходят в Западном Полушарии.
При этом в других областях, например, на юге Индийского Океана, магнитное поле с января стало сильнее.
Так же последние данные говорят о том, что магнитный север сдвигается в направлении Сибири.
Все эти изменения основаны на магнитных сигналах, источником которых является ядро Земли. В течение ближайшего времени ученые будут анализировать данные для того, чтобы оценить, насколько велик «магнитный вклад» от других источников: от мантии, коры, океанов, ионосферы и магнитосферы.
Благодаря этому они получат новые знания о различных естественных процессах, начиная с тех, что происходят в глубине нашей планеты, заканчивая космической погодой, на которую влияет солнечная активность. В свою очередь, эта информация поможет больше узнать о том, почему ослабевает магнитное поле.
Одним из самых зрелищных атмосферных явлений Марса являются пыльные дьяволы, - пыльные вихри, возникающие в результате нагревания поверхности планеты лучами Солнца. Несмотря на то, что многочисленные следы «пыльных дьяволов» удавалось сфотографировать много раз, не так просто «поймать» их в действии.
Однако, благодаря наблюдениям камеры High-Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE), установленной на борту орбитального марсианского зонда Mars Reconnaissance Orbiter, удалось сделать снимок не одного, а трех пыльных дьяволов.
На Земле пыльные дьяволы образуются, когда от теплый слой воздуха от разогретой поверхности образует восходящий поток, а более холодный воздух наверху – нисходящий. Потоки вращаются быстрее и быстрее, в конце концов образуя вращающийся столб, который «всасывает» пыль и другие легковесные частицы. Подобным образом формируются пыльные дьяволы на Марсе.
На этом снимке можно увидеть, как один полностью сформированный пыльный дьявол отбрасывает длинную тень на пыльную равнину. Нередко эти вихри «прорезают» темные следы на своем пути, сдувая более яркую пыль с поверхности и обнажая более темные слои.
Наблюдения за этими следами с орбиты, фиксирование размеров и частоты возникновения пыльных дьяволов помогает ученым-планетологам лучше понимать динамичную атмосферу Марса.
Несмотря на свое название, пыльные дьяволы часто на самом деле приходят на помощь роверам-марсоходам, очищая их солнечные панели от пыли. в начале этого года пыльный дьявол очистил поверхность солнечных панелей марсохода Opportunity: сдул много красной пыли, которая осела на солнечной антенне ровера. Благодаря этой «генеральной уборке» марсоход стал получать больше солнечной энергии.
Поведение медленно вращающейся нейтронной звезды, которая является частью двойной системы из нейтронной звезды и красного гиганта, не вписывается в рамки общепринятой теории.
Нейтронные звезды, которые рождаются в результате взрыва массивных звезд, настолько компактны, что шар диаметром всего лишь 20 километров имееют массу больше, ее Солнце. Изредка нейтронные звезды могут формировать двойные системы с «нормальными» звездами, и эти двойные системы становятся источниками интенсивных рентген-пульсаций.
Теруяки Эното (Teruaki Enoto) и его коллеги из лаборатории High Energy Astrophysics провели исследование, результаты которого бросают вызов всем нашим знаниям об этих необыкновенных астрономических объектах.
В не так давно открытом классе двойных звездных систем – SyXB – пару составляют нейтронная звеза и красный гигант М-типа с такой же массой, как наше Солнце. Как и во всех двойных системах, влияние красного гиганта приводит к периодическим изменениям интенсивности и сложным «паттернам» длины волн рентген-лучей, источником которых является нейтронная звезда.
Команда Эното в сотрудничестве с различными институтами Японии, Германии и США исследовала SyXB с самой медленно вращающейся нейтронной звездой, - систему 4U 1954+319. Обычно период вращения нейтронной звезды составлет несколько сотен секунд или даже меньше, а в системе 4U 1954+319 он составляет 5,4 часа.
Из-за небольшого размера нейтронных звезд их невозможно изучать с помощью телескопов, поэтому ученым приходится извлекать информацию из их рентген-излучения. Излучение системы 4U 1954+319, исследовали с помощью японского спутника Suzaku. Компьютерное моделирование данных показало, что магнитное поле вокруг нейтронной звезды очень сильное в сравнении с другими нейтронными звездами, однако в то же время не настолько сильное, чтобы объяснить некоторые из ее характеристик с помощью общепринятых теорий.
Международная команда ученых открыла, что ветры, источником которых является сверхмассивная черная дыра в близлежащей галактике, мешают наблюдениям, затмевая рентген-излучение.
Их работа опубликована в выпуске издания Science Express от 19 июня, и она проливает свет на отклонения в поведении черных дыр, которые выделяют большие количества вещества благодаря мощным галактическим ветрам.
С помощью различных спутников и космических обсерваторий команда более года наблюдала за самой яркой и наиболее изученной из «местных» черных дыр – той, которая расположена в центре галактики NGC 5548.
К своему удивлению, ученые обнаружили, что газ намного холоднее, чем они рассчитывали, основываясь на прошлом опыте. Это означало, что ветер охладился и поток газа быстро двинулся наружу, заблокировав 90 процентов рентген-излучения. Эти наблюдения помогли впервые получить подтверждение существования процесса затенения, который – в более ярких галактиках – регулирует рост черных дыр.
Исследуя данные, полученные из разных источников, ученые обнаружили, что между ядром галактики и Землей лежит толстый слой газа, который блокирует менее энергетически заряженное рентген-излучение, которое часто используется для исследования системы, а более энергетически заряженное излучение проходит сквозь него.
Данные космического телескопа Хаббл (Hubble Space Telescope) так же показали, что ультрафиолетовое излучение частично поглощается потоком газа.
Открытие было сделано командой ученых из разных стран под руководством ученого Института Космических Исследований Нидерландов SRON Джелле Каастра (Jelle Kaastra) с помощью основных космических обсерваторий: Hubble Space Telescope, Swift, NuSTAR, Chandra, INTREGRAL, и других спутников и наблюдательных платформ.
Большинство звезд нашей галактики известны как «красные карлики», - небольшие, относительно прохладные объекты, которые можно увидеть лишь при помощи телескопа.
Эндрю Вест (Andrew West), сотрудник факультета астрономии Бостонского Университета, считает, что исследования таких звезд позволит получить нам тот самых недостающий кусочек головоломки, который позволит понять, каково же наше место во Вселенной.
В рамках своего исследования Вест проводит два эксперимента. Он будет использовать данные телескопа Discovery Chanel Telescope в Обсерватории Lowell для подсчета количества красных карликов на определенных областях небесной сферы, для сравнения «плотности населения» на разных участках одинакового размера. Кроме того, он исследует пары двойных звезд (две звезды, вращающиеся по орбите вокруг общего центра) из данных уже готовых обзоров, доступных онлайн, для подсчета количества красных карликов и исследования того, как они отделены друг от друга
"Компьютерные модели говорят, сколько двойных должно быть там; они делают прогноз о том, что вы увидите. А я собираюсь проверить, какие из этих прогнозов правдивы, а какие – нет", - говорит он. "Мы будем использовать другие модели, которые прогнозируют количество и свойства двойных звезд, а затем – смотреть, сбываются ли эти прогнозы. Возможно, окажется, что некоторые модели работают, а некоторые – нет, и нам придется вновь обращаться к теоретикам, чтобы они пересмотрели свои модели".
Астрономы, судя по всему, наконец-то зафиксировали слабые свидетельства Большого взрыва и последующего быстрого расширения Вселенной. Открытие подтверждает одни космологические модели и отвергает другие, а также, в случае подтверждения, может претендовать на Нобелевскую премию. Вчера в научном журнале вышла рецензированная статья физиков. Но обо всё по порядку.
Почему был выбран Южный полюс?
Исследование проводилось при помощи двух радиотелескопов, расположенных на Южном полюсе Земли, на станции Амундсена-Скотта. Такое расположение диктуется сразу несколькими причинами. Во-первых, ночь здесь длится по полгода. Во-вторых, воздух Южного полюса гораздо холоднее (в среднем -60 °C) и чище, менее влажный, а значит, наблюдать за космосом гораздо проще. Возмущения и вода в атмосфере не вносят в собираемые данные сумятицу, а в нынешнем случае это было очень важно, так как гравитационные волны, за которыми собственно и охотились астрономы, оставляют еле заметные следы. Учёные, конечно, надеялись, что современные пределы чувствительности техники позволят "поймать" их, но шансов было не много.
Вода поглощает микроволновые сигналы, мешая наблюдениям. Ещё два важных фактора − более низкое давление (за счёт высоты расположения) и слабые ветра. Ну и, конечно же, отсутствие здесь поселений людей и их техники, которая создаёт массу "шумов", играет немаловажную роль.
"Южный полюс — самое близкое место к космосу. При этом вы по-прежнему находитесь на Земле", — комментирует Джон Ковач (John Kovac) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, возглавлявший коллаборацию учёных, работающих над проектом "Фоновое изображение космической экстрагалактической поляризации" (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization, сокращённоBICEP).
Так как звёзды здесь не поднимаются из-за горизонта, а остаются практически неподвижными на протяжении всех шести месяцев, телескопам проще постоянно собирать данные о небосводе.
Инфляционная модель Вселенной
Попробуем разобраться, что же собой представляют гравитационные волны и почему подтверждение их существования так важно для науки и человечества в целом. Как известно, существует несколько моделей эволюции Вселенной.
Одна из основных гипотез учёных предполагает, что Вселенная в первые мгновения после Большого взрыва расширялась невероятно быстрыми темпами. За десятки триллионных триллионных триллионных долей секунды объём Вселенной увеличился с субатомных размеров (то есть меньше атома) до размеров футбольного мяча. Произошло это 13,8 миллиарда лет назад.
Спустя 380 тысяч лет появились гравитационные волны, которые испускала раскалённая добела плазма (звёзд, планет и галактик тогда ещё не существовало). В дальнейшем они продолжали распространяться по получившемуся пространству и превратились в излучение микроволнового диапазона (ныне фоновый шум). Именно эти возмущения и зафиксировали телескопы, которые помогают учёным строить картину реликтового излучения или космического микроволнового фонового излучения.
Реликтовое (древнейшее) излучение поначалу также существовало только в теории, однако в 1965 году его наличие было доказано экспериментально. С тех пор физики неустанно изучают его свойства и распространение, составляя "карты", одна точнее другой.
Гравитационные волны и их значение
Почему же гравитационные волны так важны для науки? Дело в том, что инфляция Вселенной (в данном случае подразумевается, конечно, не экономический термин, а понятие быстрого расширения), согласно представлениям физиков, имеет квантовую природу.
То есть наличие гравитационных волн говорит о том, что гравитация, как и все остальныефундаментальные взаимодействия (например, электромагнитное), имеет квантовую природу. Соответственно, данное открытие, если оно будет в дальнейшем подтверждено, меняет фактически фундаментальные основы наших представлений о Вселенной.
Кроме того, "отпечаток" гравитационных волн поможет учёным заглянуть во взаимодействия на тех уровнях энергии, которые невозможно воспроизвести в лабораторных условиях (как учёные ни стараются, температуру Большого взрыва не в состоянии воспроизвести даже Большой адронный коллайдер).
Есть и ещё одно важное обстоятельство: достижение команды Ковача – это прямое доказательство того, что гравитационные волны, одно из ключевых понятий Общей теории относительности Эйнштейна, существуют.
"Это совершенно новый, независимый кусок космологических свидетельств, который полностью встраивается, дополняет и скрепляет картину инфляции", — считает физик-теоретик и космолог Алан Гут из MIT, который предложил идею расширения Вселенной в 1980 году. Он также добавляет, что исследование достойно Нобелевской премии.
Инфляция Вселенной в свою очередь объясняет сразу несколько сложных космологических загадок, например, почему наблюдаемая Вселенная кажется нам однородной от одного конца до другого.
Ранее учёные фактически уже доказали, что инфляционная модель Вселенной верна, хотя, конечно же, не все учёные с этим согласны и приводят свои доводы. Теперь же, можно считать, что найдены убедительные тому доказательства.
Что же такое гравитационные волны?
Космологи предполагали, что период первоначального ультрабыстрого расширения Вселенной должен был оставить свой отпечаток — те самые гравитационные волны (своеобразная рябь на полотне пространства-времени). В одном направлении происходит растягивание, а в другом − сжатие.
Гравитация по Эйнштейну – это искривление пространства-времени вблизи массивных объектов. Искривление при этом не обязательно остаётся рядом с объектом, оно может распространяться по Вселенной (подобно сейсмическим волнам во время землетрясения). При этом гравитационные волны могут распространяться даже по абсолютно пустому пространству со скоростью света.
Вот как на примере полотенца (пространство-время), яблока (звезда) и мячика для пинг-понга (менее массивный объект, проходящий мимо звезды) корреспондент New Scientist довольно доходчиво объясняет, что же такое гравитационные волны.
Валери Джеймсон (Valerie Jamieson) рассказывает следующее. Искривление "полотна" пространства-времени (полотенце) массивными объектами вызывает появление гравитации, которая в свою очередь воздействует на объекты, проходящие мимо массивного тела, породившего это искривление.
Гравитационные волны — следствие очень быстрого расширения молодой Вселенной. Со временем за счёт её дальнейшего расширения они ослабевают (складки на полотенце немного разглаживаются). Однако они продолжают влиять на излучение, распространяющееся по Вселенной, а значит, это воздействие можно зафиксировать.
Как поймать слабый сигнал? Как мы уже сказали, за прошедшие миллиарды лет древние "колебания" значительно ослабли. Поймать их современными приборами напрямую почти невозможно. Однако они повлияли на фоновое реликтовое излучение, поляризовав его.
Тут на сцену выходит одно сложное, но важное понятие B-мода.
Поляризацию реликтового излучения можно разложить на две составляющие: безвихревую Е-моду и вихревую B-моду. Первая была зафиксирована ещё в 2002 году. Вторая же, согласно выкладкам физиков-теоретиков, появляется в ходе двух процессов: из-за воздействия на реликтовое излучениегравитационных линз или же из-за инфляционного расширения Вселенной.
Гравитационными линзами служат любые крупные объекты Вселенной (например, галактики). Обладая гигантской массой, они искривляют своим гравитационным воздействием направление распространения излучения. Появляющиеся в результате этого процесса B-моды поляризации,учёные выловили в октябре 2013 года. Тогда им помог "Телескоп Южного полюса" (SPT) и космический телескоп "Гершель" (Herschel).
B-мода, которая появилась в ходе первоначального быстрого расширения Вселенной, поймана не была. И вот на днях о её открытии заявила группа Джона Ковача. Учёные анализировали данные, собранные телескопом BICEP2, который располагается всего в нескольких метрах от SPT.
Обнаружение потребовало сложных расчётов и невероятной точности измерений (на уровне десятимиллионной части Кельвина). Воздействие гравитационных волн на реликтовое излучение надо было отделить от воздействия даже мельчайших частиц галактической пыли.
Физики попытались исключить все возможные иные причины.
Во-первых, исследователи очень точно настроили положение BICEP2, направив его 512 сверхпроводящих детекторов микроволнового излучения на ту часть неба, где, согласно расчётам, любые сторонние возмущения минимальны.
Во-вторых, учёные сравнили новые данные с прежними, которые были получены в ходе экспериментаBICEP1. Тогда им удалось показать, что сигнал, генерируемый пылью, отличается по спектру.
В-третьих, исследователи использовали новую более точную информацию о поляризации, собранную массивом Кека (Keck Array). Последний был установлен на "Телескопе Южного полюса" в 2012 году и будет функционировать ещё два года. И в этом случае результат был тот же.
"То, что мы увидели одинаковый сигнал на двух разных телескопах, убедило нас в правильности выводов", — говорит Ковач.
Мнение других учёных
"Детали ещё предстоит прояснить, но из того, что я знаю, я могу сделать вывод, что это именно то, что мы так долго ждали, – сообщил Nature Джон Карлстрём (John Carlstrom) из университета Чикаго, один из ведущих исследователей SPT. — Это открытие гравитационных волн, порождённых инфляцией".
"Для меня новые данные выглядят очень-очень убедительными. Это как открытие тёмной энергии или самого реликтового излучения — такое происходит раз в несколько десятилетий", — вторит ему космолог Марк Камёнковский (Marc Kamionkowski) из университета Джона Хопкинса, который впервые рассчитал, как должен выглядеть "отпечаток" гравитационных волн на реликтовом излучении.
Уверенность в результате Любопытно, что интенсивность обнаруженного BICEP2 сигнала очень удивила ловивших его исследователей. Она оказалась в два раза выше, чем предполагали прежние эксперименты.
Согласно теоретическим выкладкам физиков, интенсивность B-моды показывает, как быстро Вселенная расширялась во время инфляции, а значит, отражает энергетическое состояние космоса в те времена.
Последние данные указывают на то время, когда Вселенной было 10-37 секунд отроду, а её температура достигала (в энергетическом эквиваленте) 1016 гигаэлектронвольт. По Теории Великого объединения, эта чрезвычайно высокая энергия соответствует той, при которой становятся неотличимыми друг от друга три из четырёх фундаментальных взаимодействий — сильное, слабое и электромагнитное.
Поскольку инфляция происходила во времена "правления" квантовой физики, то обнаружение гравитационных волн, появившихся в ту эпоху, является первым экспериментальным подтверждением квантовой природы гравитации (и это ещё одно очень важное для науки достижение!). То есть гравитационные волны – свидетельство того, что гравитация (явление классической физики) в основе своей опирается на законы физики квантовой, как и все три других фундаментальных взаимодействия.
Впрочем, несмотря на столь явное объединение двух физик, учёным ещё предстоит разобраться, как объяснить наблюдаемое с точки зрения теории.
Научные статьи Исследовательская группа провела масштабную работу и отправила сразу несколько статей в научные журналы, а также предоставила исчерпывающую информацию на сайте проекта.
Сейчас похожую работу ведут группы, собирающие данные при помощи аэростатов, космического телескопа 'Планк", "Телескопа Южного полюса" и других наземных обсерваторий.
Учёные, занимающиеся анализом информации, поступающей с "Планка", и планирующие подвести итоги к концу года, скорее всего, представят более обширные данные по поляризации и B-моде (космический телескоп может обозревать всё небо), а также по параметрам инфляции и её движущим силам. Им также предстоит подтвердить нынешние результаты. Если они посчитают выводы нынешней команды исследователей верными, то науки, изучающие формирование Вселенной, поистине войдут в новую эру.
Мнение скептиков Результаты команды Ковача ещё предстоит перепроверить и подтвердить или опровергнуть многим другим научным группам. Вот, что говорит по этому поводу Пол Штейнхардт (Paul Steinhardt) из Принстона: "Нет сомнения, если гравитационные волны будут подтверждены, это убьёт циклическую модель и экпиротический сценарий, которые предложили мои коллеги и я. Мы всегда совершенно чётко высказывались на эту тему. Но пока я говорю слово если".
К слову, оба упомянутых выше гипотезы утверждали, что Вселенная расширяется, а потом сжимается, таким образом постоянно перерождаясь.
Другой именитый скептик – Нил Турок (Neil Turok) заявил порталу physicsworld.com, что его волнуют расхождения в новых результатах и тех данных, что были получены в ходе работы космических аппаратов "Планк" и WMAP: "Я считаю, что если данные "Планка" согласовать с новыми, то вместе они представят убедительные доказательства против инфляции!"
"Мне всё-таки кажется, что остаётся большая вероятность того, что поляризационный сигнал E- и B-моды не является космологическим. Это очень интересный результат, но я не буду занимать чью-либо сторону, пока не будут получены подтверждения в других экспериментах, — добавляет астрофизик Питер Коулс (Peter Coles) из университета Суссекса. — Чтобы считать данное открытие прямым доказательством теории инфляции, нам необходимо категорически постановить, что [сигнал] не генерируется каким-либо другим процессом. Но я не думаю, что мы когда-нибудь сможем так сказать".
Ещё один учёный, который призывает к осторожности — Чарльз Лоуренс (Charles Lawrence), работающий с данными "Планка": "Это весьма волнительное открытие, но, как и с любым другим измерением, надо быть осторожным".
Общественное обсуждение результата
19 июня 2014 года одна из статей группы Ковача увидела свет в журнале Physical Review Letters. Все данные прошли проверку рецензентами. Однако многие учёные всё ещё сомневаются в трактовке результатов и продолжают искать ошибки и нестыковки в исходной работе.
В основном, критика сводится к тому, что за подобный эффект может отвечать пыль Галактики. В статье команда Ковача делает вывод: "Мы не можем полностью исключить, что весь избыточный сигнал может быть объяснён яркой эмиссией галактической пыли". Между тем, даже критики признают, что данный результат требует новых данных, которые помогут провести независимую проверку другими научными группами.
Реакция Линде
Напоследок предлагаем вашему вниманию видео, которое показывает, как адъюнкт-профессор Чао-Линь Ко (Chao-Lin Kuo) из Стэнфорда удивил профессора Андрея Дмитриевича Линде известиями об обнаружении свидетельств в пользу теории инфляции Вселенной. Линде в 80-х годах прошлого века прославился разработкой хаотической теории инфляции.
"У меня для вас сюрприз, — с порога заявил Ко ничего не понимающему Линде и его жене Ренате Каллош (Renata Kallosh), являющейся выпускницей МГУ, теперь работающей профессором теоретической физики в Стэнфорде. — Это пять сигма".
Последнее высказывание на языке физиков означает, что учёные получили достаточно достоверные данные и могут с уверенностью говорить о результате.
"Открытие?" – восклицает в ответ Рената и обнимает Ко. "Что?!" – не менее эмоционально вопрошает шокированный Линде. На что Ко отвечает ему, что BICEP2 "с вероятностью" 5 сигма открыл гравитационные волны, что подтверждает теорию инфляции знаменитого физика.
Благодаря измерениям трех спутников Европейского космического агентства удалось выяснить, что магнитное поле Земли слабеет, вслед за этим магнитные полюса смещаются со сових привычных координат. Об этом сегодня, 19 июня, пишет немецкий Der Spiegel.
Учеными доказана периодичность изменений магнитного поля, которая имеет цикл в 250 тысяч лет. Но нынешнее сдвиг полей Земли с этим не связано, так как последнее изменение «переход Брюнес-Матуяма» произошло еще 780 тысяч лет назад. очередная природная метаморфоза должна была давно произойти.
Ученые пришли к выводу, что магнитное поле Земли ослабло на 5% за последние 100 лет. Все идет к тому, что Землю ждут новые глобальные катаклизмы через несколько сотен лет.
Спутники Европейского космического агентства показали, что Северный магнитный полюс находится на данный момент в Арктической Канаде. Он движется со скоростью 90 м в день в сторону Восточной Сибири.
Рус 
Москва, 1 июля. Последние данные, полученные с телескопов Chandra и XMM-Newton, содержат странный рентген-сигнал. Ученые предполагают, что он исходит из галактического скопления Персей, сообщают 
