Новости науки

Ученые NASA смогли воссоздать основу коричневато-оранжевой атмосферы самой большой Луны Сатурна – Титана. Этот «рецепт» используется для лабораторных экспериментов, в которых моделируется химический состав Титана. Благодаря этому подходу команде ученых удалось классифицировать ранее неизвестное вещество, обнаруженное аппаратом Cassini в туманной дымке вокруг спутника. 

Вещество было обнаружено благодаря данным, собранным прибором Composite Infrared Spectrometer, который проводит наблюдения в дальнем инфракрасном диапазоне. Спектральная сигнатура вещества подразумевала, что оно может состоять из смеси молекул. 

Чтобы исследовать эту смесь ученые обратились к методу проб – комбинировали газы в камере и ждали, когда они вступят в реакцию. Смысл в том, что если эксперимент провести с теми самыми газами в тех же условиях, в результате в лаборатории должны образоваться те же продукты, что были найдены в атмосфере Титана. 

Трудность в этом случае в том, что количество комбинаций практически бесконечно. Грязный оранжевый цвет Титана – это результат смеси углеводородов (молекул, которые содержат углерод и водород) и азот-содержащих соединений, - нитрилов. В семейство углеводородов входят сотни тысяч членов. 

Смешивание азота и метана (газов, которые преобладают в атмосфере Титана), не привело к нужному результату. Добавив третий газ, - бензол, - ученые обнаружили спектральные характеристики, которые были очень близки к полученной сигнатуре. 

Теперь, когда ученые продемонстрировали основной «рецепт», они собираются продолжить работу по его уточнению.

Источник

Спутниковые карликовые галактики на окраинах Млечного Пути по соседству с Андромедой не вписываются с общепринятую модель галактического образования. 



Это «несповпадение» поднимает вопросы о точности стандартной космологической модели.

Препринт исследовательской работы, принятой к публикации изданием Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, доступен сейчас онлайн на сайте Arxiv. 

Стандартная модель гласит, что спутниковые карликовые галактики в Млечном Пути и Андромеде должны «вести себя» определенным образом: галактики должны были быть образованы в гало темной материи, широко распространены и должны двигаться в случайном направлении, хаотично. 

Марсель Павловский (Marcel Pawlowski), ведущий автор исследования, утверждает, что на самом деле астрономы наблюдают совсем другую картину: спутниковые галактики находятся в огромном диске и движутся в одном направлении внутри этого диска, подобно тому, как планеты в Солнечной Системе двигаются в одном направлении вокруг Солнца. 

В Млечном Пути карликовые галактики и сопутствующие звездные кластеры и звездные потоки находятся в так называемой Магеллановой плоскости (которую авторы работы называют Обширной Полярной Структурой (Vast Polar Structure)), а в Андромеде половина спутников находится в Большой Плоскости Андромеды. 

С помощью компьютеров исследователи смоделировали наблюдения, используя те же данные, что использовались в последних научных работах, и обнаружили, что лишь одна из нескольких тысяч моделей вписывается в результаты реальных наблюдений за галактиками-спутниками Млечного Пути. 

Авторы работы предполагают, что может существовать еще одно объяснение для карликовых спутниковых галактик: столкновение между двумя галактиками, в результате которого от обеих галактик было «оторвано» вещество и отброшено на большое расстояние, - они сравнивают это с приливами на Земле. Получившиеся в результате приливные карликовые галактики сформировались из останков. 

Группа продолжит исследование приливных карликовых галактик и проверит вероятность еще одной альтернативы стандартной модели – модифицированной гравитации.

Источник

Результаты нового исследования говорят о том, что во время долговременных космических миссий – таких, как миссии на Марс, которые могут занять три года и более, - экстраверты на борту могут быть серьезным испытанием для успеха всего проекта. 

Например, они могут быть слишком разговорчивыми, навязчивыми и требующими внимания в изолированном окружении. 

В новом исследовании, которое проводится при поддержке NASA, ученые пересмотрели результаты прошлых исследований с командами, которые жили в окружении, похожем по условиям на долговременную космическую миссию, в том числе в смоделированных космических аппаратах более 100 дней, и антарктических миссиях. 

Обычно, экстраверты, - общительные, энергичные, уверенные в себе, - хорошо «вливаются» в команду, потому что они вовлекают других в разговоры о том, что нужно сделать, а это хорошо для планирования действий. И, благодаря установлению социальных связей, экстраверты чаще всего хорошо понимают, кто из членов команды обладает знаниями в определенной области, - то есть, могут координировать действия членов команды. 

При этом, ученые обнаружили, что не все качества экстравертов могут рассматриваться как положительные во время долговременных миссий. Например, во время одного из исследований, член команды – экстраверт, был подвергнут остракизму двумя другими членами команды – интровертами. Они считали его слишком навязчивым, болтливым и надоедливым. Более того, экстравертам может быть достаточно тяжело приспособиться к окружению, где мало возможности для новых видов деятельности или социальных взаимодействий. Монотонность и не меняющееся социальное окружение даются им тяжело. 

По словам ученых, результаты исследования вовсе не означают, что экстравертам нельзя отправляться на Марс. Необходимы дальнейшие исследования, которые, возможно, покажут, можно ли избежать проблем благодаря определенным тренировкам. Ведь команда из одних только интровертов – не выход, необходимо найти баланс, и возможно, тренировки помогут решить эту проблему. 

Источник

На новом снимке телескопа Hubble мы видим NGC 1566, - прекрасную галактику, расположенную на расстоянии приблизительно 40 миллионов световых лет от нас в созвездии Золотая Рыба (Dorado).

NGC 1566 представляет собой промежуточную спиральную галактику. Несмотря на то, что в центре этой галактики не имеется ярко выраженной области в форме перемычки из звезд (центрального бара), - она в то же время и не может быть названа галактикой без перемычки. 

Небольшое, но чрезвычайно яркое ядро NGC 1566 отчетливо видно на этом снимке, - а это – явный признак того, что галактика относится к классу так называемых галактик Сейферта. Центры таких галактик очень яркие и светящиеся, излучающие сильные всплески радиации и, возможно, в них находятся сверхмассивные черные дыры, масса которых во много миллионов раз превышает массу Солнца. 

NGC 1566 является второй по яркости галактикой Сейферта из известных на сегодняшний день. Кроме того, она является самым ярким и доминантным членом Dorado Group, - рассеянной концентрации галактик, которые составляют одну из самых богатых галактических групп в южном полушарии. 

Снимок был сделан Wide Field Camera 3 (WFC3) телескопа Hubble в ближнем инфракрасном диапазоне. 

Источник

Геохимики из Университета Лоррейн в Нэнси, Франция, проанализировали ксенон, обнаруженный образцах южно-африканского и австралийского кварца, возраст которых, соответственно, 3,4 и 2,7 миллиардов лет. Газ, «запечатанный» в этом кварце, сохранился там, как в своеобразной «капсуле времени». Благодаря этому ученые смогли сравнить соотношение изотопов ксенона в настоящее время с тем, которое имело место быть миллиарды лет назад. «Перекалибровка» техник датирования с помощью древнего газа дала ученым возможность установить время, когда началось формирование Земли. В результате они высчитали, что столкновение, в результате которого сформировалась Луна, произошло примерно на 60 миллионов лет (+/- 20 миллионов лет) раньше, чем считалось ранее. 

Прежние теории говорят о том, что формирование атмосферы Земли началось примерно через 100 миллионов лет после формирования Солнечной Системы. Так как атмосфера не смогла бы «пережить» столкновения, в результате которого сформировалась Луна, эти новые результаты заставляют пересмотреть старые теории: по мнению ученых, атмосфера начала формироваться приблизительно через 40 миллионов лет после образования Солнечной Системы. 

Эта работа была представлена на Геохимической Конференции Голдшмидта в Сакраменто, Калифорния.

Источник

Ученые предлагают объяснение 55-летней загадке «дальней стороны Луны»

Человек на Луне – знаменитый феномен – появился, когда метеориты бомбардировали видимую с Земли сторону нашего спутника, создавая большие плоские моря базальта, которые мы видим как темные области - лунные моря. Однако, на дальней стороне Луны нет подобного «лица», и группа астрофизиков из университета Penn State в своем исследовании объясняет, почему.

Так называемая «Проблема Возвышенности Дальней Стороны Луны» была впервые озвучена в 1959 году, когда советский космический аппарат «Луна 3» передал на Землю первые снимки «темной» стороны Луны. «Темной», ее назвали потому, что она была невидимой с Земли, а не потому, что солнечный свет не касался ее. Ученые немедленно обратили внимание, что на этой стороне Луны меньше лунных морей, чем на той, которая повернута к Земле. 

Ученые, опубликовавшие свое исследование в выпуске журнала Astrophysical Journal Letters от 9 июня, считают, что отсутствие лунных морей, которое можно объяснить разницей в толщине коры на разных сторонах Луны, является последствием того, как Луна изначально сформировалась. 

Наиболее популярной гипотезой происхождения Луны является так называемая теория столкновения Земли с другим небесным телом, по размерам сравнимым с Марсом. Внешние слои Земли и столкнувшейся с ней планеты отлетели в космос и в конечном итоге образовали Луну. 

От столкновения объекты сильно нагрелись, однако, они не просто расплавились, а частично испарились, создавая диск из породы, магмы и пара вокруг Земли. 

Луна тогда была в 10-20 раз ближе к Земле, чем сейчас, и ученые выяснили, что она быстро заняла приливно захваченное положение, когда время вращения луны вокруг собственной оси было равно орбитальному периоду Луны вокруг Земли. 

Так как Луна была намного меньше, чем Земля, она и остыла быстрее. Благодаря тому, что Земля и Луна были приливно захвачены с самого начала, все еще горячая Земля – более 2500 градусов Цельсия – облучала ближнюю сторону Луны, и она оставалась в расплавленном состоянии, а дальняя сторона тем временем медленно остывала, То есть, был заметный перепад температур между двумя сторонами. Именно этот перепад температур сыграл важную роль в формировании коры Луны. В коре нашего спутника содержатся высокие концентрации алюминия и кальция, - элементов, которые очень тяжело испаряются. 

Когда превратившаяся в пар порода начинает охлаждаться, первыми выпадают «осадки» в виде алюминия и кальция. Алюминий и кальций, скорее всего, сконденсировались в атмосфере на холодной стороне Луны, потому что ближняя сторона была все еще слишком горячей. Потом, тысячи, миллионы лет спустя, эти элементы скомбинировались с силикатами в мантии Луны, и сформировали плагиоклазовые шпаты, которые в конце концов вышли на поверхность и сформировали кору Луны. На дальней стороне Луны в ее коре содержится большее количество таких минералов; она толще.

Луна полностью охладилась сейчас, она не расплавлена под поверхностью. В более ранний период ее истории, большие метеориты сталкивались с ближней стороной Луны и пробивали кору, выпуская наружу озера базальтовой лавы, сформировавшие известные нам сейчас лунные моря. А что касается дальней стороны Луны, в большинстве случаев она была слишком толстой, поэтому при столкновениях не вытекала лава. Именно поэтому на дальней стороне Луны много долин, кратеров и возвышенностей ,однако почти нет лунных морей.

Источник

Группа ученых считает, что ранее необъяснимое соотношение изотопов из глубин Земли может быть сигналом вещества, существовавшего до момента, когда Земля столкнулась с другим небесным телом, что привело к образованию Луны. По их мнению, это может быть «эхом» древней Земли, такой, какой она была до предполагаемого столкновения 4,5 миллиарда лет назад. Эта работа была представлена на конференции Голдшмидт в Сакраменто, Калифорния. 

Ученые Гарвардского Университета считают, что им удалось идентифицировать сигнал того, что лишь часть земли расплавилась в результате того столкновения, и что в недрах земной мантии все еще существует, хотя и частично, та, древняя Земля. 

Ученые исследовали соотношения изотопов инертных газов из глубин мантии Земли и сравнили эти результаты с соотношением изотопов ближе к поверхности. Они обнаружили, что соотношение 3He к 22Ne из поверхностных слоев мантии значительно выше, чем такое же соотношение из ее глубоких слоев. 

Дополнительным доказательством их правоты служит анализ соотношения 129-Xenon и 130-Xenon. Известно, что вещество, которое было вынесено на поверхность из глубин мантии (через магматические выбросы) имеет более низкое соотношение этих изотопов, чем вещество, которое обычно находится недалеко от поверхности. Так как 129-Xenon образуется в результате радиоактивного распада 129-Iodine, эти изотопы ксенона указывают на то, что древняя мантия образовалась в течение первых 100 миллионов лет земной эволюции. 

Ученые считают, что эта теория объясняет различия между соотношением изотопов инертных газов в разных частях Земли. 
Источник

Наука приближает Землю к концу света. Наука приближает Землю к концу света

Наука приближает Землю к концу света. Наука приближает Землю к концу света

Отметим, что в фантастике часто описываются эксперименты "сумасшедших ученых", которые приводят или могут привести в перспективе к катаклизмам глобального масштаба, а то и к концу света… А может ли такое произойти в реальности? Вот некоторые направления в современных научных исследованиях, которые могут и в самом деле поставить мир на грань апокалипсиса.

Воссоздание Большого взрыва.

Предположительно, Вселенная начала свое существование 13 миллиардов лет назад с Большого взрыва. Но чтобы доказать, что это действительно так, необходимо, чтобы это событие повторилось и можно было за ним понаблюдать. Ученым уже удается успешно строить модели Большого взрыва, сталкивая между собой протоны. В лабораторных условиях, в Большом адронном коллайдере, происходит миллион столкновений в секунду между частицами, которые гоняют по 26-километровому кольцу.

Между тем мощность реального Большого взрыва в миллиарды раз превышает мощность ядерной реакции, способной разнести в щепки нашу Землю.

Пока все вроде бы находится под контролем, но дело в том, что даже самые маститые научные умы не могут точно предвидеть, к чему приведут подобные эксперименты. Понятно, что если наша планета, а заодно и Галактика, рассыплются в пыль, то делать выводы будет уже поздно…

Наблюдения за темной энергией.

Гипотетически где-то во Вселенной должна существовать так называемая "темная энергия", которая обладает антигравитационными свойствами. При этом существует теория "квантового эффекта Зенона", утверждающая, что если просто наблюдать за частицами, они начнут изменяться (вернее, изменится уровень их распада).

 По словам профессора Лоуренса Краусса, простое наблюдение за темной энергией может привести к коллапсу. Кстати, в конце 90-х, когда исследователям впервые удалось ее засечь, пришлось наблюдать целую серию взрывов сверхновых. Может, все они имеют отношение к "запретным" исследованиям? И не постигнет та же участь и нашу Солнечную систему, если исследования будут продолжаться?

Странная материя.

Существует теория о веществе, состоящем из кварков — фундаментальных частиц, из которых гипотетически состоит наша реальность. Одна из гипотез считает, что эта "странная материя" просто исчезает долю секунды спустя после своего появления. Другая — что у нее есть свойство превращать каждый атом, с которым она соприкасается, в свое собственное подобие. Возможно, во Вселенной есть даже целые звезды, состоящие из странной материи.

Что бы случилось, если бы мы или наша Земля вошли в контакт с таким веществом? Все бы просто перестало существовать в том виде, в каком существует сейчас. Правда, ученые уверяют, что никакой опасности нет, так как губительная материя может возникнуть только в результате высокоэнергетических столкновений элементарных частиц. Но ведь как раз это и происходит в Большом адронном коллайдере!

Путешествия во времени.

Хотя большинство экспертов утверждают, что такие вояжи невозможны в принципе, в целом наука все же не отрицает возможности хронологических перемещений во времени хотя бы на уровне частиц. Например, все чаще говорится о том, что во Вселенной есть "червоточины", через которые можно телепортироваться в другое время или пространство… И не исключено, что будущие поколения научатся использовать их для путешествий. А дальше — можно представить, что начнется: нарушение причинно-следственных связей, попытки изменить прошлое, историю, всеобщий хаос и, разумеется, конец света… Кто знает, может, и сегодняшние катаклизмы — результат вмешательства из будущего?

Нанотехнологии.

О последних говорят в большинстве случаев восторженно. Нанотехнологии позволяют производить сложные устройства микроскопических размеров. Например, роботы величиной с молекулу способны расправиться с опухолью или вирусами в организме пациента. В недалеком будущем невидимые нанороботы смогут очищать от загрязнений водоемы и возводить здания. Но чтобы получить необходимое количество нанороботов (или наноботов, как их называют в последнее время), придется "научить" их строить себе подобных из подручных материалов, которые можно обнаружить в окружающей среде. Не приведет ли это к тому, что в один прекрасный день расплодившиеся наноботы просто уничтожат органическую жизнь?

Ким Эрик Дрекслер, один из создателей концепции нанотехнологии, полагает, что самореплицирующиеся роботы со временем могут поглотить всю Землю вместе с биологическими организмами. Вместо нашей планеты останется "серая масса", состоящая из наноботов, дрейфующая в открытом космосе. Причем до этой перспективы остается всего каких-нибудь 20 лет. Так что на деле безопасности человечеству никто не гарантирует…

Источник

В нашей галактике – Млечный Путь – около 100 миллионов мест, где могли бы существовать сложные формы жизни. Об этом говорят результаты исследования группы астрономов, опубликованные в журнале Challenges. Ученые разработали новый метод обработки и проверки данных о планетах, вращающихся по орбите других звезд. 

Их исследование дает первую количественную оценку количества миров в нашей галактике, на которых могла бы существовать жизнь выше уровня микробов.

Ученые подчеркивают, что результаты не говорят о том, что сложные формы жизни обязательно существуют на других планетах. Они утверждают лишь, что условия на планетах могут быть подходящими для того, чтобы они могли существовать. При этом, «сложные формы жизни» - не обязательно «разумные формы жизни»; просто, организмы, большего размера и более сложные, чем микробы, в различных формах. 

Авторы исследования – ученые из различных университетов: Альберто Файрен (Alberto Fairén), Научный совет Корнелла; Луис Ирвин (Louis Irwin), Университет Техаса в Эль Пасо; Абель Мендез (Abel Méndez), Университет Пуэрто-Рико в Аресибо; и Дирк Шульце–Макуч (Dirk Schulze-Makuch), Государственный Университет Вашингтона. 

Ученые провели обзор более 1000 планет и использовали формулу, которая учитывает плотность планет, температуру, основу (Жидкую, твердую или газообразную), химический состав, расстояние от центральной звезды и возраст. С помощью этой информации они разработали и подсчитали так называемый Индекс Биологической Сложности (Biological Complexity Index / BCI).

Подсчеты с помощью BCI говорят, что от 1 до 2 процентов планет имеют уровень BCI выше, чем Европа (спутник Юпитера), на которой, как считают ученые, существует океан под поверхностью, в котором могут существовать различные формы жизни. Исходя из того, что во Млечном Пути находится более 10 миллиардов звезд, эти расчеты говорят о том, что около 100 миллионов планет могут быть подходящими для развития сложных форм жизни. 

Ученые добавляют, что несмотря на то, что количество «подходящих» планет столь значительно, Млечный Путь настолько велик, что планеты с высоким значением BCI находятся очень далеко друг от друга. Одна из самых близких и «многообещающих» внесолнечных систем, - Gliese 581, в которой существуют две планеты, которые, возможно, обладают возможностью поддержать сложные биосферы. Расстояние от Земли до Gliese 581 – около 20 световых лет.

Источник

Американское космическое агентство NASA получило предупреждение о том, что его планы по отправке людей на Марс могут потерпеть крах, в том случае, если оно не пересмотрит свои методы и не создаст ясной, хорошо спланированной стратегии по завоеванию Красной Планеты. 

Государственный Научный Совет в докладе, подготовленном по поручению Конгресса, заявил о том, что Вашингтону следует использовать определенные «переходные этапы» для достижения цели – пилотируемого полета на Марс. Этими этапами могут быть: исследование астероида, создание поселения на Луне или налаживание международных связей с такими странами, как, например, Китай. 

Представители Совета пообещали «тщательно пересмотреть доклад и все его рекомендации», при этом настаивали на том, что данная конечная цель – задает по-настоящему высокую планку для всех остальных космических проектов.

В докладе говорится о том, что бюджет США не позволяет стране в данный момент отправиться на Марс. Вместо этого, создатели доклада призывают к увеличению сотрудничества с другими странами, в том числе с Китаем, и поиску дополнительных источников финансирования – подключению частных предпринимателей и других источников. 

В настоящее время федеральный закон запрещает NASA участие в двухсторонних программах с Китаем, что, по мнению Государственного Научного Совета, «существенно снижает потенциальные международные возможности». С учетом успехов Китая в области космических исследований и возрастающих возможностей страны, она является одной из самых перспективных для Соединенных Штатов. 

Источник

Ученые из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли пришли к выводу, что использование лазеров может уменьшить длины ускорителей частиц в тысячи раз. 

Физики рассмотрели идею плазменно-лазерного ускорителя, в котором частицы получают дополнительное ускорение за счет фотонов лазерного пучка. Эти частицы (электроны) создают электрические поля, до тысячи раз сильнее, чем в обычных ускорителях.

Установка, собранная учеными, позволяет на расстоянии менее трех сантиметров разогнать электрон до энергии в один гигаэлектронвольт. Для сравнения, ускоритель SLAC в США имеет длину около трех километров и разгоняет электрон до 50 гигаэлектронвольт.

Основная трудность, с которой сталкиваются ученые, пытающиеся использовать плазменно-лазерный ускоритель, заключается в том, что лазер не может излучать непрерывно: для повторного лазерного импульса необходима перезарядка, которая занимает некоторое время. Для современной физики элементарных частиц необходим лазер, который создавал бы десятки тысяч импульсов в секунду. Например, сегодня мощному лазеру из BELLA требуется одна секунда для перезарядки.

Для решения этой задачи физики предложили использовать систему из нескольких менее мощных лазеров, способную производить до тысячи импульсов в секунду. Однако, здесь возникло затруднение с точной настройкой и синхронизацией работы всего массива лазеров. Также ученые рассматривают возможность ускорения частицы постепенным действием лазерного излучения.

Длина основного кольца Большого адронного коллайдера составляет 26 659 метров. Исследование ученых, в случае успеха, позволит размещать такие объекты, как БАК, на территориях, сравнимых по размерам с футбольным полем, что существенно сократит расходы на финансирование.

Источник

Команда ученых из Германии, Швейцарии и США обнаружила подтверждение тому, что ядро планетезимали в нашей Солнечной Системе формируется быстрее, чем это предполагалось ранее. В работе, опубликованной в журнале Science, исследователи рассказывают о том, как им удалось изобрести новый подход - определение возраста с помощью изотопов вольфрама, и, таким образом, справиться с проблемой влияния космических лучей на точность исследования. 

Ученые считают, что приблизительно 4,6 миллиардов лет назад наша Солнечная Система представляла собой звезду, окруженную молекулярным облаком, из которого затем образовался протопланетный диск, образовавший в конечном итоге планетезимали. Планеты, луны и другие объекты Солнечной Системы являются конечным итогом этих преобразований. Однако, ученых всегда интересовал вопрос: на какой стадии сформировались ядра планетезималей, то есть, на какой стадии эволюции солнечной системы они образовались? Для сравнения ученые взяли существующие железные метеориты, - считается, что именно они являются главной силой, «двигающей» ядрообразование. 

Чтобы установить возраст пяти существующих железных метеоритов, ученые использовали метод датирования с помощью радиоактивных изотопов вольфрама. Такой метод использовался и ранее, однако, на точность его результатов влияли космические лучи. Чтобы справиться с этой проблемой, ученые использовали составы платиновых изотопов. Таким образом, исследователи смогли подсчитать, что формирование ядер ранних планетезималей, скорее всего, началось через 100 000 – 300 000 лет после образования Солнечной Системы. 

Эти открытия помогли объяснить, как произошло, что Солнце не «раздуло» вещества, из которых сейчас состоят объекты нашей Солнечной Системы. 

Источник

По общепринятому мнению, турбулетность – это не то свойство, которое может быть типично для пространства-времени. Однако, новое исследование ученых института теоретической физики Perimeter говорит о том, что гравитационные поля вокруг черных дыр могут быть турбулетными и закручивающимися в спираль. 

Ученые следовали простой логике: считается, что гравитация может «вести себя» как жидкость. Одним из характерных для жидкости свойств является турбулентность: способность в определенных условиях двигаться не ровно, а подобно водовороту. Возможно, это характерно и для гравитации тоже? 

Один из ученых Perimeter, Луис Лехнер (Luis Lehner), объясняет, почему, возможно, имеет смысл воспринимать гравитацию, как жидкость: "В физике есть теория, которая гласит, что гравитацию можно описать теорией поля. Кроме того, нам известно, что теории поля с высокой энергией можно описать с помощью тех же математических инструментов, с помощью которых мы описываем жидкости. Это – так называемая дуальность гравитациижидкости. 

Эта теория не нова, она разрабатывается уже около шести лет. Однако, если гравитацию можно приравнять к жидкости, как насчет турбулентности. 

"Много лет физика утверждала, что гравитация не может быть турбулентной. Ведь ее можно описать уравнениями, которые очень отличаются от уравнений динамики жидкостей. То есть, турбулентность гравитации даже не предполагалась. Получается, что или существует проблема с дуальностью, и гравитация действительно не подпадает под описание жидкости, или же на самом деле турбулентность гравитации может существовать". 

Группа ученых – Лехнер, Хуан Янг (Huan Yang) и Аарон Циммерман (Aaron Zimmerman) решили заняться этой проблемой. Исследователи решили заняться изучением быстро вращающихся черных дыр, потому что описание их динамики говорит о том, что пространство-время вокруг них менее вязкое, чем вокруг других видов черных дыр. Низкая вязкость увеличивает шансы на турбулентность, - вода, например, больше склонна закручиваться в воронки, чем патока. Так же ученые исследовали нелинейные искажения черных дыр. Этот анализ показал, что пространство-время на самом деле может становиться турбулентным. 

Эта работа пока представляет собой лишь теорию, однако, следующее поколение датчиков, которые смогут обнаружиться гравитационные волны, возможно, сможет предоставить практические доказательства правоты ученых. Если теория верна, тогда гравитационные волны должны немного отличаться от того, что предполагают прежние модели. Зная об этой разнице, ученые смогут лучше находить гравитационные волны. И, конечно же, обнаружение этой разницы будет прямым доказательством гравитационной турбулентности. 

Источник

В Млечном Пути существует лишь одна двойная система – источник рентген-излучения. Она состоит из черной дыры Cygnus X-1, притягивающей и нагревающей вещество вращающейся по ее орбите звезды-компаньона HDE 226868 – голубого сверхгиганта с переменным блеском. При этом, на расстоянии 30 миллионов световых лет, в галактике Водоворот или M51, находятся сотни источников рентген-излучения, при этом 10 из них являются двойными системами.

Это изображение удалось получить в результате в общей сложности почти миллиона секунд наблюдений космической рентген-обсерватории Chandra. Благодаря этому, мы видим самый «глубокий» рентген- снимок полного диска спиральной галактики в высочайшем разрешении. 



Изображение содержит 450 источников рентген-излучения, 10 из них, по всей вероятности, являются двойными системами. 

Галактика Водоворот, по мнению ученых, так «богата» двойными рентген-системами потому, что находится в процессе слияния с галактикой-компаньоном меньшего размера. Благодаря этому взаимодействию волнообразно запускается процесс звездообразования; скорость образования новых звезд - в семь раз быстрее, чем это происходит в Млечном Пути, а взрывы сверхновых – быстрее в 10-100 раз. Более массивные звезды проходят весь процесс своей эволюции всего за несколько миллионов лет и быстро превращаются в нейтронные звезды или черные дыры. 

На этом снимке очень хорошо заметно соответствие вещества фиолетового цвета (горячего газа, который светится в рентген-лучах, и вещества красного цвета, который представляет собой водород, светящийся в оптическом свете. 

Восемь из десяти двойных рентген-систем расположены недалеко от областей звездообразования. 

Chandra дает возможность астрономам лучше изучить объекты, из которых в Млечном Пути найден всего один, «поймать», короткий период (десятки тысяч лет), когда они ярко светятся в рентген-диапазоне. 

Источник

В результате серии исследований изотопов кислорода удалось получить подтверждение гипотезе о том, что Луна сформировалась в результате столкновения Земли с другим большим (по размерам сравнимым с планетой) астрономическим объектом (который называют Тея (Theia)), и произошло это около 4,5 миллиардов лет назад. 

Работа опубликована в издании Science и будет представлена на геохимической конференции Goldschmidt в Калифорнии 1 июня. 



Ранее ученые, которые искали доказательства теории столкновения, концентрировались на исследовании соотношения изотопов кислорода, титана, кремния и других элементов. Известно, что это соотношение неодинаково по всей Солнечной Системе, однако «похожесть» Луны и Земли бросала вызов теоретическим моделям столкновения, которые говорили о том, что Луна в основном должна была сформироваться из Теи, и, следовательно, по своему составу должна сильнее отличаться от Земли. 

Группа ученых из Германии, под руководством доктора Дэниэля Хервартца (Daniel Herwartz), использовала усовершенствованную технику для сравнения соотношения 17O/16O в лунных образцах с образцами с Земли. Команда изначально использовала лунные образцы, которые попали на Землю как метеориты, однако, так как эти образцы «обменялись» изотопами с водой с Земли, ученые затем сконцентрировались на анализе более «свежих» образцов, попавших на Землю в результате миссий Apollo 11, 12 и 16. Обнаружилось, что в них содержится намного больше 17O/16O, чем в земных образцах. 

По словам доктора Хервартца, различия невелики, их довольно трудно обнаружить, но они есть. Это означает, во-первых, что теперь можно с уверенностью говорить о том, что серьезное столкновение в прошлом имело место; а во-вторых, это исследование дает ученым представление о геохимическом составе Теи. Хервартц и его команда заявляют, что это небесное тело представляло то, что мы называем хондритами Е-типа. Если это так, теперь можно прогнозировать геохимический и изотопный состав Луны, потому что в настоящее время Луна представляет собой комбинацию Теи и молодой Земли. Следующая цель ученых – выяснить, какое количество вещества Теи содержится в Луне. 

В большинстве своем теоретические модели говорят о том, что луна состоит на 70-90% из вещества Теи, а оставшиеся 10-30% - вещество Земли. Однако, некоторые модели утверждают, что Луна лишь на 8% состоит из вещества Теи. Доктор Хервартц утверждает, что новые данные говорят о том, что возможно соотношение 50:50%, однако это так же требуется подтвердить. 



Команда использовала усовершенствованную технику подготовки образцов перед их исследованием: масс-спектрометрию соотношений стабильных изотопов, которая показала, что разница в соотношении 17O/16O между Землей и Луной составляет 12 частей на миллион (± 3 части).

Источник

Результаты нового исследования черных дыр, которые находятся в центрах галактик, говорят об обнаружении магнитных полей, которые играют важную роль в динамике системы. На самом деле, в десятках изученных черных дыр, сила магнитного поля соответствовала силе мощного притяжения черной дыры. Об этом говорит команда ученых из Национальной Лаборатории U.S. Department of Energy"s Lawrence Berkeley National Laboratory и Института Радиоастрономии Макса Планка в Бонне, которая опубликовала свою работу в издании Nature.

Эта статья описывает результаты первых систематических замеров силы магнитных полей вблизи черных дыр. Такое исследование очень важно, ведь ранее учёные имели слишком мало данных о силе магнитных полей черных дыр, а теперь у них есть достоверная информация о 76 таких астрономических объектах.

Один из участников исследования, Александр Чеховской, разработал компьютерные модели для черных дыр, которые включали и магнитные поля. Согласно его моделям, черная дыра может выдержать магнитное поле, сила которого не больше её гравитации. Тем не менее, прежние наблюдения не давали никаких доказательств этого предположения. При сохранении баланса этих двух сил, газовое облако, «пойманное» верхней частью магнитного поля, не испытывало бы силы тяжести и левитировало на месте.

Сила магнитного поля был подтверждена благодаря джетам газа, которые «выстреливают» на значительное расстояние от сверхмассивных черных дыр. Сформированные магнитными полями, эти потоки газа испускают радиолучи. Ученые поняли, что радиоизлучение джетов черных дыр можно использовать для измерения силы магнитного поля непосредственно вблизи черной дыры.

Проанализировав данные о радиоизлучении «радиогромких» галактик, полученные с помощью сети телескопов Very Long Baseline Array, исследователи смогли создать карты радиоизлучения в различных длинах волн. Изменения реактивных особенностей при сравнении различных карт позволили им вычислить силу магнитного поля вблизи черной дыры.

Эти результаты помогли ученым обнаружить, что магнитные поля могут быть столь же сильными, как и гравитация черной дыры. Кроме того, они выяснили, что, зная точную массу черной дыры и яркость излучения джета, которую тот производит в оптическом диапазоне, можно вычислить магнитное поле не только этого пучка материи, но и всей черной дыры. После анализа 76 сверхмассивных черных дыр ученые пришли к единому мнению, что магнитные поля у края горизонта событий черной дыры оказались сопоставимы по своей силе с гравитацией черных дыр. Это подтвердило их предположения о том, что магнитное поле сверхмассивных черных дыр способно «разгонять» джеты.

Чеховской считает, что новые результаты означают, что теоретикам придется пересмотреть свое мнение о «поведении» черных дыр.

Источник

Наблюдения, которые проводились с помощью 1,6-метрового телескопа Big Bear Solar Observatory (BBSO) в Калифорни, благодаря высокому разрешению прибора, позволили исследованиям, изучающим активность Солнца, выйти на качественно новый уровень. 

Исследователи сообщают о возникновении плавучих «маломасштабных канатов» магнитного потока на поверхности Солнца и зарождении мощных плазменных извержений в атмосфере звезды. 

Комбинация наземных и космических наблюдений облегчила исследование того, как именно связаны слои солнечной атмосферы, начиная от поверхности до наиболее удалённого слоя — короны. Это предоставило новую важную информацию о солнечной активности и механизмах, управляющих ею. В частности, команда учёных из NJIT Vargas Dominguez обнаружила ранее неизвестные факторы, ответственные за генерацию всплесков плазмы и нагрев солнечной атмосферы.

Изображения, полученные в ходе этой работы, позволили сделать запись эволюции солнечной поверхности и атмосферы с 15-секундными интервалами и разрешением около 64 тысяч километров на 1 пиксель. Исследователи выяснили, что солнечные всплески могут быть вызваны плавучими «канатами» магнитного потока, которые на непродолжительное время возникают на поверхности и взаимодействуют с окружающими магнитными полями. 9600-километровый «канат» магнитного потока, за которым проводились наблюдения, возник из недр Солнца и достиг его поверхности, на которой преобладает конвективное движение.

На Солнце конвекция особенно ярко выражена в плазме. Наша звезда покрыта примерно 4 миллионами «гранул». Когда магнитный канат взаимодействует с процессами грануляции, происходит деформация клеток, они увеличиваются примерно в 5 раз в сравнении с первоначальными размерами. Ученые обнаружили, что эффект этого взаимодействия, известного как магнитная пересвязь, локализует нагревание и последующий всплеск, при котором плазма всего за 10 минут «разгоняется до скорости 120 тысяч км/ч.

Это исследование показало, что сложное действие маломасштабных «скрытых» полей на Солнце имеет важное значение для понимания того, как транспортируется энергия солнечной атмосферы. Исследованный процесс может играть большую роль для изучения солнечного ветра и ближней космической среды Земли.

Источник

Физики Имперского колледжа Лондона (Imperial College London) обнаружили способ превращения света в материю, процесс, который считался невозможным со времен, когда идея впервые была озвучена 80 лет назад.

В один прекрасный день, после нескольких чашек кофе, в маленьком офисе лаборатории отделения физики колледжа, три физика разработали сравнительно простой способ физически доказать теорию, предложенную впервые учеными Брейтом (Breit) и Уилером (Wheeler) в 1934 году.

Брейт и Уилер предположили, что должно быть возможно преобразовывать свет в материю, сталкивая между собой две частицы света (фотоны), для создания электрона и позитрона – самый простой метод преобразования света в материю, который когда-либо был предсказан. Расчет был произведен только в теории, как признались Брейт и Уилер, и конечно они не ожидали, что кто-то когда-либо продемонстрирует практическое подтверждение их теории. Такой эксперимент никогда не проводился в лабораториях, а ранние опыты требовали дополнительного применения высокоэнергетических частиц.

Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Photonics (рецензируемый научный журнал, издаваемый Nature Publishing Group), рассказывает, как впервые теория Брейта и Уилера может быть доказана на практике. Устройство, называемое «фотон-фотон коллайдер», которое будет преобразовывать свет непосредственно в материю, используя уже существующую технологию, станет новым типом физического эксперимента высокой энергии. Этот эксперимент воссоздаст важный процесс, который имел место в первые 100 секунд вселенной, а так же был отмечен при изучении всплесков гамма-излучения, которые вызваны самыми большими взрывами во вселенной и пока еще остаются наибольшей загадкой для физиков.

Ученые занимались исследованием проблемы, не связанной с термоядерной энергией, когда они поняли, что то, над чем они работают, может быть применено к теории Брейта-Уилера. Открытие было сделано в сотрудничестве с коллегой физиком из Института ядерной физики Макса Планка, который случайно посетил колледж.

Демонстрация теории Брейта-Уилера добавит недостающие части в эту физическую головоломку, которая описывает простейшие способы, в которых взаимодействуют свет и материя (изображение ниже).

Остальные шесть частей в этой головоломке, в том числе теория аннигиляции электронов и позитронов Дирака (Dirac's) 1930 года, теория фотоэффекта Энштейна 1905, все связаны с исследованием, принесшим автору Нобелевскую премию.

Профессор Стив Роуз (Steve Rose) с кафедры физики Имперского колледжа, сказал: «Несмотря на всех физиков, которые считали теорию Брейта-Уилера правдивой, когда Брейт и Уилер впервые предложили ее, они признались, что не ожидают, что теорию можно реализовать в лаборатории. Сегодня, почти 80 лет спустя, мы докажем, что они были не правы. Открытие того, как мы можем создавать материю непосредственно из света с помощью технологии, которая сегодня доступна нам в Великобритании, стало для нас полной неожиданностью. Поскольку мы, теоретики, сейчас ведем переговоры с теми, кто сможет использовать наши идеи для проведения этого эксперимента».

Эксперимент с колайдером, который предложили ученые, включает в себя два ключевых шага. Во-первых, ученые будут использовать очень мощный высокоинтенсивный лазер для ускорения электронов до скорости, чуть ниже скорости света. Затем они выстрелят этими электронами в золотую пластину, в результате чего будет получен пучок фотонов с энергией в миллиарды раз больше, чем у видимого света.

Следующий шаг эксперимента включает небольшую золотую емкость, называемую хольраум (hohlraum - в переводе с немецкого "пустая комната"). Ученные выстрелят сверхмощным лазером на внутреннюю поверхность этой емкости для получения теплового поля, излучающего свет, аналогичный по характеристикам свету, излучаемому звездами.
Затем, пучок фотонов, полученный на первом этапе эксперимента, будет направлен в центр емкости, заставляя фотоны с высокой энергией из двух источников сталкиваться и формировать электроны и позитроны. Отследить образование электронов и позитронов возможно в тот момент, когда они будут покидать емкость.

Ведущий исследователь Оливер Пайк (Oliver Pike), который в настоящее время защищает докторскую степень в области физики плазмы, говорит: «Хотя теория концептуально проста, ее очень трудно проверить экспериментально. Идея колайдера родилась очень быстро, но дизайн предложенного эксперимента предполагал лишь относительную легкость при применении существующей технологии.

Однако, всего несколько часов изучения примеров нестандартного применения хольраумов, выходящего за рамки их традиционной роли в изучении термоядерной энергии, мы были приятно удивлены, обнаружив, что они обладают набором характеристик, великолепно подходящим для создания фотонного колайдера. "Гонка" за проведения и завершения эксперимента продолжается».

Источник

Мультиволновые наблюдения за солнечными пятнами, которые проводились с помощью 1,6-метрового телескопа Солнечной обсерватории Большой Медведь (Big Bear Solar Observatory, BBSO), расположенной на северном побережье Озера Большой Медведь в штате Калифорния, а также космического аппарата IRIS, позволили получить новые образы высокоскоростных плазменных потоков и извержений, исходящих от поверхности Солнца до его короны. В BBSO находится крупнейший наземный телескоп, предназначенный для изучения Солнца.

Видео высокого качества, полученное в BBSO, предоставляет уникальную возможность полюбоваться трехмерным изображением солнечного пятна, показывая быстро вращающиеся плазменные крены, мощные удары и широко распространённые плазменные извержения, обусловленные потоками солнечной энергии и контролируемые магнитными полями. Эти наблюдения показывают, что солнечные пятна на самом деле более динамичны и сложны, чем раньше считали ученые. 

Размеры солнечных пятен могут достигать размеров Земли, а иногда даже Юпитера. Типичная форма солнечного пятна – почти идеальный круг с очень темной и «относительно холодной» тенью (3871 градус Цельсия в сравнении с температурой солнечной поверхности 5538 градусов Цельсия), окружённой менее темной и более теплой полутенью. При этом, на Солнце нет никаких внешних сил, которые могли бы удерживать эти магнитные структуры вместе. Они появляются и развиваются за счет своих собственных сил. Понимание процессов такой самоорганизации в горячей турбулентной плазме имеет громадное значение для физики и астрофизики.

Исследование солнечных пятен проводится не только из праздного интереса. Если пятна, которые близки друг к другу, имеют магнитные поля с противоположными полярностями, они могут стать источниками мощных вспышек и солнечных бурь. Отголоски этих явлений на Земле могут нанести серьезный ущерб коммуникационной и энергетической инфраструктурам. Подобные, но при этом более интенсивные магнитные явления были обнаружены и на других звездах. Возможно, этот фактор может препятствовать развитию жизни в другой области Млечного Пути. 

В ходе исследований ученые определили, что именно солнечные пятна выполняют роль статичных уравновешивающих структур, поддерживающих «равновесие» между магнитной силой и газовым давлением.
Источник