Новости науки

В далеком 1934 году физики Грегори Брейт и Джон Уиллер создали теорию о том, что свет можно превратить в материю. Тогда ученые предположили, что при столкновении двух фонтонов возможно образование пары электрон-позитрона. Такой теоретический вывод получил название процесса Брейта-Уилера. Увы, на практике тогда этого достичь не удалось, ведь о высоких энергиях в те годы могли только мечтать.

Прошло 80 лет. Сегодня физики из Имперского колледжа Лондона уже на практике подтвердили теорию Брейта и Уиллера. Ими был создан фотонный коллайдер, который и сможет преобразовать свет в материю.

А впереди – долгая работа и масса экспериментов. И, кто его знает, может очень скоро, мы узнаем, что же происходило с нашей Вселенной в первые секунды ее существования.

Источник

В обычных обстоятельствах большинству из тех, кто хотел бы заняться изучением астрономии, пришлось бы в первую очередь купить телескоп и экземпляр учебника «Астрономия для чайников», чтобы хоть немного разобраться, что к чему. 

Кандидат наук, член группы Теоретической Астрофизики Университета Лейсестера Том Хэндз (Tom Hands) создал видеоролик, который дает возможность получить первоначальное представление о космосе. Просматривая видео, можно совершить путешествие по всем планетарным системам, открытым на данный момент. Важно, что в видеоролике отображены системы планет, вращающихся по орбите одной звезды. 

С помощью данных, полученных из Открытого Каталога Экзопланет (Open Exoplanet Catalogue), в котором содержится информация о 1774 разных экзопланетах в 1081 звездной системе, - Хэндз создал этот видеоролик, как часть своей диссертации.

Экзопланеты – это планеты, которые существуют за пределами нашей Солнечной Системы, и наблюдая за ними на этом видео, мы можем представить себе, насколько огромна наша Вселенная.

Исследование Хэндза, которое финансируется научной организацией Science & Technology Facilities Council (Совет по науке и технике), в частности, сфокусировано на подгруппе экзопланетных систем, в которых 5 или 6 планет находятся очень близко к своим звездам: их орбитальные периоды составляют всего несколько дней. Многие планеты, которые показаны на этом видео, были открыты лишь в течение последних нескольких лет, и Том использует эти новые открытия, как проверку правильности своих моделей.



 

Источник

Богатые углеродом планеты могут встречаться во Вселенной чаще, чем считалось ранее. Об этом говорят результаты нового исследования астрономов из Йельского Университета. 

Некоторые из этих планет, расположенных далеко за пределами Солнечной Системы, могут содержать богатые залежи графита или алмазов. Так как количество углерода на этих планетах очень велико, возникают новые вопросы о том, насколько такое богатое углеродом окружение влияет на климат, тектонику плит и другие геологические процессы, а так же подходит для жизни. 

Несмотря на относительно небольшое количество углерода на Земле, он является одним из ключевых элементов, благодаря которым зародилась жизнь на Земле, элементов, оказывающим большое влияние на климат. Вопрос, как именно богатый углеродом химический состав будет влиять на пригодность экзопланет для жизни, пока остается открытым. 



Астрономы полагают, что каменистые планеты состоят – подобно Земле – в основном из железа, кислорода, магния и кремния, и небольшого количества углерода. В отличие от них, количество углерода в составе богатых этим веществом планет может составлять до 3/4.

Ранее модели, с помощью которых определялся состав экзопланет, основывались на статических снимках газовых дисков, в которых формируются планеты. В новой модели, составленной учеными, отслеживаются изменения в составе диска по мере его «взросления». 

Ученые обнаружили, что в дисках, где соотношения углерода-кислорода больше, чем 0,8, богатые углеродом планеты могут сформироваться дальше от центра диска, чем считалось ранее. Так же они выяснили, что богатые углеродом планеты могут формироваться в дисках, с достаточно низким соотношением углерода-кислорода: 0,65, - в том случае, если эти планеты формируются недалеко от своей звезды. 

Согласно более ранним моделям, богатые углеродом планеты могут формироваться лишь в дисках, где соотношение углерода-кислорода выше, чем 0,8. 

Работа, опубликованная 6 мая, называется «Химический состав развивающегося протопланетного диска: влияние на состав планет земной группы» ("Chemistry in an evolving protoplanetary disk: Effects on terrestrial planet composition").

Источник

Регион, лежащий за пределами центра Млечного Пути, мало изучен астрономами. Подсказки о том, что происходит вне центра галактики, они получают лишь благодаря исследованиям нейтрального водорода, - косвенному методу, с помощью которого строятся компьютерные модели. Именно эти модели указывают на то, что внешний диск Млечного Пути расклешен. 

Не так давно астрономы решили в связи с открытием пяти относительно молодых, пульсирующих переменных звезд (больше известных как цефеиды) в области, где, по расчетам учёных, вскоре должна произойти вспышка, пересмотреть господствующую теорию. Регулярные пульсации цефеид и возможность точного измерения колебаний их яркости, делают эти астрономические объекты идеальными отправными точками для измерения астрономических расстояний.

Эти «контрольные звезды» были открыты в 80 тысячах световых лет от Земли за пределами галактического центра — выше и ниже плоскости Млечного Пути.

Автор статьи, опубликованной на этой неделе в журнале Nature, астроном Университета Кейптауна Майкл Фист (Michael Feast) отмечает, что расположение этих довольно молодых — менее 130 миллионов лет — звезд так далеко от плоскости галактики вызывает недоумение, если только они не расположены в расширяющемся внешнем диске.

При этом, ученым точно не известно, за счет чего утолщается внешний диск. Возможно, это связано с тем, что там сосредоточено меньше массы, то есть, ее недостаточно для того, чтобы посредством гравитации загнать газ и звезды в плоскость, существующую, например, вокруг Солнца.

Авторы исследования отмечают, что до истины добраться крайне сложно, так как необходимо принимать во внимание как массу, которую астрономы могут наблюдать (например, массу звезд и газа), так и темную материю, о существовании которой астрономы могут лишь делать выводы, исходя из её влияния на звезды. 

Вначале ученые полагали, что цефеиды, которые были среди длинного списка потенциальных переменных звезд в направлении галактического центра, принадлежат соседней галактике Sagittarius Dwarf, которая в настоящее время находится в процессе слияния с нашей галактикой Млечный Путь. В ходе наблюдений это предположение не подтвердилось, поэтому ученым не оставалось ничего другого, как искать альтернативное объяснение.

Учёные надеются, что космический аппарат Gaia (Гайа) поможет им получить больше данных. 

В ближайшее время ученые надеются идентифицировать как можно больше звезд, расчеты удалённости и особенности движения которых не вызывали бы у астрономов трудностей. Ведь благодаря этому учёные смогли бы планировать распределение массы в галактике.

Источник

Исследователи из немецкого Института физики света Общества Макса Планка представили свою новую разработку, которая претендует на звание хранилища квантовой памяти будущего. Группа учёных также впервые изучила отдельные ионы редкоземельных элементов в кристалле при помощи микроскопии и спектроскопии высокого разрешения.

Оригинальный лазер и микроскопическое исследование позволили физикам определить позицию трёхзарядных положительных атомов празеодима внутри ортосиликата иттрия с точностью до нескольких нанометров и исследовать их слабое взаимодействие со светом. Данная работа является важным шагом на пути к развитию квантовых вычислительных технологий, потому что ионы подходят для хранения и обработки квантовой информации.

Поскольку оптические свойства квантовых систем являются их основой, многие исследователи в настоящее время сосредоточили свое внимание на таких системах, как светоизлучающие дефекты кристалла в алмазе или на полупроводниковых квантовых точках. Однако до сих пор идеальное хранилище квантовой информации подобрать не удавалось.

"Некоторые из источников света теряют яркость или мерцают неконтролируемым образом. Другие же сильно зависят от окружающей среды, в которую они встроены", — поясняет ведущий автор исследования Вахид Сандогдар (Vahid Sandoghdar).

Давно известно, что ионы редкоземельных элементов, таких как неодим или эрбий не имеют таких проблем — по той же причине они являются основой лазерных технологий. Тем не менее, такие элементы нелегко получить. Но группе Сандогдара это удалось: после шести лет упорных исследований физики создали отдельные ионы празеодима и с беспрецедентной точностью измерили их оптические свойства.

Трёхзарядные положительные ионы были встроены в крошечные микрокристаллы и нанокристаллы ортосиликата иттрия. Их энергии варьируются слабо в зависимости от положения в кристалле. Другими словами, они реагируют на излучение немного различающихся частот. Учёные использовали это свойство, чтобы возбудить отдельные ионы в кристаллах с помощью лазера и понаблюдать, как они будут излучать энергию через некоторое время в виде света.

"Так как на ионы редкоземельных элементов не сильно влияют тепловые и акустические колебания в кристалле, некоторые из их энергетических состояний оказывались необычайно стабильными. Проходит больше минуты, прежде чем они переходят обратно в своё основное состояние, а это в миллион раз дольше, чем большинство других квантовых систем, исследуемых сегодня", — рассказывает Сандогдар.

На деле это означает, что с такой системой гораздо проще работать, так как такие сигналы легче поймать. На данный момент индивидуальные ионы испускают менее ста фотонов в секунду. Поэтому исследователи также обдумывают в будущем использовать наноантенны и микрорезонаторы для усиления сигнала празеодима в сто или тысячу раз. После выполнения этого этапа можно будет судить о том, может ли такая система претендовать на звание квантовой.

Результаты эксперимента Сандогдар и его коллеги описали в статье, которая вышла в журнале Nature Communications.

Источник

Взрывающаяся сверхновая – этот феномен до сих пор не исследован учеными до конца.

Сложность исследований состоит в том, что состояние ядерной материи звезд невозможно воспроизвести в земных условиях. 

В работе, опубликованной недавно в издании EPJ E, сотрудник университета Аризоны Ив Помю (Yves Pomeau) и его коллеги из Национального Центра Научных Исследований (CNRS) Франции, создали новую модель сверхновой. Звезды в ней представлены как динамические системы, подверженные потере стабильности непосредственно перед взрывом. 

Так как подобные случаи потери стабильности в динамических системах происходят в естественной среде, эту модель можно будет использовать для составления прогнозов вероятности естественных катастроф перед тем, как они произойдут. Более ранние исследования землетрясений, оползней и переходов от спящего состояния к активности уже подтвердили обоснованность данного подхода. 

Авторы показывают, что потерю стабильности звезд можно описать математическими терминами как так называемую тангенциальную бурификацию. Благодаря этому подходу ученые могут выводить универсальные уравнения, описывающие динамику сверхновых перед взрывом, с учетом исходных физических условий стабильности. 

В отличие от предыдущих исследований, это проливает свет на вопрос: почему временные рамки взрыва сверхновой (от десяти до тридцат секунд) значительно уже, чем общие темпы развития звезды, которые исчисляются миллиардами лет.

Так же в этом исследовании была сделана попытка выяснить, являются ли взрывы сверхновых подлинными или результатом обратной имплозии. На самом деле, считается, что сверхновые изначально подвержены внутреннему течению – когда ядро звезды может сжаться в нейтронную звезду или черную дыру. Затем этот поток высвобождается наружу в виде взрыва сверхновой. Авторы попытались объяснить этот феномен с помощью подробной модели, в которой демонстрируется, как звезда входит в глобальное свободное падение после потери стабильности.

Источник

Ученые нашли новое подтверждение тому, что молнию на Земле «запускают» не только космические лучи, но так же и заряженные солнечные частицы. 

Исследователи Университета Ридинг (University of Reading) обнаружили связь между возросшей грозовой активностью на Земле и потоками высоко-заряженных энергетических частиц солнечного ветра. 

Исследование, результаты которого были опубликованы сегодня, 16 мая, в издании Environmental Research Letters, говорит о том, что специалисты Факультета Метеорологии обнаружили существенное увеличение показателей молний в течение 40 дней после прохождения Земли через участок из плотных солнечных потоков, которые могут достигать скорости более полутора миллионов километров в час. 

Несмотря на то, что точный механизм, который вызывает эти изменения, неизвестен ученым, они предполагают, что, возможно, электрические свойства воздуха каким-то образом изменяются в тот момент, когда входящие заряженные частицы солнечного ветра сталкиваются с атмосферой. 

Эти результаты могут иметь важное значение для метеорологов, так как эти потоки солнечного ветра вращаются вместе с Солнцем, проходя мимо Земли через определенные интервалы времени и придавая ускорение частицам в атмосфере Земли. Так как эти потоки возможно отследить с помощью космического аппарата, у ученых теперь может появиться возможность прогнозирования усиления грозовой активности за несколько недель. 

Источник

«Фирменный знак» Юпитера – Большое Красное Пятно (гигантский ураган-антициклон, размер которого больше Земли), сжалось до размеров, которые меньше, чем наблюдаемые когда-либо. На самом деле, за уменьшением размеров пятна астрономы наблюдают с 1930-х годов. 

Благодаря последним наблюдениям космического телескопа Hubble (Хаббл), удалось выяснить, что диаметр Большого Красного Пятна (БКП) в настоящий момент около 16 450 километров. Это – наименьший его размер за всю историю наблюдений. Более ранние наблюдения с конца 1800-х, говорят о том, что были периоды, когда протяженность его длинной оси составляла более 41 000 километров. Данные космических аппаратов Voyager 1 и Voyager 2, полученные в 1979 году, говорят о том, что на тот момент диаметр пятна был около 23 330 километров. 

С 2012 году астрономы-любители заметили заметное увеличение «сжатия» пятна. В среднем его «талия» уменьшается на 935 километров каждый год. Форма пятна изменилась тоже: из овального оно стало более круглым. Причину этого сжатия ученые пока объяснить не могут. 

Существует гипотеза, что виноваты в этих изменениях могут быть небольшие вихри, которые «подкармливают» этот ураган: возможно, внезапное изменение внутренней динамики и энергии БКП связанно именно с ними. 

Ученые планируют провести более подробные исследования этих небольших вихрей и внутренней динамики GRS.

На небольших снимках справа, представленных для сравнения, верхнее фото телескопа Hubble было сделано в 1995 году, когда длинная ось БКП была 20 949,18 километров. На снимке от 2009 года ее размер был уже 17 908,17 километров. 

Большой снимок диска слева был сделан 21 апреля 2014 года широкоугольной камерой 3 (Wide Field Camera 3) телескопа Hubble.

Источник

Новая мозаика из снимков космического аппарата Mars Express показывает нам область темных дюн, каскадом спускающихся вглубь большого ударного марсианского кратера.

Мозаика была создана из двух снимков, сделанных 7 декабря 2005 года и 9 января 2014. В главном фокусе – кратер Rabe, диаметром 108 километров. Он находится в 320 километрах от большого ударного бассейна Hellas, приблизительно на полпути между экватором планеты и ее южным полюсом. 

Дюны, «созданные» ветрами, и ударные кратеры – это довольно типичные черты ландшафта для Марса, однако здесь мы можем наблюдать, как они комбинируются, создавая совершенно удивительный пейзаж. 

Кратера Rabe характеризуется довольно необычными топографическими особенностями: на его плоском основании мы можем видеть следы кратеров меньшего размера и довольно большие углубления. Часть вещества, составляющего дюны, находится на плоских останках первоначального основания кратера, однако, есть и такие дюны, которые «сползают» в углубление воронки внизу. 

Высота дюн – около 150-200 м, их «рисунок» указывает на преобладающее направление ветров на планете. 

Вещество, составляющее дюны – это базальтовый материал, типичный «представитель» вулканической породы, которая в прошлом сформировала некое подобие осадка на поверхности планеты. При этом, что касается данного региона, эта порода была затем покрыта слоями вещества, впоследствии «ушедшего» благодаря эрозии внутри кратера. 

Если в приближении рассмотреть западную часть (верх снимка) кратера, то можно увидеть отчетливые слои темного вещества, обнажившегося на стенках кратера. Ученые предполагают, что во время удара космический объект пробил верхние слои поверхности, обнаружив, таким образом, слои, лежащие под ней. Со временем это вещество было разрушено в результате воздействия погодных условий и сметено ветром, а потом сформировало дюны, которые мы можем видеть ближе к центру кратера.

Ударные кратеры, подобные кратеру Rabe, представляют собой настоящее «окно в прошлое»: благодаря им мы можем видеть на поверхности древнюю породу, которая в противном случае была бы скрыта от нас. Между тем, дюны говорят о том, какую важную роль играет ветер в формировании марсианского ландшафта. 

Источник

Магнетары – это сверхплотные останки взрывов сверхновых, самые сильные магниты во Вселенной – в миллионы раз более мощные, чем самые сильные магниты на Земле. Группа астрономов, которая проводила исследование с помощью телескопа Very Large Telescope (VLT), считает, что смогла впервые обнаружить звезду-партнера магнетара. Это открытие может объяснять, как магнетары формируются и почему эта конкретная звезда не стала черной дырой. 

Когда массивная звезда сжимается под воздействием собственной гравитации во время взрыва сверхновой, в результате образуется либо нейтронная звезда, либо черная дыра. Магнетары – это необычная и очень редкая форма нейтронной звезды. Как и все подобные объекты, при крошечном размере они обладают чудовищной плотностью. В момент «звездотрясения» (внезапный разлом на коре нейтронной звезды, подобный землетрясению), поверхность магнетара излучает множество гамма-лучей.

В звездном скоплении Westerlund 1 , расположенное на расстоянии 16 000 световых лет от нас в созвездии Жертвенник (Ara), имеется один из чуть более чем двух десятков магнетаров Млечного Пути, - CXOU J164710.2-455216. Этот объект по-настоящему озадачил астрономов: по из подсчетам, такой магнетар мог образоваться у результате взрыва звезды, масса которой была примерно в 40 раз больше массы Солнца. Однако, такие массивные звезды обычно, взрываясь, формируют черные дыры, а не нейтронные звезды. 

Чтобы решить эту загадку, астрономы предположили, что магнетар мог сформироваться в результате взаимодействия двух очень массивных звезд, которые вращаются по орбите друг друга в двойной системе, настолько компактной, что она могла бы уместиться в пределах орбиты Земли вокруг Солнца. Однако, до сих пор, рядом с этим магнетаром не было обнаружено звезды-компаньона, поэтому астрономы использовали телескоп VLT, чтобы поискать в других частях кластера. Они искали «сбежавшие звезды», - объекты, которые сбегают из кластера на высоких скоростях, - то есть, возможно, выброшенные с орбиты взрывом сверхновой, в результате которого и сформировался магнетар. И такая звезда нашлась: Westerlund 1-5.

Это открытие позволило астрономам реконструировать звездную «биографию» и понять, как смог сформироваться магнетар, а не черная дыра. На первой стадии этого процесса более массивная звезда из пары начинает исчерпывать свой запас топлива, «передавая» свои внешние слои менее массивному компаньону, который «обречен» стать магнетаром – и заставляя его вращаться все быстрее и быстрее. Это быстрое вращение – важный момент в формировании ультра-сильного магнитного поля магнетара. 

На второй стадии, в результате передачи массы, сам компаньон становится настолько массивным, что, в свою очередь, сбрасывает большое количество недавно набранной массы. Большое количество этой массы теряется, однако, какое-то все же переходит обратно к первой звезде, - в нашем случае Westerlund 1-5.

В этом процессе передачи вещества была создана уникальная химическая сигнатура Westerlund 1-5, а масса ее компаньона сжалась до достаточно низких уровней, чтобы сформировался магнетар, а не черная дыра. Произошел своеобразный звездный обмен, который имел последствия сразу для двух звезд!

Следовательно, ученые заключают, что то, что звезда является компонентом двойной системы, может быть существенным компонентом в «рецепте приготовления» магнетара. 

Источник

Квантовая физика и ее наработки помогут сделать навигационные системы более точными и не терять сигнал.

Навигационные системы в полной мере полезны только тогда, когда они видят спутники. Новая система квантового позиционирования позволит забыть времена, когда спутники теряются. Новое решение также поможет сделать путешествие более безопасным. В то время как существующие акселерометры могут отслеживать местоположение под водой в пределах километра, квантовое позиционирование определяет местоположение в пределах метра, что уже говорить об открытой земной поверхности. Устройство, известное как квантовый акселерометр, фактически основано на открытии, сделанном в 1997 году.

Ученые поняли, что при заключении облака атомов в вакуумной ловушке с лазерным воздействием, эта группа атомов охлаждается почти до температуры абсолютного нуля. Перенесемся в 2014 год, когда группа исследователей выяснила, что «замороженные» атомы могут быть легко нарушены внешними силами. При наведении другого лазера на эту группу в вакууме, вы можете отслеживать и определить точное расположение атомов, основанное на силе и скорости их движения. Полевые испытания устройства начнутся в сентябре 2015 года.

Источник

Новые снимки Луны показывают нам больше, чем возможно увидеть невооруженным глазом, благодаря объединенным усилиям двух самых больших радиотелескопов на Земле - телескопа Национальной Радиоастрономической Обсерватории Green Bank Telescope (GBT) и телескопа Обсерватории в Пуэрто Рико.

Для получения этих снимков сигналы радара, которые издавал мощный передатчик обсерватории Аресибо, проникали глубоко под пыльную поверхность Луны. Затем они «отскакивали» обратно, и «подхватывались» чувствительными приемниками телескопа GBT. Эта техника наблюдений, известная как бистатический радар, была использована для исследования многих объектов нашей Солнечной Системы, в том числе астероидов и других планет. 

На этом снимке видны ранее незамеченные черты рельефа вокруг моря, известного как Море Ясности (Mare Serenitatis), недалеко от которого находится место высадки Apollo 17. Благодаря наблюдениям радиолокатора, удалось «заглянуть» на 10-15 метров в глубину под поверхностью Луны. Светлые и темные образования – это результат изменений в составе лунной пыли и разницы в количестве камней, которые хранятся в почве.

Такие снимки помогают ученым-планетологам разобраться в сложной истории Луны, которая часто скрыта за слоями пыли, накапливавшимися многие миллионы лет; лучше понимать геологию прежних мест высадки и планировать будущие исследования.

Источник

Не так много экзопланет, которые удалось открыть методом прямого отображения, однако, недавно этот список пополнился – газовым гигантом GU Psc b. Эта экзопланета вращается вокруг звезды GU Psc, масса которой в три раза менье массы Солнца, расположенной в в большом зодиакальном созвездии Рыбы на расстоянии 157 световых лет от Солнца. Эту планету открыла международная исследовательская группа под руководством аспиранта кафедры физики в Университете Монреаля Мари-Ив Нод (Marie-Ève Naud) с помощью данных, полученных от Gemini Observatories, Observatoire Mont-Mégantic (OMM), Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT) и W.M. Keck Observatory.

Расстояние между GU Psc b и ее звездой в 2000 раз больше, чем расстояние от Земли до Солнца (это рекорд для экзопланет). С учетом этих данных, астрономы высчитали, что для совершения полного оборота вокруг своей звезды GU Psc b необходимо по меньшей мере 80 тысяч земных лет. 

Для получения изображений экзопланеты исследователи также использовали огромнейшее расстояние между планетой и её звездой. Сравнивая изображения, полученные OMM и CFHT в различных диапазонах световых волн, астрономы смогли правильно идентифицировать экзопланету.

В инфракрасном свете планеты намного ярче, чем в видимом диапазоне. Именно это и позволило идентифицировать GU Psc b.

Прямые наблюдения за планетой не дают возможности определить её массу. Вместо этого, исследователи использовали теоретические модели планетарного развития, чтобы определить её особенности. Световой спектр GU Psc b, полученный посредством Gemini North Observatory, учёные сравнили с моделями, и с помощью этой техники определили, что температура экзопланеты составляет приблизительно 800 С. Зная приблизительный возраст GU Psc b, благодаря её положению в AB Doradus, ученым удалось определить и массу планеты, которая в 9-13 раз больше массы Юпитера.

Сейчас команда исследователей приступила к реализации проекта по наблюдению за несколькими сотнями звезд и открытию менее массивных планет, чем GU Psc b, с аналогичными орбитами.

Источник

Специалисты Центра имени Гельмгольца Дрезден-Россендорф и ещё 17 европейских научно-исследовательских институтов не нашли следов U-бозона в ходе экспериментов по поиску частиц тёмной материи, передаёт Lenta.ru со ссылкой на журнал Physics Letters.

Установка HADES. Изображение: A. Schmah/ HADES

В ходе наблюдений, проводимых с помощью установки HADES, международная группа ученых не обнаружила следов U-бозона в реакциях элементарных частиц. В своих исследованиях физики использовали два типа реакций; в первом случае бомбардировали ниобий и водород пучками протонов, приводило к образованию пиона. Во втором – сталкивали аргон и хлорид калия. Это обусловило образование эта-мезона. Для пиона и эта-мезона, как считается, может существовать канал распада на фотон и U-бозон. Темные фотоны должны распадаться на лептонные пары частиц-античастиц (электрона и позитрона), статистика которых анализировалась учеными.

Гипотетический U-бозон, иначе называемый темным фотоном, имеет, в отличие от электромагнитного кванта, небольшую массу покоя, предположительно, порядка нескольких микроэлектронвольт, и является переносчиком дальнодействующей силы неясной природы.

Источник

Сатурн – газовый гигант, окруженный кольцами и тайнами. Одной из загадок планеты, которые сильнее всего будоражат воображение ученых, является механизм, который лежит в основе образования так называемых «спиц» в кольцах Сатурна. Новые данные, полученные космическим аппаратом Cassini (Кассини), говорят о том, что эти яркие характерные образования, судя по всему, - относительно постоянное явление в потемневшем кольце B.

Впервые эти странные образования были обнаружены космическим аппаратом Voyager, во время его неоднократных сближений с планетой в начале 1980-х. Позднее ученые выяснили, что формирование этих образований, которые по виду напоминают спицы в колесе велосипеда, не связано с гравитационным взаимодействием планеты, ее лун и вещества колец. Дальнейшие наблюдения проводил Cassini в 2005 году, и тогда подтвердилось, что эти «спицы», по всей вероятности, имеют отношение к магнитному полю газового гиганта. 

Сейчас лидирует теория о том, что заряженные частицы пыли, которые собираются над кольцами и под ними, взаимодействуют с магнитным полем Сатурна, в результате чего «спицы» вращаются одновременно с вращением планеты вокруг собственной оси. Так же есть мнение, что это сезонное явление, связанное с орбитальным периодом вращения Сатурна вокруг Солнца (он составляет почти 30 лет), - они исчезают в середине зимы и середине лета, появляясь только в периоды равноденствия на Сатурне. Так как приближается период солнцестояния в северном полушарии Сатурна, астрономы прогнозируют, что эти «спицы» могут вскоре исчезнуть. 

Эти данные были получены, когда Cassini находился на высоте около 1,9 миллиона километров над плоскостью колец Сатурна, - в октябре 2013 года. 

Источник

Современное компьютерное моделирование помогло команде астрофизиков из Франции ответить на вопрос, на который давно искали ответ ученые: почему во время слияния галактик происходят всплески звёздообразования (или «вспышки звездообразования»)? 

Результаты исследования опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Звезды образуются в тот момент, когда газ внутри галактик становится достаточно плотным, чтобы разрушиться, как правило, под воздействием гравитации. Когда происходит слияние галактик, ускоряется хаотичное движение их газогенерирующих вихрей турбулентности, что теоретически должно препятствовать «рассыпанию» газа. По идее, эта турбулентность должна замедлить либо вообще приостановить формирование звезд. Тем не менее астрономы наблюдают обратное.

Исследователи провели новые расчеты с помощью двух мощнейших суперкомпьютеров Европы. Команда смоделировала галактику, подобную нашему Млечному Пути, и две взаимодействующие галактики - Antennae Galaxies.

Для создания модели галактики-аналога Млечного Пути астрофизикам потребовалось 12 млн часов времени на суперкомпьютере Curie. То есть, на моделирование условий 300 тысяч световых лет ушло около 12 месяцев. На моделирование галактик системы Antennae Galaxies, проводившееся с помощью суперкомпьютера SuperMUC, потребовалось 8 миллионов часов вычислительного времени. На то, чтобы воссоздать условия 600 тысяч световых лет, ушло 8 месяцев. Таким образом, ученым удалось смоделировать системы в мельчайших деталях, при этом каждая из них в диаметре не превышала 1 светового года.

Моделируя слияние галактик Antennae и сравнивая вновь образованную галактику с моделью Млечного Пути, астрономы смогли продемонстрировать, что слияние изменяет природу турбулентности в галактическом газе. Вместо того, чтобы создавать вихрь, газ переходит в режим «максимального сжатия». Таким образом, во время слияния двух галактики образуется избыток плотного газа, который разрушается в звездах, в результате чего процессы звёздообразования в галактиках активизируются. Именно поэтому во время слияния галактик происходят вспышки звездообразования.

Источник

Что происходит во время столкновения двух нейтронных звезд? Используя сложное компьютерное моделирование, учёные NASA визуализировали этот «сценарий» в мельчайших подробностях.

Нейтронные звезды — это результат взрывов сверхновых, порождённых звездами, масса которых в 8-30 раз превышает массу нашего Солнца. Иногда случается так, что две нейтронные звезды, запутавшись в гравитационных «объятьях», встречаются. В результате столкновения двух нейтронных звезд происходит самый мощный из всех известных во Вселенной взрывов — быстрый гамма-всплеск (gamma-ray burst — GRB).

Но, что происходит со структурами двух нейтронных звезд до момента столкновения? Какую роль в этом процессе играют чрезвычайно мощные приливные силы?

В видео-визуализации, представленной 13 мая 2014 года учёными NASA Goddard Space Flight Center, две нейтронные звезды разделяет всего 18 километров. Несмотря на то, что массы двух нейтронных звезд всего в 1,5 и 1,7 раз превышают массу нашего Солнца, они представлены крошечными, в астрономическом представлении, сферами, диаметром порядка 19 км. Как результат — их плотности и гравитационные поля огромны. По словам астрономов, чайная ложна материала нейтронной звезды весит примерно столько же, сколько гора Эверест. Сокрушительные гравитационные силы свидетельствуют о том, что строение атомов не может быть стабильным. По мнению астрономов, исключительно структура самих нейтронов не позволяет гравитации нейтронной звезды полностью её разрушить, образовав черную дыру.

Если увеличить массу нейтронной звезды, то гравитационные силы смогут подавить давление вырожденных нейтронов, что приведёт к их краху.

В ходе моделирования было установлено, что «дикие» приливные силы нейтронных звезд в буквальном смысле слова разрывают друг друга на клочья. Как результат — в коре звезд образуются трещины, из которых в космическое пространство попадает огромное количество материала. Ввиду близкого расположения друг к другу, нейтронные звезды вращаются довольно быстро, поэтому процесс слияния занимает не более секунды. В результате слияния образуется структура из материала, по форме похожая на пончик, в центре которой формируются черная дыра.

Моделирование этих сокрушительных астрономических событий играет важную роль не только для понимания того, как формируются некоторые черные дыры, но и для развития науки о гамма-всплесках. Таинственный источник самых тяжёлых металлов во Вселенной, может быть найден в таких события, так как они сопряжены с быстрым r-процессом (проходящим при высокой плотности нейтронов, когда бета-радиоактивные ядра — продукты захвата не успевают распасться до момента следующего захвата нейтрона).

Большинство элементов r-процесса, которые, как правило, тяжелее железа, найденных во Вселенной, по мнению астрономов, образовались именно в процессе краха сверхновых. Тем не менее всё больше данных указывают на то, что слияние нейтронных звезд является благоприятной средой для формирования самых больших атомных ядер.

Можно сделать вывод, что события слияния нейтронных звезд — это движущая сила для механизма, ответственного за формирование самых тяжёлых элементов и сложной химии по всему космическому пространству.

Столкновение нейтронных звезд, проводящее к образованию черной дыры

Первобытные потоки лава сформировали массивные каньоны и системы оврагов на Марсе. Воды на Красной Планете было просто-напросто слишком мало для того, чтобы она могла «вырезать» на Красной Планете эти гигантские долины. К такому заключение пришел после нескольких лет исследований геофизик Джованни Леоне (Giovanni Leone).

Впервые они были описаны как «каналы» - сеть, подобная паутине, в экваториальной области Марса, известная под названием Noctis Labyrinthus. В свою очередь, система оврагов ведет в другой массивный каньон, - Valles Marineris,- длина которого 4000 километров, ширина – 200 километров, а глубина – 7 километров. 

Ученые ранее предполагали, что эти каньоны и овраги были созданы под воздействием потоков воды. Рассматривалась и другая возможность – тектоническая активность.

Однако, по мнению Джованни Леоне (Giovanni Leone), ни одно из этих предположений не является верным. Лишь потоки лавы могли сделать это: только они обладали силой и массой, необходимыми для того, чтобы вырезать эти гигантские овраги на поверхности Марса. Результаты исследования были недавно опубликованы в издании Journal of Volcanology and Geothermal Research.

Последние годы Леоне занимался изучением структуры этих каньонов и их ответвлений. Они исследовал тысячи снимков поверхности с высоким разрешением, сделанным многочисленными марсианскими зондами, в том числе и аппаратом Mars Reconnaissance Orbiter.

Ученый пришел к выводу, что все эти структуры могли быть сформированы потоками лавы, однако, не исключил воздействия воды, как последней формирующей силы, отметив при этом, что, по всем признакам, воды было бы недостаточно для того, чтобы ее можно было считать полностью ответственной за формирование подобных каньонов и оврагов.

Источник

Несмотря на то, что Фобос, один из спутников Сатурна, является по сути лишь пористым куском камня, он без особого стеснения привлек к себе всеобщее внимание на этих снимках, сделанных космическим аппаратом Европейского Космического Агентства ESA Mars Express (Марс Экспресс). На всех трех фотоснимках изображен Фобос, - наибольшая из двух марсианских лун, в тот момент, когда он проходит перед Юпитером (планета на снимках видна как бледная горошина в центре), закрывая его. Три снимка, слева направо, показывают нам последовательно вид до, во время и после покрытия газового гиганта небольшим спутником.

Это необычное расположение небесных тел, известное как противостояние, произошло 1 июня 2011 года. Подобное происходит, когда два объекта Солнечной Системы проходят относительно близко друг от друга. Это – необычная оптическая иллюзия, в основе которой лежит перспектива (то есть, то, как выглядят объекты в пространстве в зависимости от их положения относительно смотрящего): когда были сделаны эти снимки, расстояние между космическим аппаратом и Фобосом было 11 400 километров, а между Mars Express и Юпитером было целых 529 миллионов километров. 

Всего фотосъемка заняла 68 секунд; за этот период было сделано 104 снимка, сделанных стереокамерой высокого разрешения, установленной на Mars Express. Некоторые из этих снимков были обработаны таким образом, что из них создали видеоролик. Впервые снимки и видео были опубликованы в июне 2011 года.

Источник