Новости науки

Международная команда исследователей, включающая ученых из Австралийского национального университета, использовала космический телескоп Kepler («Кеплер») совместно с наземными обсерваториями для подробного анализа первых моментов взрыва умирающей звезды. Исследование было проведено в рамках обзора неба, целью которого является углубление наших знаний о взрывах сверхновых. 

Команда астрономов, возглавляемая доктором Брэдом Такером (Brad Tucker) из Австралийского национального университета, в своей работе изучила сверхновую под названием SN 2018oh, расположенную в галактике, находящейся на расстоянии примерно 170 миллионов световых лет от нас.

«Обсерватория Kepler в последние дни работы на орбите, перед тем как ее запасы топлива окончательно иссякли, наблюдала тонкие изменения яркости при взрыве звезды с самых первых его мгновений, в то время как наземные обсерватории зарегистрировали изменения цвета и химического состава вещества этой умирающей звезды», - сказал доктор Такер из Школы исследований в области астрономии и астрофизики Австралийского национального университета.

Сверхновая SN 2018oh относится к типу Ia, то есть представляет собой систему, состоящую из двух компонент – белого карлика, остатков сгоревшей звезды небольшой массы, и звезды-компаньона. Однако яркость типичной сверхновой типа Ia обычно возрастает до достижения высокого уровня в течение трех недель, прежде чем начинает постепенно снижаться, а в случае сверхновой SN 2018oh яркость возрастала значительно быстрее – всего лишь в течение нескольких суток после первичной вспышки. Согласно теоретическим моделям, построенным командой Такера, такое резкое повышение яркости может объясняться тем, что материал, выбрасываемый со стороны взрывающегося белого карлика, попадает в звезду-компаньона. Это приводит к формированию экстремально яркого и горячего гало, которое отвечает за избыточную яркость и тепло, зарегистрированные при наблюдениях сверхновой SN 2018oh.

Три публикации, посвященных анализу механизма сверхновой SN 2018oh, авторами которых являются в общей сложности 130 ученых, опубликованы в журналах Astrophysical Journal Letters and и Astrophysical Journal.

Источник

Великолепная десятка

Новые тайны космоса

Источник

Физики исследовали, как возникает терагерцовое излучение в жидкости. Раньше это считалось невозможным из-за высокого поглощения. Однако в новой работе ученые описали физическую природу этого явления и показали, что жидкостные источники излучения могут быть не менее эффективны, чем традиционные. Результаты опубликованы в журнале Applied Physics Letters.

Терагерцовое электромагнитное излучение хорошо проходит через множество материалов, кроме металлов и воды. Его широко используют в устройствах систем безопасности при поиске запрещенных препаратов и оружия, а также в биомедицинских исследованиях. Благодаря широкой сфере применения, большинство современных научных работ в области терагерцового излучения направлено на поиск новых, более стабильных, мощных и эффективных источников.

Сейчас самыми распространенными источниками терагерцового излучения служат твердотельные материалы. Кроме того, существуют источники на основе лазерной фемтосекундной филаментации в воздухе и газах. При этом мощный лазерный пучок создает в газовой среде плазму, где происходит ионизация среды, а свободные электроны генерируют электромагнитное терагерцовое излучение. Раньше считалось, что сделать то же самое в жидкой среде нельзя из-за высокого поглощения. Но в новой работе ученые показали, что это не так. Они выяснили, что жидкость даже обладает рядом преимуществ перед другими источниками, например, газами.«Мы показали, что по эффективности жидкостные источники могут приблизиться к твердотельным, которые сейчас считаются эталоном. Только жидкость при этом гораздо проще получить, чем кристалл, — объясняет один из авторов работы, сотрудник Университета ИТМО Антон Цыпкин. — Кроме того, она выдерживает большую энергию накачки, что дает возможность получить более высокую энергию на выходе».

Обычно излучение генерируется из-за выделения свободных возбужденных электронов при филаментации. Чем больше электронов удастся возбудить или ионизировать, тем сильнее будет терагерцовое излучение на выходе. Количество возбужденных электронов одной молекулы зависит от энергии ионизации: то есть энергии, потраченной на возбуждение или «накачку» среды. Разница необходимых энергий ионизации накачки в газе и жидкости невелика. Но при этом плотность молекул в жидкости гораздо выше, чем в газе. За счет этого сопоставимая энергия накачки позволяет возбудить гораздо больше электронов и сделать излучение сильней.Ученые исследовали, как направлено терагерцовое излучение, получаемое в жидкости. Чтобы исключить ошибки в данных, эксперименты проводились параллельно в двух университетах. Затем ученые сверяли независимо полученные результаты и вместе работали над теоретической моделью, чтобы их объяснить. В итоге они смогли составить и физически обосновать диаграммы направленности терагерцового излучения в жидкости, а также зависимость направления от угла, под которым жидкость сталкивается с излучением накачки. Эти результаты ученые планируют использовать в дальнейшей работе.

«Существенным минусом жидкости остается большое поглощение. Однако мы планируем решить эту проблему, оптимизировав тип жидкости, форму струи, мощность излучения накачки и ряд других параметров, — комментирует другой автор работы Си-Чэн Чжан из Университа ИТМО и Университета Рочестера (США). — Мы хотим провести эксперименты, чтобы найти оптимальные параметры генерации излучения в разных жидкостях и разработать на основе этих данных теоретическую модель. Ее можно использовать при создании прототипа устройства, которое позволит получать разное терагерцовое излучение из жидкостей». 

Источник

"Светлое будущее"

© Тимур Сабиров ("Сколтех")

Атомный арифмометр

© Иллюстрация РИА Новости

"Думающие" галактики

© Тимур Сабиров ("Сколтех")

Источник

Физики по-новому объяснили фазовый переход диэлектрик-металл. Открытые в исследовании новые свойства материалов найдут применение в микроэлектронике и геофизике в качестве катализаторов и сенсоров. Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review X.

Превращение материала из диэлектрика в проводник впервые описал Нэвилл Мотт, и получил за это Нобелевскую премию в 1977 году. Его объяснение считалось классическим, однако совсем недавно физики открыли другую схему фазового перехода — пространственно-селективный переход Мотта. Они работали с классическим примером проводника Мотта — гематитом Fe2O3, поместив его в алмазную наковальню и сжимая при сверхдавлениях до 100 ГПа. При таких экстремальных внешних условиях гематит-изолятор становится проводником, происходит фазовый переход.

Главная неожиданность результата исследования заключается в том, что в одном кристалле Fe2O3 при сверхдавлениях возникает одновременно две атомно-кристаллические подрешетки. При этом материал в одно и то же время обладает признаками металла (проводника) и диэлектрика. Происходит сложное магнитно-структурное превращение, приводящее к формированию двух подрешеток железа с принципиально разными свойствами

Результаты исследования имеют важное значение для понимания физических процессов в нижней мантии Земли. Помимо этого, описанные свойства нового состояния вещества будут интересны для микроэлектроники, а также для создания инновационных датчиков или переключателей в авиастроении, в космической и автомобильной промышленностях. 

Источник

Эпоха межпланетных кубсатов уже наступает.

Менее чем семь месяцев назад ни один крохотный космический аппарат не выходил за пределы орбиты Земли. Но недавно два крохотных космических аппарата размером с небольшой чемоданчик каждый добрались до Марса, преодолев 484 миллиона километров космического пространства, и передали на Землю сигнал, поданный посадочным аппаратом НАСА InSight после его удачной посадки на поверхность Красной планеты в минувший понедельник, 26 ноября.

Эти крохотные аппараты, известные как MarCO-A и MarCO-B, даже произвели фотосъемку Марса и помогли исследователям собрать некоторые данные об атмосфере планеты во время пролета, сообщили члены научной команды миссии.

Основными задачами, поставленными перед миссией MarCO, бюджет которой составляет 18 миллионов USD, являются обеспечение связи аппарата InSight с Землей, а также демонстрация возможности отправки крохотных, недорогих кубсатов для исследования иных планет Солнечной системы.

Спутники MarCO были запущены вместе с аппаратом InSight 5 мая на борту ракеты Atlas V производства компании United Launch Alliance с площадки Базы ВВС США Ванденберг, расположенной в штате Калифорния.

Эти спутники не были закреплены на аппарате InSight. Они двигались к Марсу самостоятельно, чтобы выйти на требуемую для передачи данных позицию. В ходе выполнения миссии были продемонстрированы три новых технологии: антенна с большим усилением, миниатюрный радиопередатчик и двигательная система на холодном газе.

Успех крохотных кубсатов миссии MarCO воодушевил ученых, и вскоре за пределы земной орбиты отправится целая флотилия крохотных спутников в составе миссии Exploration Mission-1 (EM-1) на борту новой сверхтяжелой ракеты НАСА Space Launch System, старт которой по информации на сегодняшний день запланирован на июнь 2020 г.

Источник

Исследователи Сибирского федерального университета (СФУ) провели уникальный эксперимент с двухслойными металлическими пленками. Полученные данные помогут ученым в создании новых материалов и работе по предотвращению нежелательных реакций между элементами пленок. Об этом ТАСС рассказал один из авторов работы, старший научный сотрудник Института физики им. Л. В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН, заведующий лабораторией электронно-структурных исследований Центра коллективного пользования СФУ Сергей Жарков.

Материалы, созданные на основе тонких металлических пленок, широко используются в микроэлектронике. Медь и золото применяются в изготовлении электрических контактов, а наноматериалы на основе железа и палладия - материал, необходимый в сфере технологий высокоплотной магнитной записи информации. Однако изменение состава фаз в результате химических реакций остается одной из основных причин изменения свойств этих материалов - они, к примеру, становятся более хрупкими при ударе. Ученые СФУ посвятили свое исследование изучению процессов твердофазных реакций в тонких двухслойных пленках медь/золото (Cu/Au) и железо/ палладий (Fe/Pd).

"Интерес к твердофазным реакциям вызван, во-первых, возможностью создавать что-то новое с небольшими энергетическим затратами и при относительно низких температурах. Второе перспективное направление - это работа по предупреждению нежелательных реакций между металлическими слоями. К примеру, между материалами, которые используются в металлизации микроэлектроники. При нагреве они могут прореагировать и в результате физико- механические свойства изменятся, этих условий надо избегать", - пояснил ТАСС Сергей Жарков.

В ходе эксперимента исследователи наблюдали за химическими реакциями на границе раздела исходных элементов. Металлические слои нагрели до высоких температур непосредственно внутри электронного микроскопа, что позволило получить при отслеживании реакции данные высокой точности. Так, исследователи обнаружили, что в результате твердофазной реакции формируются атомно-упорядоченные структуры, обладающие уникальными физическими свойствами. Авторы работы предложили механизм формирования таких структур.

"Так, в случае системы Cu/Au мы показали, что взаимодиффузия меди и золота на начальных этапах реакции приводит к измельчению зерен исходных материалов и формированию нанокристаллитов твердого раствора Cu-Au внутри материала. В дальнейшем происходит зарождение и рост новой упорядоченной структуры на основе этих компонентов", - поясняет соавтор работы, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник СФУ Евгений Моисеенко. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.

Источник

Ученые из петербургского Университета ИТМО разработали модель оптического притягивающего луча, предназначенного для захвата частиц. Об этом в понедельник сообщает пресс-служба вуза.

"Физики из Университета ИТМО разработали модель притягивающего оптического луча для захвата частиц на основе новых искусственных материалов. С помощью такого луча можно передвигать частицы или клетки навстречу источнику излучения. Исследование показало, что гиперболические метаповерхности перспективны для экспериментов по созданию притягивающего луча, а также для его практических применений", - говорится в сообщении.

Притягивающие лучи давно описаны в фантастических книгах и фильмах - там они используются инопланетянами для захвата больших объектов, таких как животные, люди, машины, корабли. На протяжении долгого времени ученые работают над тем, чтобы создать нечто подобное в реальной жизни, но разрабатываемые современными физиками технологии позволят перемещать лишь микроскопические частицы, такие как отдельные атомы или живые клетки.

"Из школьного курса физики мы знаем, что есть такая вещь, как радиационное давление, в 1901 году Петр Николаевич Лебедев, русский физик показал экспериментально, что свет оказывает давление на материальные объекты, - рассказал ТАСС руководитель исследовательской группы ИТМО, работающей над проектом, Александр Шалин, - луч притяжения это отрицательное радиационное давление, когда свет не отталкивает тело от себя, а, наоборот, притягивает. Его так просто не реализовать. Идея была высказана довольно давно, помимо того, что у фантастов это давно муссируется, идея его создать в действительности была предложена в начале этого десятилетия".

Петербургские ученые предложили использовать для создания таких лучей так называемые метаматериалы - искусственные периодические структуры из повторяющихся элементов, с необычными оптическими свойствами. По словам Шалина, пока речь идет о теоретической разработке вопроса создания притягивающего луча для частиц. По его оценке, для создания экспериментального прототипа понадобится полтора - два года. Его, в свою очередь, можно будет использовать в качестве образца для проектирования реальных рабочих установок.

"[Возможная область применения луча] - биология, медицина: неразрушающее перемещение биологических объектов, клеток, при помощи излучения. Это один из немногих способов который позволяет, не разрушив биологический объект, управлять его движением: захватить лучом и двигать в произвольном направлении", - добавил Шалин.

Источник

После совершения безопасной посадки на поверхности Красной планеты, завершившей космическое путешествие продолжительностью почти в семь месяцев, НАСА опубликовало первые фотоснимки, сделанные при помощи посадочного аппарата InSight, который тем временем успел раскрыть солнечные панели для заряда аккумуляторов.

Этот посадочный аппарат стоимостью 993 миллиона USD, который совершил посадку в минувший понедельник и в настоящее время пребывает «в добром здравии», вскоре начнет развертывать свою роботизированную руку-манипулятор и размещать датчики для регистрации вибраций марсианской поверхности.

Инженеры НАСА планируют начать работы с роботизированной рукой уже вскоре, однако соблюдают большую осторожность.

Эта рука оснащена пятью механическими пальцами, благодаря которым с ее помощью в ближайшие несколько месяцев будут извлечены и размещены на марсианском грунте два научных инструмента.

Зонд InSight оснащен двумя цветными камерами и уже передал на Землю шесть фотоснимков Марса с момента посадки на поверхность планеты.

Этот космический аппарат высотой примерно до пояса взрослого человека будет находиться на одном и том же месте на поверхности Марса в течение двух лет проведения этой миссии.

НАСА до сих пор ничего не сообщает о состоянии других инструментов, находящихся на борту аппарата, включая изготовленный французскими специалистами сейсмометр и самозаглубляющийся зонд для измерения количества тепла, выделяемого планетой, немецкого производства.

НАСА сообщило, что солнечные панели аппарата развернуты – и это является очень хорошей новостью, поскольку основным источником энергии аппарата является солнечный свет.

В Париже французское космическое агентство CERN сообщает, что до настоящего времени миссия InSight проходит в штатном режиме, и теперь следует ждать от НАСА новостей, связанных с бортовым сейсмометром SEIS аппарата.

Источник

Загадки Вселенной

Космический обжора

Астроном: мы выяснили, что галактики умирают из-за "обжорства"Астроном Алексей Финогенов рассказал РИА "Новости" об открытии удивительного скопления галактик в созвездии Секстанта, где звезды рождаются быстрее всего во Вселенной, и объяснил, как его обнаружение меняет наши представления о том, как рождаются и умирают галактики, и как в этом замешаны гигантские черные дыры.

Если вы являетесь поклонником больших чисел, которые на самом деле не несут много информации о нашем мире, то вам наверняка понравится число, которое рассчитал астрофизик Марко Ахелло (Marco Ajello) из Университета Клемсона, США – 4*10^84.

Это число отражает общее количество фотонов, которые смогли покинуть звезды и окружающую их пыль, чтобы выйти в космическое пространство, на протяжении всей истории Вселенной. Интересно отметить, что недавно проведенная оценка общего числа атомов во Вселенной дала число на несколько порядков меньше цифры, приведенной в работе Ахелло.

Возможность рассчитать это непостижимо гигантское число появилась у Ахелло и его коллег в результате проведения нового исследования. Это исследование дало возможность подкрепить новыми доказательствами ранее разработанные модели, предсказывающие скорости формирования звезд во Вселенной, при помощи информации, содержащейся в этом звездном свете – известном формально как «экстрагалактический фоновый свет».

Экстрагалактический фоновый свет представляет собой, по определению, часть инфракрасного, оптического и ультрафиолетового излучения, производимого звездами, которая вышла в космическое пространство, избежав столкновений с пылью, окружающей эти звезды. «По сути, это свет звезд, который заполняет все пространство», - сказал Ахелло.

Для расчета количества этого света Ахелло использовал метод, основанный на взаимодействии фотонов экстрагалактического фонового света с высокоэнергетическими фотонами света, излучаемого блазарами – галактиками, испускающими мощное сконцентрированное высокоэнергетическое излучение, направленное в сторону Земли. Изучив большое число блазаров – 739 объектов – находящихся на разном расстоянии от Земли, команда смогла рассчитать изменения в экстрагалактическом фоновом свете с течением времени.

Исследование опубликовано в журнале Science.

Источник

Элементы таблицы Менделеева назовут в честь Подмосковья и Юрия ОганесянаВсего в периодическую таблицу внесут названия четырех новых химических элементов, синтезированных в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне.

В поисках стабильности

Ловушка для тяжеловеса

Теория Большого взрыва и вопрос о том, как появилась жизнь на Земле, занимали ученых на протяжении нескольких десятилетий, однако теперь новое исследование, проведенное учеными из Университета Западной Австралии, показывает, что условия, возникшие после Большого взрыва, отличались от того, что мы ожидали увидеть.

Теория Большого взрыва, разработанная в 1927 г., считается наиболее правдоподобным научным объяснением формирования Вселенной. Согласно положениям этой теории, в результате расширения и взрыва сформировался газообразный водород, из которого в дальнейшем образовалсь звезды. Взрывы этих звезд (вспышки сверхновых) привели к формированию элементов, с участием которых в дальнейшем появилась жизнь.

Исследователи профессор Снежана Абаржи (Snezhana Abarzhi) и Энни Наве (Annie Naveh) из Школы математических наук Университета Западной Австралии провели математический анализ условий, которые возникали при взрывах сверхновых.

Как сказала профессор Абаржи, несмотря на то, что сверхновые представляют собой очень мощные взрывы, в результате этих взрывов не могли формироваться настолько развитые турбулентные условия, как считалось ранее.

«Традиционно считалось, что турбулентность является механизмом переноса и накопления энергии, в результате реализации которого при взрывах сверхновых формировались химические элементы», - сказала профессор Абаржи.

«Однако наше исследование показало, что этот процесс является не турбулентным, а на самом деле весьма медленным, и в этом процессе происходит локализация и захват высокоэнергетических областей, в результате чего формируются, например, железо, серебро и золото из атомов, образовавшихся в результате Большого взрыва».

По словам профессора Абаржи, это новое исследование ставит под вопрос наше понимание теории Большого взрыва и ее связи с формированием жизни во Вселенной.

Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Источник

Космический аппарат NASA InSight успешно сел на поверхности Марса 26 ноября, совершив путешествие в 500 миллионов километров.

Созданный Lockheed Martin космический корабль коснулся Elysium Planitia около марсианского экватора в 22:54 МСК. Телеметрия с посадочной площадки, переданная парой кубсатов, называемых Mars Cube One (MarCO), пролетевших мимо планеты, подтвердила, что посадочный модуль совершил безопасную посадку на поверхности. Он передал «звуковой сигнал» X-диапазона через семь минут после приземления, как и планировалось, подтвердив, что все работает.

«Безупречно», сказал Роб Маннинг (Rob Manning), главный инженер Лаборатории реактивного движения НАСА и ветеран предыдущих миссий по посадкам на Марсе, в комментарии NASA по телевидению вскоре после посадки.

Источник

"Изнанка" Вселенной

Скрытый свет

В новом исследовании, проведенном учеными из Австралийского национального университета, исследована природа космического явления, приводящего к снижению скорости формирования звезд, благодаря чему повышается вероятность зарождения и существования жизни.

Главный автор этого исследования доктор Роланд Крокер (Roland Crocker) из Школы исследований в области астрономии и астрофизики Австралийского национального университета сказал, что его группа изучила особый механизм, посредством которого звезды развивают внутреннее давление, противодействующее гравитации, которое замедляет процессы звездообразования.

«Если бы звезды формировались слишком быстро, то они все оказались бы связанными в массивные скопления, где мощное излучение и взрывы сверхновых полностью «стерилизовали» бы планетные системы звезд, не давая в них зародиться жизни», - сказал он.

«Условия в таких массивных скоплениях звезд, вероятно, не позволили бы сформироваться даже самим планетам».

В исследовании показано, что ультрафиолетовое и оптическое излучение, идущее со стороны молодых и массивных звезд, взаимодействует с газом, из которого недавно сформировались эти звезды, и космической пылью, которая затем рассеивает инфракрасный свет, в результате чего формируется давление, противодействующее гравитации.

«Явление, которое мы изучаем, происходит в галактиках и скоплениях галактик, в которых присутствует большое количество богатого пылью газа и формируются большие количества звезд с относительно высокой скоростью», - пояснил доктор Крокер.

«В галактиках, в которых звезды формируются более медленно – таких как наш Млечный путь – в замедлении звездообразования принимают участие другие процессы. Млечный путь формирует звезды со скоростью порядка двух новых звезд ежегодно».

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

Источник

Ионный ветер

Прототип двигателя для полета к Марсу испытают на МКС в 2014 годуБывший астронавт НАСА Франклин Чанг-Диас разработал концепцию магнитоплазменного реактивного двигателя, который позволит сократить срок полета на Марс с года до 39 дней, испытания прототипа VF-200 намечены в 2014 году на внешней поверхности Международной космической станции.

Марс и Земля напоминают собой брата и сестру, которые выросли порознь. В одно время их сходство было просто поразительным: обе планеты были теплыми, влажными и окутанными толстыми атмосферами. Однако 3 или 4 миллиарда лет назад эволюционные пути этих планет разошлись.

Вскоре мы можем узнать о причинах того, почему Марс и Земля эволюционировали по таким разным схемам. Космический аппарат НАСА InSight прибудет к Красной планете в понедельник, 26 ноября, и позволит провести глубокое сравнение Земли с ее красноватым «братом».

Миссия InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) не будет производить поиски жизни на Марсе. Вместо этого зонд изучит состав недр Красной планеты, чтобы понять причины появления различий в эволюции двух планет.

На Земле кора постоянно обновляется за счет движения плит, называемого тектоникой плит. На Марсе тектоника плит отсутствует, и инструмент Seismic Experiment for Interior Structure (SEIS) аппарата InSight будет изучать иные процессы, протекающие в недрах Красной планеты и приводящие к формированию «марсотрясений». Кроме того, зонд будет оснащен инструментом Heat Flow and Physical Properties Package (HP3), который будет измерять движение тепла близ поверхности планеты. Движение тепла может помочь понять процессы формирования горячих источников на поверхности Марса или извержения летучих веществ, происходящего при вулканических выбросах, при конденсации которых на поверхности в дальнейшем могли формироваться реки и океаны, пояснили ученые. Наконец данные, полученные при помощи инструмента Rotation and Structure Experiment (RISE), помогут понять, каким образом Марс потерял свое магнитное поле, являющееся «щитом», оберегающим поверхность планеты от действия губительного космического излучения.

Источник