Новости науки

Молодые массивные звезды, масса которых в 10 раз больше массы Солнца, ярко светятся в ультрафиолете, нагревая окружающий их газ. Долгое время ученые не могли понять, почему горячий газ не взрывается. 

Теперь наблюдения, которые были сделаны командой исследователей при использовании VLA (Very Large Array/Очень Большая Решетка), - радиоастрономической обсерватории в Нью Мексико, подтвердили гипотезу о том, что, когда происходит коллапс газового облака, оно образует плотные волокнистые структуры, которые поглощают ультрафиолетовое излучение звезды, проходящее через них. В результате окружающая туманность мерцает, как свеча. 

Это открытие было опубликовано недавно в издании The Astrophysical Journal Letters.

Звезды образуются, когда происходит коллапс огромного газового облака. Когда температура и плотность достаточно высоки, водород сливается с гелием и звезда начинает сиять. Самые массивные звезды, однако, начинают сиять уже во время коллапса газового облака. Их ультрафиолетовый свет ионизирует окружающий газ, формируя туманность с температурой 10 000 градусов Цельсия. Простые модели позволяют предположить, что на этой стадии газ вокруг массивных звезд будет быстро расширяться. Однако наблюдения радио-обсерватории VLA говорят о большом количестве регионов ионизированного водорода, размеры которых очень малы. 

Участники этого исследования создали множество моделей, которые показывают, что аккреция продолжается во время звездообразования, и что вещество продолжает падать к звезде уже после того, как формируется регион ионизированного водорода. 

Недавние модели показали, что это происходит благодаря тому, что межзвездный газ вокруг массивных звезд не ровно «падает» на звезду, а собирается в волокна, потому что количество газа так велико, что происходит локальный коллапс под силой гравитации. Локальные области коллапса формируют спиральные волокна. Когда массивная звезда проходит через эти волокна, они поглощают ее ультрафиолетовое излучение, заслоняя окружающий газ. Это объясняет не только то, как газ может продолжать падение к звезде, но так же и то, почему ионизированные туманности, за которыми наблюдали с помощью VLA, так малы: туманность уменьшается, если прекращается ее ионизация, поэтому в течение тысяч лет кажется, что они мерцают, как свечи. 

"Эти переходы от разреженного газа к плотному и обратно происходят сравнительно быстро. Мы считаем, что изменения, которые можно заметить, могут происходить в течение нескольких десятков лет", - говорит профессор Мак Лоу. 

Новое исследование проверило эту теорию экспериментом длиной в 23 года. Исследователи использовали наблюдения VLA за областью Стрелец В2, проведенные в 1989 году, а затем в 2012. Этот массивный регион звездообразования, расположенный рядом с центром Галактики, содержит множество небольших областей ионизированного газа вокруг массивных звезд; таким образом, там много кандидатов на «мерцание». За это время яркость четырех регионов ионизированного водорода действительно значительным образом изменилась.

Источник

Ее часто называют Святым Граалем физики. Она не покорилась самому Эйнштейну, но в последние годы теоретики с оптимизмом думают о ее завершении. Она — это Теория Всего, единый набор уравнений, описывающий и объединяющий все существующие во Вселенной частицы и взаимодействия.

В 1955 году Альберт Эйнштейн, .будучи уже на больничной койке в Принстоне, начал свою последнюю попытку создать единую теорию ноля. Разобрав несколько уравнений, великий физик отложил бумагу и карандаш и уснул. Через несколько часов Эйнштейна не стало.

…Начались поиски Теории Всего более 170 лет назад когда Джеймс Клерк Максвелл объединил в своих уравнениях электричество и магнетизм, введя понятие электромагнитного поля.

Бурный всплеск Новой Физики, созданной Эйнштейном, Гейзенбергом, Планком и другими великими, дал с одной стороны, массу новой экспериментальной информации об устройстве нашего мира, с другой перевернул наши представления о мире с ног наголову. Эффекты теории относительности Эйнштейна, единое пространство-время в парадоксы квантового мира совсем не вписываются в привычную обыденному сознанию картину. Кроме того, к гравитации и электромагнетизму добавились сильное и слабое взаимодействия, которые проявляются лишь на атомных масштабах. И, разумеется, появилось желание создать теорию, объединяющую все эти силы. Объединить электромагнитное и слабое взаимодействие удалось, но дальше у физиков всё застопорилось. Лишь к самому концу XX века сформировались первые намеки на то, что такую теорию все-таки удается создать. Однако мир оказался устроен еще более странно — согласно теории струн, он состоит из 11 -мерных «бран» (от слова «мембрана»). Семь дополнительных измерений «свернуты», компактифицированы, и нам недоступны. Доказать это экспериментально — дело физики будущего.

Источник

Сверхточные атомные часы были созданы исследователями из Колорадского университета в Боулдере во главе с доктором Цзюнь Е (Jun Ye) для Национального института стандартов и технологий (NIST). Они основаны на энергетических переходах в атомах стронция и превосходят существующий «атомный стандарт» по всем ключевым параметрам.

Прототип новых атомных часов на атомах стронция (фото: nist.gov).

Спросите несколько человек о том, что такое время, и вы получите множество разных ответов. Большинство будут солидарны только в одном: у них нет времени думать об этом. Между тем в основе всех типов современного взаимодействия людей лежит именно точная синхронизация различных процессов.

Движение междугороднего транспорта и авиаперелёты, банковские транзакции, компьютерные сети, вычисление скорости и определение местоположения всё это и многое другое было бы невозможно без эталона времени.

Наручные кварцевые часы считаются довольно надёжными. Для бытовых целей вполне допустимы отклонения около пятнадцати секунд в месяц, однако инженерам и физикам требуется на порядки более высокая точность.

Первые атомные (точнее, молекулярные) часы были созданы в 1949 году группой Гарольда Лайонса (Harold Lyons). В них колебания кварцевого генератора корректировались по спектральной линии поглощения аммиака. 

Директор Национального бюро стандартов доктор Эдвард Кондон (Edward Condon) и доктор Гарольд Лайонс (справа) в 1949 году (фото: nist.gov).

Позже, в 1955 году, их заменили более удобными цезиевыми. В системе единиц СИ значение секунды до сих пор привязано к числу периодов ЭМИ при переходе атомов цезия-133 между двумя энергетическими уровнями. Такой выбор был сделан потому, что на этот процесс не влияет большинство внешних воздействий. Иными словами, такие часы практически невозможно «сбить».

Именно появление «атомного стандарта» сделало возможным создание во второй половине XX века телекоммуникационных сетей, выполнение экспериментов по измерению параметров частиц, развитие ядерной и квантовой физики, осуществление космических полётов и построение систем глобальной навигации.

Новые часы обладают точностью на уровне 6,4×10⁻¹⁸ — то есть они не отстанут и не уйдут вперёд ни на секунду в ближайшие пять миллиардов лет. Предыдущий рекордсмен — швейцарская схема FOCS 1 — гарантировала секундную точность хода в пределах тридцати миллионов лет.

Конечно, нас интересует не отдалённая перспектива в миллионы и миллиарды лет, а меньшие отклонения в краткосрочный период и более высокая точность синхронизации для текущих задач. К тому же для считывания показаний новых часов требуется в разы меньше времени, чем когда бы то ни было.

В последние годы основой для выполнения сверхточных измерений стала возможность управлять квантовыми состояниями отдельных атомов и фотонов. Созданные ранее оптические генераторы тактовых импульсов на базе единичных ионов демонстрировали самую низкую систематическую неопределённость на любой эталонной частоте. Однако генераторы на базе решётки из атомов стронция оказались ещё точнее.

Несколько тысяч охлаждённых до сверхнизких температур атомов стронция в газовой фазе удерживаются лучом лазера. В них возникают изменения энергетического состояния с частотой 430 триллионов раз в секунду. Эти осцилляции служат в качестве эталона точного времени.

Атомы стронция в луче лазера (изображение: J. Ye, B.J. Bloom et al. / Nature).

Притом что созданные часы уже обладают рекордными характеристиками за всю историю, их авторы остались не вполне довольны результатом: «У нас уже есть планы, как сделать их точность и стабильность ещё выше. Можно ожидать новую версию наших часов в течение ближайших пяти–десяти лет». 

Результаты многих экспериментов и практических задач сегодня зависят от точности измерения времени. Фатальной может оказаться ошибка в нано- и даже фемтосекунды. К примеру, физикам из CERN потребовалось полгода, чтобы найти ошибку в измерении времени и опровергнуть обнаружение группой OPERA нейтрино, якобы двигавшихсябыстрее скорости света в вакууме.

Источник

Среди научных экспериментов, которые космический грузовик Cygnus доставил на Международную Космическую Станцию 12 января, была колония из 600 муравьев вида Tetramorium caespitum, или дерновый муравей. Насекомые прибыли на МКС в контейнере, готовые к началу эксперимента, который выяснит, как влияют на коллективное поведение муравьев условия невесомости.

Сейчас эксперимент, который называется Ant Forage Habitat Facility (туннельная жилище-лаборатория для муравьев) установлен на борту лаборатории Destiny (Дестини) МКС, и астронавты могут изучать поведение колонии в условиях недостаточной гравитации. За поведением следят камеры, которые в режиме реального времени передают данные студентам в США.

Возможности применения результатов этого эксперимента очень широки. Колонии муравьев на Земле согласованно действуют без «центрального руководства», вместо этого полагаясь на отдельных муравьев для распределенного сбора информации. Согласно описанию эксперимента МКС, поведение муравьиных колоний все чаще используется для координации роботизированных систем и решения других сложных проблем на Земле. Поэтому, понимая, как муравьи адаптируются и переносят невесомость, можно будет построить улучшенные алгоритмы для скоплений роботов.

Многие могут подумать: ведь колония может сбежать, размножиться и захватить космическую станцию? Ученые предусмотрели такую возможность: для участия в эксперименте отбирались только стерильные рабочие муравьи.

Источник

Команда астрономов из Центра Звездной Астрофизики в Аархусе, Дания, открыла новую экзопланету, названную Kepler-410A b. По своему размеру планета близка к Нептуну, она вращается по орбите вокруг более яркой звезды в двойной звездной системе на расстоянии 425 световых лет от Земли. 

Объект может быть хорошо изучен, благодаря тому, что звезда, вокруг которой вращается планета – относительно яркая, ее можно видеть при помощи сильных биноклей. Планета вращается по орбите одной из звезд двойной звездной системы, и ее орбита не циклическая; она слегка вытянута. Планета немного больше, чем Земля; ее радиус в 2,8 раза больше, чем радиус нашей планеты. Ее орбитальный период – около 18 дней; расстояние от нее до звезды намного меньше, чем расстояние от Земли до Солнца, и поэтому она, скорее всего, непригодна для жизни из-за очень высокой температуры. 

Высокое качество данных телескопа Kepler (Кеплер) позволяет очень подробно изучить звезду; кроме этого, звезда довольно яркая – она третья по яркости среди всех звезд, в системе которых телескопом Kepler были открыты экзопланеты. Это позволило ученым изучить малейшие изменения яркости звезды, причиной которых становятся звездные пульсации, с помощью техники, которая называется астросейсмология. Таким образом, они смогли исследовать свойства звезды, такие, как ее масса и радиус, с точностью до нескольких процентов. 

Ученые измерили угол наклонения звезды. Возраст звезды – около 2.7 миллиарда лет, она немного больше, чем Солнце. 

Ученые точно измерили время транзита и обнаружили, что планета проходит перед звездой не четко каждые 17,8 дней: иногда это случается на 15 минут раньше или позже. Эти отклонения указывают на то, что в системе может присутствовать еще одна планета, которая слегка притягивает или отталкивает Kepler-410A b.

Источник

Ученые из SOEST(Школы Океанских и Земных Наук и Технологий) университета Гавайи-Маноа, Национальной Лаборатории имени Лоренса Ливермора (Lawrence Livermore National Laboratory), Национальной Лаборатории Лоренса Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory) и университета Калифорнии-Беркли открыли, что частицы межпланетной пыли (interplanetary dust particles /IDPs) могут быть «поставщиками» воды и органических веществ на Землю и другие подобные Земле планеты. 

Межпланетная пыль, источником которой являются кометы, астероиды и осколки, оставшиеся от рождения Солнечной Системы, постоянно падает на Землю и другие объекты Солнечной Системы. На эти частицы воздействует солнечный ветер, в основном, ионы водорода. Эта «водородная бомбардировка» выбивает атомы из кристаллов силикатных минералов, оставляя кислород, который более доступен для взаимодействия с водородом, например, и может создавать молекулы воды. 

Этот механизм одновременной поставки воды и органических веществ так же может работать и на экзопланетах. Эти «сырые» ингредиенты пыли и ионов водорода от родительской звезды делают такой процесс возможным в практически любой планетарной системе. 

У этого открытия большой потенциал: безвоздушные космические объекты, такие, как астероиды и Луна, постоянно подвергаются воздействию солнечного ветра, в результате которого может образовываться вода. 

«Давно известно, что межпланетная пыль, особенно пыль от обыкновенных астероидов и комет содержит в себе виды углерода, которые могут пережить вхождение в атмосферу Земли; а теперь мы продемонстрировали, что так же она несет с собой воду, образованную при воздействии солнечного ветра. Так, нам впервые удалось показать, что вода и органические вещества могут поставляться вместе», - говорит соавтор исследования Хоуп Ишии (Hope Ishii).

Источник

Интересно, как один квазар может пролить свет – в прямом и переносном смысле – на некоторые загадки нашей Вселенной. 

На расстоянии два миллиона световых лет от нас астрономы открыли квазар, который освещает скопление газа или туманность, находящуюся неподалеку. В результате видны волокна, которые, по мнению команды исследователей, соединяют галактики в нашей Вселенной. 

“Это уникальный объект: он огромный, по крайней мере в два раза больше, чем любая из тех туманностей, которые были открыты на сегодняшний день, и его протяженность намного больше, чем галактическое окружение квазара”, - утверждает Себастьяно Канталупо (Sebastiano Cantalupo), научный сотрудник Университета Калифорнии в Санта Круз, который руководил исследованием. 

Открытие, которое освещает квазар UM287, по мнению ученых, может рассказать больше о том, как галактики соединяются с «космической сетью» материи. Космологические модели давно уже предполагали существование этих волокон, или «трубок», однако впервые их увидели при помощи телескопа. 

“Гравитация заставляет обыкновенную материю следовать по пути распространения темной материи, поэтому волокна рассеянного, ионизированного газа должны распространяться так же, как темная материя в смоделированных ситуациях”, - заявляют исследователи. 

Астрономы добавляют, что большой удачей можно считать тот факт, что свет квазара падает в нужном направлении, чтобы освещать газ; он действует, как своеобразный «космический фонарик», который может показать нам вещество, лежащее в основе. UM287 заставляет газ светиться: так же «ведут себя» флуоресцентные лампы на Земле. 

“Этот квазар освещает рассеянный газ намного сильнее, чем все, что нам приходилось наблюдать раньше, таким образом, впервые позволяя рассмотреть расширенный газ между галактиками”, - говорит Дж. Ксавье Прочаска (J. Xavier Prochaska), соавтор исследования, профессор астрономии и астрофизики в университете Санта Круз.

Это открытие было сделано при помощи 10-метрового телескопа Кек I (Keck I) в обсерватории W. M. Keck Observatory на Гавайях. 

Научный труд был опубликован 19 января в издании Nature.

Источник

Физики объявили, что нет никаких черных дыр. Это утверждение сделал не кто иной, как Стивен Хокинг (Stephen Hawking), так не означает ли это, что черных дыр больше нет? Это зависит от того, является ли новая идея Хокинга правдой, и от того, что предполагается под выражением «черная дыра». Заявление основано на новой работе Хокинга, утверждающей, что «горизонта событий» черной дыры не существует.

Под горизонтом событий черной дыры подразумевается точка невозврата при приближении к черной дыре. В общей теории относительности Эйнштейна, горизонт событий – это место, где пространство и время настолько деформированы под воздействием силы тяжести, что вы никогда не сможете оттуда уйти. Пересекая горизонт событий, вы можете двигаться только внутрь, никогда наружу. Однако односторонний горизонт событий приводит к тому, что известно как информационный парадокс.

Информационный парадокс берет начало в термодинамике, в частности во втором ее законе. В простейшей форме его можно объяснить, как "тепло переносится от горячего тела к холодному". Но закон более полезен, когда выражен в терминах энтропии. Таким образом, он формулируется как "энтропия системы не может уменьшаться". Многие люди интерпретируют энтропию, как уровень беспорядка в системе, или непригодную часть системы. Это означало бы, что вещи всегда должны становиться менее полезными с течением времени. Но энтропия зависит от уровня информации, необходимой для описания системы. Упорядоченную систему (например, шарики равномерно распределены по решетке) легко описать, так как объекты имеют простые связи друг с другом. С другой стороны, неупорядоченная система (шарики распределены беспорядочно) займет больше информации для описания, потому что это не простой шаблон на них. Таким образом, когда второй закон гласит, что энтропия никогда не может уменьшаться, предполагается, что физическая информация системы не может уменьшаться. Другими словами, информация не может быть уничтожена.

Проблема  горизонта событий состоит в том, что вы могли бы бросить объект (с большой долей энтропии) в черную дыру, и энтропия должна просто уйти. Другими словами, энтропия Вселенной получится меньше, что будет нарушать второй закон термодинамики. Конечно, это не принимает во внимание квантовые эффекты, именно те, которые известны как излучение Хокинга, впервые предложенные Стивеном Хокингом в 1974 году.

Оригинальная идея излучения Хокинга связана с принципом неопределенности в квантовой теории. В квантовой теории есть пределы тому, что может быть известно об объекте. Например, вы не можете знать точно энергию объекта. Из-за этой неопределенности, энергия системы может колебаться спонтанно, при условии, что ее средний показатель остается неизменным. Хокинг показал, что вблизи горизонта событий черной дыры пары частиц могут появиться, когда одна частица оказывается в ловушке внутри горизонта событий (немного снижая массу черной дыры), а другая может избежать этого, в виде излучения (унося немного энергии черной дыры).

Так как эти квантовые частицы появляются парами, они "спутанны" (связаны в квантовом смысле). Это не имеет большого значения, если вы не хотите, чтобы  излучение Хокинга излучало информацию, содержащуюся внутри черной дыры. В первоначальной формулировке Хокинга, частицы появились случайно, поэтому излучение, исходящие от черной дыры, было чисто случайным. Таким образом, излучение Хокинга не позволит вам восстановить любую захваченную информацию.

Чтобы разрешить излучению Хокинга вынести информацию из черной дыры, запутанная связь между парами частиц должна быть разбита на горизонте событий, поэтому частицы смогут затеряться с информационно-несущими веществами внутри черной дыры. Это нарушение первоначальной запутанности должно сделать выделяющиеся частицы проявляющимися, подобно интенсивной "огненной стене" на поверхности горизонта событий. Это означало бы, что все, направляющееся к черной дыре, не будет попадать в черную дыру. Вместо этого оно будет испаряться излучением Хокинга, когда достигнет горизонта событий. Казалось бы, что либо физическая информация объекта теряется, когда он падает в черную дыру (информационный парадокс), или объекты испаряются перед входом в нее (парадокс огненной стены).

В этой новой работе, Хокинг предлагает другой подход. Он утверждает, что вместо гравитационной деформации космоса и времени в горизонте событий, квантовые флуктуации излучения Хокинга создают слой турбулентности в этом регионе. Таким образом, вместо резкого горизонта событий, черная дыра будет иметь «кажущийся горизонт», который выглядит как горизонт событий, но позволяет информации просачиваться.

Если Стивен Хокинг прав, то он может разрешить парадокс информации/огненной стены, который преследует теоретическую физику. Черные дыры все еще существуют в астрофизическом смысле (одна в центре нашей галактики никуда не денется), но они будут лишены горизонта событий. Следует подчеркнуть, что работа Хокинга не рецензируемая, и ей немного не хватает деталей. Это, скорее, презентация идеи, а не детальное решения парадокса. Дальнейшие исследования будут необходимы, чтобы определить, станет ли эта идея решением, которое так долго искали.

Источник

В центре этого изображения – оптическая иллюзия, - то, что с виду кажется двумя квазарами (или галактиками с огромными черными дырами). На самом деле, это один квазар, который «выдает себя» за два. Как так получилось? 

Квазар QSO 0957+561, который так же известен как «парный квазар», был открыт в 1979 году. Он находится на расстоянии почти 14 миллиардов световых лет от Земли (то есть, его возраст почти такой же, как возраст самой Вселенной). Вначале астрономы считали, что это два разных объекта, однако потом заметили, что эти два объекта слишком похожи. 

Мы «видим» этот квазар как два из-за огромной галактики YGKOW G1. Ее невероятная гравитационная сила искривляет свет квазара таким образом, что нам он представляется, как свет, исходящий от двух разных объектов. Этот феномен называется гравитационным линзированием, и открытый в 1979 году квазар QSO 0957+561 стал первым объектом, который подтвердил существование этого эффекта.

Несмотря на то, что этому открытию уже не один десяток лет, астрономы все еще время от времени наводят в эту сторону свои телескопы, чтобы понаблюдать за этой оптической иллюзией. Этот снимок был сделан космическим телескопом Hubble (Хаббл).

Источник

Один из базовых принципов квантовой теории поля гласит, что если одновременно провести три преобразования (инверсию, т.е. изменения знака) – заряда, времени и четности – то все уравнения теории полностью сохранят свою применимость. СРТ-симметрия считается фундаментальным качеством физических законов.

Из нее, в частности, вытекает тот факт, что если античастица отличается от частицы лишь знаком своего заряда и направлением спина, то во всем остальном они совершенно идентичны. И если бы, скажем, Вселенная состояла не из протонов, электронов и т. д., а из их противоположностей – антипротонов, позитронов и т. п. – то она вела бы себя в точности как наша, за исключением обратного направления «стрелы времени».

Подобные фундаментальные принципы – тем более стопроцентно неподтвержденные – нуждаются в самой тщательной экспериментальной проверке. Для этого в Европейском Центре ядерных исследований (CERN) работает международная коллаборация ASACUSA, «Атомная спектроскопия и столкновения с использованием медленных антипротонов». Целью этих экспериментов является получение частиц антивещества и проведение их спектроскопических исследований.

Константин Томс, сотрудник коллаборации ATLAS Большого Адронного Коллайдера, CERN:

– Скорее всего, никаких отличий от спектра обычного вещества не будет, но если вдруг обнаружится отклонение, для современной физики это будет настоящая революция. Шансы на это, конечно, ничтожны, но проверить такую возможность стоит обязательно, поскольку последствия для науки могут быть просто грандиозными.

Бомбардируя пучком высокоэнергетических протонов неподвижную мишень, ученые получают пары протонов и антипротонов, разлетающихся в стороны на скорости, близкой к скорости света. Чтобы «сложить» такие антипротоны с позитронами и получить атомы антиводорода, их приходится тормозить сложными магнитными ловушками до скорости примерно вдесятеро ниже световой. Лишь затем их можно столкнуть с облаком позитронов, где – пусть и ненадолго – появятся отдельные атомы бесценного антиводорода.

Однако на следующем этапе создаваемые магнитными ловушками поля начинают мешать работе, искажая точные спектроскопические измерения. Только недавно участники ASACUSAсообщили, что им удалось решить эту проблему, получив пучок антипротонов, вылетающий за пределы электромагнитного поля на 1,6 м. На этом расстоянии авторы зарегистрировали вполне достаточное количество антиводорода – ровным счетом 80 атомов.

Константин Томс:

– Антиводород и антигелий получали и раньше, но их удерживали на месте магнитными ловушками, которые мешают точным измерениям спектров. Поэтому то, что авторам удалось получить пучок, летящий на несколько метров, – это уже большой прорыв, который позволит получить спектр антиводорода.

В самом деле, теперь можно приступать, наконец, к главному, к получению спектра антиводорода, который, в соответствии с СРТ-теорией, не должен ни на йоту отличаться от спектра обычного водорода. Если же расхождения найдутся – придется начинать революцию.

Источник

Физики из CERN создали пучок античастиц, перегнав их на 2,7 м от места рождения. Это даст возможность подробно изучить антиатомы и понять, почему во Вселенной материя доминирует над антиматерией. 

Существование антиматерии во Вселенной остается одной из главных тайн физики, поскольку в первый момент Большого взрыва, как считается, количество частиц и античастиц было одинаковым. При встрече атом и антиатом мгновенно аннигилируют, а частицы и античастицы по своим спектральным характеристикам теоретически должны быть совершенно одинаковы, поэтому к наблюдаемому преобладанию материи над антиматерией в природе могло привести лишь различие в этих характеристиках, пусть даже самое минимальное. И это различие могло бы много рассказать о том, чем же картина мира, которая видится сегодня физикам, отличается от реальной. 

Созданием антиматерии ученые Европейского центра ядерных исследований (CERN) занимаются уже давно. Для этого они в специальной магнитной ловушке соединяют позитроны и антипротоны, причем антипротоны, прежде чем туда попасть, «охлаждаются» специальным замедлителем антипротонов, установкой, которой нигде, кроме как в CERN, нет. 

Антиводород исследователи научились получать в больших количествах и удерживать там до тысячи секунд, прежде, чем антиатомы доберутся до стенок камеры и аннигилируют на них. 

Однако точное измерение спектра антиводорода, пока он находится в магнитной ловушке, невозможно — мешают неоднородности магнитных полей, которые резко меняют спектральные характеристики антиатомов. Поэтому для ученых важно вывести антиводород из ловушки на приличное расстояние, да еще так, чтобы он по-прежнему не контактировал с нормальной материей.

Последнее изобретение команды физиков из Федеральной политехнической школы Лозанны — отличная новость для астрономов. Возможно, через несколько лет экзопланеты уже не нужно будет искать транзитным методом, то есть по затемнению, вызванному прохождением планеты по диску звезды − их можно будет увидеть напрямую. Более того, на их поверхности можно будет разглядеть леса и континенты, по крайней мере, в этом совершенно уверены авторы нового исследования.

Жан-Марк Фурнье (Jean-Marc Fournier) изучал труды астронома Антуана Лабейри (Antoine Labeyrie), который в 1979 году теоретически описал силу, производимую лазерными лучами при попадании сразу на несколько мельчайших частиц.

Лабейри предположил, что эту силу можно использовать для фиксации сразу нескольких частиц на плоской поверхности для создания зеркала. В теории два лазера, направленные в некую центральную точку, должны вызвать оптические силы, которые взаимодействуя образуют зону стабильности, где частицы выстроятся рядами и соберутся в двумерную поверхность.

Заручившись финансовой поддержкой Института передовых технологий NASA (NASA Institute for Advanced Concepts), Фурнье вместе со своими коллегами принялся экспериментировать. Учёные использовали лазер, чтобы поймать 150 полистироловых шариков диаметром в микрометр на плоской поверхности стеклянного листа.

"При обычных обстоятельствах, свет бы отскочил от каждого единичного шарика и фотоны бы разлетелись во всех направлениях. Но объединив все шарики, мы создали плоскую отражающую поверхность, которая фактически представляет собой зеркало", — рассказывает о своём эксперименте Фурнье.

Для проверки функциональности нового зеркала, учёные просветили лазером прозрачную линейку. Свет отскочил от полистироловой поверхности и направился в детектор. Полученное изображение было тусклым, но исследователи отчётливо смогли различить на нём цифру 8 с той самой линейки.

Результаты исследования Фурнье и его коллеги описали в статье, недавно опубликованной в журнале Physical Review Letters.

При определённых доработках эта технология может привести к созданию 35-метровых (а однажды и 100-метровых) зеркал для космических телескопов, при этом весить эти зеркала будут всего 100-200 граммов. Однако перед тем как всерьёз задуматься о замене тяжёлой стеклянной оптики на лёгкую полистироловую, физикам ещё предстоит преодолеть несколько препятствий.

Во-первых, в лаборатории шарики охлаждаются в воде, что крайне трудно будет сделать в космосе. Во-вторых, стекло, на котором собираются шарики, необходимо будет заменить ещё одним лазером, а как это сделать — пока не очень понятно. И в третьих, нужно будет найти относительно бюджетный источник для питания лазеров.

Если же удастся обойти все эти проблемы, то получится очень лёгкое, относительно дешёвое самовосстанавливающееся зеркало. Ведь, если вдруг один из шариков выбьет из общего массива какой-нибудь маленький метеороид, то остальные быстро заполнят образовавшийся пробел.

Но самое главное, что экзопланеты и далёкие звёзды можно будет рассматривать во всех подробностях. Сегодняшние телескопы на это не способны: полутораметрового зеркала обсерватории "Кеплер" хватало лишь на то, чтобы заметить затемнение звёзд при прохождении планет, а 6,5-метровое зеркало "Джеймса Уебба", который запустят в 2018 году, с трудом поднимет ракета "Ариан-5".

Источник

Несмотря на то, что может показаться, что этот снимок ничем не отличается от других снимков колец Сатурна, это не так. Это инфракрасное изображение колец было сделано при помощи специального фильтра, который воспринимает только свет, поляризованный в одном направлении. Ученые могут использовать эти снимки для того, чтобы больше узнать о природе частиц, из которых состоят кольца Сатурна. 

Яркое пятно на кольцах – это «оппозиционный эффект» (так же известный как эффект Зеелигера) – внезапное заметное увеличение яркости небесного тела, когда его фазовый угол наблюдения приближается к нулю. Астрономы, которые занимаются изучением колец, так же могут использовать размер и величину этого яркого пятна для того, чтобы больше узнать о свойствах поверхности частиц кольца. 

Аппарат снимал освещенную Солнцем сторону колец под углом около 19 градусов к плоскости колец. Снимок был сделан широкоугольной камерой Cassini (Кассини) 18 августа 2013 года, с использованием фильтров, чувствительных к ближнему инфракрасному свету, с расстояния около 1, 1 миллион километров от Сатурна. Фазовый угол равен 7 градусам. Разрешение – 68 километров на пиксель. 

Источник

Одна из самых мощных из известных черных дыр была открыта астрономами с использованием данных рентген-обсерватории Chandra X-ray (Чандра) и других телескопов. Из-за ее влияния в окружающем ее газовом облаке не формируются миллионы новых звезд, зато образуются гигантские структуры. 

Черная дыра находится в галактическом кластере RX J1532.9+3021 (сокращенно RX J1532), расположенном на расстоянии 3,9 миллиарда световых лет от Земли. Изображение, представленное здесь, - это мозаика рентген-данных обсерватории Chandra, оптических снимков космического телескопа Hubble (Хаббл), и наземных телескопов. Кластер очень ярко светится в рентген-лучах, что говорит о том, что он очень массивен; его масса может быть около квадрильона раз больше массы Солнца. В центре скопления находится большая эллиптическая галактика со сверхмассивной черной дырой в центре.

Большое количество горячего газа рядом с центром кластера – загадка для ученых. Горячий газ, который светится в рентген-лучах, должен остывать, а плотный газ в центре кластера должен остывать быстрее всего. Давление в охлажденном газе падает, благодаря чему газ расширяется, и галактика начинает поглощать его, формируя триллионы звезд. Однако астрономы не обнаружили подтверждения тому, что в центре кластера происходит звездообразование. 

Снимки обсерватории Chandra X-ray и телескопа VLA (Very Large Array/Очень большая решетка)дали ответ на этот вопрос. Рентген-снимок показывает две большие полости в горячем газе с обеих сторон от центральной галактики. Обе эти полости находятся на одной прямой с джетами, которые видны на радио-снимках, сделанных VLA. Расположение сверхмассивной черной дыры между полостями – это мощное подтверждение того, что сверхзвуковые джеты, которые генерируются черной дырой, «просверливают» горячий газ и толкают его в сторону, формируя эти полости.

Фронт ударной волны и высвобождение энергии звуковых волн создают источник тепла, который не позволяет охлаждаться большей части газа, и, следовательно, предотвращает формирование новых звезд. 

Протяженность каждой полости – около 100 000 световых лет. Для их создания нужна мощность, одна из самых больших среди галактических кластеров. 

Хотя источником энергии, которая питает джеты, должно быть вещество, которая падает в черную дыру, не было обнаружено рентген-излучения от падающего в дыру вещества. Это можно объяснить тем, что масса черной дыры может быть более чем в 10 миллиардов раз больше массы Солнца. Такая черная дыра должна генерировать мощные джеты, не поглощая большое количество массы, в результате чего будет выделяться очень мало излучения от вещества, падающего в нее. 

Еще одно возможное объяснение: масса черной дыры – только в миллиард раз больше массы Солнца. Однако она очень быстро вращается. Такая черная дыра может генерировать более мощные джеты, чем медленно вращающаяся черная дыра, которая поглощает то же количество материи. В любом случае, черная дыра должна быть очень массивной.

Источник

После 10 лет, проведенных на Красной Планете, марсоход Opportunity (Оппортьюнити) обнаружил камни которые хранят свидетельство, что на древнем Марсе условия были вполне благоприятными для формирования жизни. 

Opportunity нашел камни, богатые глинистыми минералами, чуть больше полугода назад, весной 2013, на месте, где порода вышла на поверхность в кратере Endeavour, диаметр которого около 22 километров. 

Opportunity исследовал породу в месте Matejivic Hill, где, как считают ученые, богатые железом смектиты образовывались в насыщенном водой практически pH-нейтральном окружении около 4 миллиардов лет назад, что предполагает, что благоприятные для формирования жизни условия существовали на Марсе в течение сотен миллионов лет. 

Новые научные открытия опубликованы в журнале Science 24 января. Matejivic Hill расположен на части обода кратера Endeavour, которая называется Cape York. Эти результаты с учетом последних данных, полученных другим ровером - Curiosity (Кьюриосити), говорят о том, что в древности на Марсе было довольно много воды. 

В настоящее время Opportunity исследует очередной участок выхода породы на поверхность на вершине Solander Point, части обода кратера к югу от Cape York и Matejivic Hill.

Вчера Opportunity отмечал свой 3555-й сол (марсианские сутки) на поверхности Красной Планеты. Хотя изначально ожидалось, что миссия продлится всего 90 сол. На данный момент аппаратом сделано более 188200 снимков. Полная одометрия марсохода – 38,73 километра.

Источник

Используя данные 8-метрового VLT (Очень Большого Телескопа) в Чили, международная команда астрономов подробно изучила звезды самого разного возраста и местоположения в Галактическом диске для того, чтобы точно определить количество химических элементов в звезде, кроме гелия и водорода – двух элементов, из которых создано большинство звезд. 

Сразу же после Большого Взрыва Вселенная состояла почти полностью из гелия и водорода, со временем рос уровень металлических примесей. Следовательно, более старые звезды имеют в своем составе меньшее количество элементов, - то есть, их металличность меньше.

Массивные звезды, которые живут относительно недолго, заканчивая жизнь коллапсом ядра в сверхновую, вырабатывают огромное количество магния во время взрыва, в результате образуя или нейтронную звезду, либо черную дыру, и запуская формирование новых звезд. 

Команда смогла доказать, что старые звезды, с низкой металличностью, внутри Солнечного Круга – орбиты нашего Солнца вокруг центра Млечного Пути, на один оборот которой уходит около 250 миллионов лет, - имеют более высокий уровень магния. Это позволяет предположить, что в прошлом в этой области было больше массивных звезд с коротким жизненным циклом, которые «умерли молодыми».

Звезды, которые лежат во внешних регионах галактического диска – вне Солнечного Круга – преимущественно моложе, как те, в которых большое содержание металлов, так и те, в которых меньше металлов, и все они имеют удивительно низкий уровень содержания магния в сравнении с их металличностью. 

Это открытие говорит о важных различиях в эволюции звезд в диске Млечного Пути: внутри Солнечного Круга быстро формировались массивные звезды с коротким жизненным циклом, а за солнечной орбитой звездообразование происходило намного дольше.

Это подтверждает правильность теоретических моделей формирования диска галактики в контексте космологии холодной темной материи, согласно которой галактические диски должны расти изнутри наружу. 

Так же новое исследование приоткрывает завесу тайны над другой широко обсуждаемой «двойной структурой» в диске Млечного Пути. Речь идет о так называемых «тонком» и «толстом» дисках. 

В «тонком» диске лежат спиральные рукава, молодые звезды, гигантские молекулярные облака – все молодые объекты, по крайней мере, в контексте галактики. Но астрономы давно уже предполагали существование другого диска: старше, короче и толще. В этом диске обитает множество старых звезд с низкой металличностью.

Во время последнего исследования команда обнаружила, что:

• Звезды в молодом, «тонком» в возрасте от 0 до 8 миллиардов лет имеют одинаковую степень металличности, независимо от возраста в этом диапазоне. 

• Металличность звезд старше 9 миллиардов лет, характерных для толстого диска, резко падает.

• Однако звезды разного возраста и металличности можно найти в обоих дисках. 

Звезды разного возраста, с разным содержанием металлов можно найти как в тонком, так и в толстом дисках: в этом смысле между ними нет четкого разделения. Но пропорция звезд с разными свойствами не одинакова в обоих дисках за счет того, что они могут иметь разное происхождение.

Источник

Розоватая лагуна светится в самом сердце Млечного Пути. Новые фото, сделанные телескопом в Чили, представляют Туманность Лагуна – гигантское облако газа и пыли, расположенное на расстоянии 5000 световых лет от Земли, - в розовом свете.

Протяженность Туманности Лагуна (которую так же называют Messier 8 – Мессье 8) около 100 световых лет, в ней много молодых звезд, которые ярко сияют на этом снимке. VLT Survey Telescope (Очень Большой телескоп) в Чили сделала этот снимок как часть обзора, который должен приоткрыть тайны Вселенной. Вы можете посмотреть видео, созданное ESO (European Southern Observatory /Европейская Южная Обсерватория) из новых снимков телескопа. 

"Эти обзоры предназначены для ответа на множество важных вопросов современной астрономии: о природе темной энергии, о поиске блестящих квазаров в молодой Вселенной, о зондировании структуры Млечного Пути и поиске необычных и спрятанных от наших глаз объектов, о подробном изучении соседних Магеллановых Облаков и многих других.

"История показывает, что во время обзоров часто делаются открытия, которых никто не ожидал, которые становятся ключевыми для прогресса астрономических изысканий", - добавляют представители ESO.

Источник

Космическая обсерватория Herschel (Гершель) обнаружила водный пар вокруг карликовой планеты Церера (Ceres), и этот пар может исходить из водных струй, похожих на гейзеры Энцелада (Enceladus), луны Сатурна. Или, возможно, это – криовулканизм из гейзеров или ледяного вулкана. 

“Впервые водный пар был обнаружен на Церере или любом другом объекте в астероидном поясе. Это – доказательство того, что Церера имеет ледяную поверхность и атмосферу”, - заявил главный автор исследования, представитель ESA в Испании Майкл Кюпперс (Michael Küppers). 

В 2006 году Цереру, считавшуюся самым большим астероидом Солнечной Системы, Международный Астрономический Союз отнес к классу карликовых планет. 

Однако теперь, похоже, можно утверждать, что Церера обладает и свойствами кометы. Ученые, занимающиеся обработкой данных, полученных Herschel, утверждают, что самое простое объяснение появления водного пара – это сублимация, когда лед нагревается и сразу переходит в газообразную форму, забирая с собой пыль с поверхности и обнажая свежий лед, который находится под ним и будет поддерживать процесс. Именно так все происходит в случае с кометами. 

Диаметр Цереры – около 950 километров. Наиболее вероятно, что Церера состоит из слоев, возможно, имеет каменистое ядро и ледяную внешнюю мантию. Ученые предполагали, что на Церере может быть лед, однако до сих пор это не было доказано. 

Herschel обнаружил ясную спектральную сигнатуру водного пара, используя возможности прибора HIFI видения в дальней инфракрасной области спектра. Что интересно, Herschel видел водный пар не каждый раз, когда «смотрел» на планету. За время 9-часового периода вращения карликовой планеты он получал различные сигналы. Телескоп «поймал» водный пар четыре раза, один раз сигнатуры не было. Астрономы решили, что почти весь водный пар, который удалось увидеть, исходил всего из двух точек на поверхности. Хотя Herschel не удалось сделать четкий снимок Цереры, ученые смогли определить распределение водных источников на поверхности. 

Исследователи считают, что это новое открытие может иметь большое значение в понимании эволюции Солнечной Системы, в частности, того, как распределяется вода.

Dawn (Рассвет) должен прибыть на Цереру весной 2015 года, после того, как он более года провел на орбите большого астероида Веста (Vesta). Dawn позволит как никогда близко увидеть поверхность Цереры и, возможно, прольет новый свет на последнее сделанное открытие, результаты которого были опубликованы в журнале Nature.

Источник

В яркой галактике в Большой Медведице взорвалась сверхновая, достаточно яркая для того, чтобы ее можно было увидеть даже в небольшой телескоп. В вечерние часы ее можно хорошо видеть в северном полушарии. Новый объект был открыт С. Дж. Фосси (S.J. Fossey).

Астрономы говорят, что эта сверхновая в настоящее время достигает яркости от +11 до +12 звездной величины, поэтому ее совершенно определенно нельзя увидеть невооруженным глазом; нужен хотя бы 4-х дюймовый телескоп. 

Галактика Сигара (известная так же как M82) – это популярный объект для наблюдений для начинающих астрономов и астрономов-любителей. Эта галактика - достаточно яркая для того, чтобы ее можно было видеть в бинокль. Известная под названием Сигара из-за своей формы и большого, активного региона звездообразования в области ядра, она находится всего лишь в 12 миллионах световых лет от Земли. В 2004 и 2008 году там уже были открыты две сверхновые. Ни одна из них не была такой же яркой, как это новое открытие, яркость которого, вполне возможно, еще увеличится. 

PSN J09554214+6940260 относится к типу сверхновых Ia. Тип Ia – это термин, который обозначает одно из самых катастрофических событий во Вселенной. Сверхплотный белый карлик, звезда, размер которой равен размеру Земли, однако сила ее гравитации равна силе такой звезды, как Солнце, тянет водород из близлежащего компаньона к себе. Когда белый карлик притягивает достаточное количество вещества, чтобы его масса достигла 1.4 массы Солнца, он сжимается, нагревается до высочайших температур, и происходит термоядерная реакция с выделением достаточного количества энергии, вызывающая взрыв сверхновой звезды. 

Лучшее время для наблюдений за сверхновой – как только стемнеет, ее уже можно видеть над Большим Ковшом. Наблюдатели, которые находятся в средних широтах, могут видеть ее в течение всей ночи.

Источник

Ученые долго пытались разгадать, каким образом большие органические молекулы в большом количестве могут формироваться в космическом вакууме, особенно при условии, что их составляющие достаточно редки и могут взаимодействовать лишь изредка. 

Новые исследования позволяют предположить, что определенный тип органических молекул, вместо того, чтобы собираться из отдельных частей, может формироваться, когда ультрафиолетовый свет разбивает богатые углеродом внешние слои на некоторых видах звездной пыли. Полициклические ароматические углеводороды –или PAH, которые часто формируются, когда углерод-содержащие вещества, такие, как дерево, уголь и горючие вещества сгорают не полностью, - бывают разных форм и размеров, но все они состоят из трех или более колец углеродных атомов; - отсюда и термин «полициклические». Однако, графит, форма углерода, которая покрывает поверхность многих частиц межзвездной пыли, так же состоит из слоев томов углерода, соединенных между собой в шестиугольники. 

В новом исследовании ученые поместили крошечные частицы карбида кремния (показан на этом рисунке группами молекул телесного цвета), покрытого графитом (сети шестиугольников серых атомов) в вакуумный резервуар, в котором были созданы условия глубокого космоса, в которых существуют многие звезды (температуры от 627 до 1227 градусов Цельсия и давление меньше, чем одна миллионная давления на поверхности Земли). Затем эту искусственную звездную пыль подвергли интенсивному ультрафиолетовому излучению и «искупали» в одиночных атомах водорода, которые в избытке находятся в околозвездном окружении. В определенных условиях большие фрагменты углеродного покрытия были снесены (как показано на рисунке). Если те же процессы происходят в космосе, они могут порождать смесь свободных PAH различных размеров; некоторые из них могут содержать сто и более атомов углерода. Это позволяет объяснить наблюдения, которые предполагают присутствие PAH и других органических молекул возле отдаленных звезд.

Источник