Новости науки

Новый снимок соседа Млечного Пути, Андромеды, показывает наши спиральные галактики в совершенно новом свете, благодаря новой детали на японском телескопе «Subaru». Снимок был продемонстрирован на саммите «Мауна-Кеа» на Гавайях.

Прибор под названием «Hyper-Suprime Cam» (HSC), обеспечивает отличную четкость изображения космоса при широком угле обзора.

«Это первый, действительно интересный и качественный снимок от HSC», говорится в заявлении от Масахиро Такада, председателя ГСК науки и рабочей группы при Институте физики и математики во Вселенной, в Японии. «Теперь мы можем начать долгожданное, крупнейшее в нашей истории обследование галактик, для понимания эволюционной истории и развития расширяющейся Вселенной.»

Астрономы планируют использовать HSC для космической переписи каждой галактики на большом, широком участке небосвода. Заглянуть в галактики глубже, чтобы узнать историю развития Вселенной на много эпох дальше чем известно сейчас. 

При переписи будут так же изучаться формы галактик, для дальнейших исследований процесса называемого - гравитационная линза. Этот процесс представляет собой влияние массивных космических тел в галактиках, на световые фотоны силой их гравитации.
Источник

На этой фотографии мы видим не скопление кластеров в космическом пространстве, а облако из частиц мертвой кожи отслоившейся от ног.

Условия микрогравитации на МКС создают многочисленные проблемы для человеческого организма.

Некоторые из проблем были вполне предсказуемы, но нашлись и неожиданные и одна из таких проблем – сухость кожи, которая провоцирует отслоение сухой кожи. У астронавтов и космонавтов это особенно сильно проявляется в нижней части ног. 

Это объясняется тем, что астронавты находящиеся на борту космической станции часто проводят свои будни, работая в специальных носках. 

А когда наступает время отдыха и они идут в свои капсулы, чтобы переодеться и отдохнуть, как недавно выяснилось, астронавты должны быть особенно осторожны.

Члены космических экипажей в условиях микрогравитации, должны очень осторожно и аккуратно менять свою одежду и проводить гигиенические процедуры, для того чтобы не распространять «облака» хлопьев частиц пыли и собственной кожи.

Они должны сохранять осторожность как минимум для того, чтобы не провоцировать аллергические реакции у своих товарищей по экипажу.



Источник

Группа ученых нашла способ измерить внутренние свойства звезд - метод, так же позволяет сделать более точные оценки орбит звезд и окружающих их экзопланет. 

За основу для разработки нового метода, исследователи взяли под наблюдение звезду – HD 52265 и одну из планет в ее звездной системе.

HD 52265 – звезда, которая находится примерно в 92 световых годах от нас, и почти на 20 процентов массивнее, чем наше Солнце. Более десяти лет назад, ученые обнаружили экзопланету которая вращается вокруг этой звезды. Звездная система HD 52265, долгое время служила в качестве идеальной модели для изучения свойств различных звезд и звездных систем.

В исследованиях PNAS, ученые применили новый подход к изучению звездно-планетарных систем: «астросейсмологию». Этот метод определяет внутренние свойства звезд, измеряя колебания их поверхности. Некоторые сравнивают этот подход с сейсмологией, потому как обычно так же используют колебания поверхности Земли во время землетрясения для изучения земных недр.

Благодаря новому методу, ученые смогли сделать несколько оценок звездных свойств, в том числе ее массы, радиуса, возраста и впервые внутреннего вращения. 

Для получения данных, ученые использовали телескоп «COROT», в соответствии с частью космической программы во главе с французским космическим агентством (CNES) и совместно с Европейским космическим агентством (ЕКА), чтобы обнаружить крошечные колебания интенсивности света звезды вызванных «звездотрясением».

Исследователи подтвердили справедливость результатов исследований по новому методу, сравнивая их с независимыми измерениями которые включали наблюдения за движением темных пятен на поверхности звезды и спектроскопический метод определения скорости вращения звезды.

Ученые смогут использовать новый метод – «астросейсмологию», для более точного определения орбиты звезд и их экзопланет. 
Источник

На этом снимке со спутника представлено сравнение одной и той же области Китая, но в разное время (разные эпохи). Эта область промышленной-дельты реки Чжуцзян, первый снимок из космоса был сделан в октябре 1973 года (вверху), а второй спустя 30 лет в январе 2003 года. Растительность на фото помечена красным цветом.

С момента запуска своего первого спутника в 1972 году, восемь спутников НАСА «USGS Landsat» непрерывно патрулируют земную поверхность. И в настоящее время эта группировка спутников проделала самые длинные, непрерывные наблюдения за земной поверхностью, что оказывает неоценимый вклад для исследований в области сельского хозяйства, геологии, лесного хозяйства, регионального планирования, образования, исследования глобальных изменений, а также оказывает помощь для немедленного реагирования, в случае возникновения чрезвычайных ситуаций оперативно информируя о них.

Кроме того, имея данные наблюдений в таком большом промежутке времени, мы имеем представление о стремительном расширении человеческой деятельности и развития нашей среды обитания в виде городов и других поселений, во многих областях планеты.

Фотографии, полученные со спутников за все время проведения программы «Landsat», демонстрируют заметные результаты, более чем тридцатилетней человеческой деятельности да поверхности нашей планеты.

Программа «Landsat» представляет собой серию наблюдений за Землей со спутников управляемых НАСА совместно с Геологической службой США.

Запуск первого такого спутника был произведен в США, в 1972 году. С запуска «ERTS-1» (Earth Resources Technology Satellite, later renamed Landsat 1) началась эра запусков этой серии спутников, которые с тех пор непрерывно собирают данные дистанционного зондирования Земли.
Источник

«Теория относительности» Эйнштейна, говорит о том, что максимально допустимая скорость движения, называемая скоростью света, имеет ограничение и составляет – 300 000 000 метров в секунду. Но некоторые ученые в ходе экспериментов надеются преодолеть этот предел в ближайшее время.

При помощи новых экспериментов, ученые задались целью перепроверить актуальность «теории относительности» - в частности, определение которое касается скорости света, как ограничение скорости и в космическом пространстве.

Физики измерили силу энергии, необходимую для изменения скорости движения электронов, во время их перемещений с одной орбиты атомов диспрозия на другую, в течении 12-часового оборота Земли вокруг своей оси.

Это позволило ученым подтвердить, что максимальная скорость электронов, как и говорится в «теории относительности» действительно близка к скорости света. И она является одинаковой во всех направлениях с точностью до 17 нанометров в секунду. Этот показатель был в 10 раз точнее, чем в предыдущих испытаниях максимальной скорости электронов.

Сейчас ученые рассчитывают на новый эксперимент, в конце которого должны быть получены, до тысячи раз более точные данные о параметрах скорости электронов.

Эксперимент должен быть достаточно мощный и чувствительный, чтобы наконец показать отклонения от данных «теории относительности», указывая нам путь к более сложным теориям, которые могут помочь решить некоторые из существующих сейчас тайн физики.

В то время как аналогичные эксперименты связанные со «скоростью света» могут быть очень дорогими и глобальными, например эксперимент с использованием огромного ускорителя атомов (Большой адронный коллайдер (LHC)), эксперименты над электронами остаются относительно более простыми и недорогими.

Итоги этих исследований и экспериментов, будут опубликованы в следующем номере журнала «Physical Review Letters».
Источник

Новый способ определения размера спин этого огромного монстра (черной дыры), мог бы помочь пролить свет на эволюцию этих странных объектов и галактик.

Астрономы увидели, как черная дыра, которая находится в центре спиральной галактики, в 500 000 000 световых годах от Земли поглотила газ и пыль из окружающего ее аккреционного диска. Они смогли измерить расстояние между внутренним краем диска и черной дырой и это в свою очередь, позволило им оценить спин этой черной дыры.

Исследователи говорят, что этот метод может помочь астрономам лучше рассматривать общие вопросы о галактической эволюции, которая тесно связана с ростом и активностью сверхмассивных черных дыр, которые таятся в основе большинства, если не всех, галактик.

Астрономы рассчитали спин сверхмассивной черной дыры еще в феврале этого года, но исследования пошли далее и сейчас новая исследовательская группа занимается определением скорости вращения черной дыры в центре спиральной галактики NGC 1365. Эта группа пытается выяснить скорость вращения, путем измерения искажения высоких энергий света, испускаемого атомами железа в аккреционном диске.

Трудно описать размер спин черной дыры, потому что эти размеры действительно не переводимы в знакомые нам единицы, такие как км/ч.

Команда наблюдающая за NGC 1365, использовала для наблюдений телескоп «XMM-Newton» и космический корабль НАСА «NuStar», при этих наблюдениях им удалось определить скорость вращения черной дыры, приближенно хотя бы к 84% от максимально допустимой погрешности, по «общей теории относительности» Эйнштейна.
Источник

Сверхплотные ("гипермассивные") нейтронной звёзды образуются в ходе слияния двух нейтронных звёзд двойной системы светил. Их короткая жизнь заканчивается катастрофическим коллапсом в чёрную дыру, которая иногда производит короткие гамма-всплески. В результате образуется ярчайший взрыв во Вселенной.

Наблюдения при помощи спутников XMM Newton, Fermi и Swift показали, что короткие гамма-всплески за секунду высвобождают такое же количество энергии, как наша галактика за целый год. Долгое время предполагалось, что сила магнитного поля таких звёзд гораздо выше, нежели сила полей, наблюдаемых в каких бы то ни было известных астросистемах. Учёным из Института гравитационной физики Макса Планка (Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik) удалось смоделировать механизм, который может производить такие сильные магнитные поля, предшествующие распаду в чёрную дыру.

Появление сверхсильных магнитных полей можно объяснить феноменом, возникающим из-за различного вращения плазмы в магнитном поле. Соседние слои плазмы, которые вращаются с разной скоростью, "трутся" друг о друга и, в конечном счёте, образуют вихревые потоки.

В ходе этого процесса, называемого магниторотационной неустойчивостью, магнитное поле значительно усиливается. Фактическая демонстрация этого процесса стала возможна только сейчас благодаря проведённому немецкими учёными численному моделированию.

Физики создали модель гипермассивной нейтронной звезды с первоначально упорядоченным магнитным полем. Его структура усложнялась в процессе вращения.

Поскольку звезда динамически неустойчива, в конце концов, она коллапсирует в чёрную дыру, окружённую облаком материи, которую позднее образовавшаяся дыра стянет на себя.

Моделирование однозначно показало наличие экспоненциально роста усиления в недрах звезды − магниторотационной нестабильности. Этот механизм до сих пор оставался практически неисследованным из-за экстремальных условий в гипермассивных нейтронных звёздах (прежде всего гравитационных). Очень сложно оценить, что происходит в недрах этих звёзд, практически невозможно.

Это исследование интересно, по крайней мере, по двум причинам. Во-первых, оно впервые показывает развитие магниторотационной неустойчивости в рамках общей теории относительности Эйнштейна, в которой не существует аналитического критерия для прогнозирования нестабильностей. Во-вторых, это открытие может иметь огромное влияние на астрофизику, так как оно подтверждает гипотезу о том, что сверхсильные магнитные поля нейтронных звёзд − ключевой элемент в объяснении огромного количества энергии, выделяющейся при коротких гамма-всплесках.

Подробнее об исследовании рассказывает статья, опубликованная в журнале Physical Review D.

Источник

Идея о вероятности существования других миров будоражит ум, и открытие жизни на другой планете изменило бы всё. Эта мысль не покидала ученых десятилетиями. Мы находим жизнь везде, где есть вода, в прудах, в ледниках, даже в ядерном реакторе.

Возможно поэтому, наш самый подходящий кандидат это Марс.

Сейчас климат на планете достаточно враждебный, но очевидно то, что раньше на этой планете имелись условия, пригодные для жизни. У Марса могли быть большие резервы подземных вод, в которых даже сейчас могла зарождаться жизнь.

Если бы нам удалось найти там признаки жизни, была бы вероятность, что она не имеет никакого отношения к планете Земля. Это доказало бы, что жизнь может зародиться на любой планете в равных условиях.

Но также возможна вероятность родства наших планет.

Эта теория называется панспермия.

Согласно ей, жизнь на Земле и Марсе связана. Она мигрировала с планеты на планету на протяжении миллиардов лет. Как это возможно?

Метеориты.

Нам известно, что и Марс и Земля были подвержены множеству столкновений с астероидами. Некоторые удары были настолько сильными, что осколки планет оказывались в космосе. Они могли кружить вокруг Солнца долгие годы, а затем попасть в атмосферу другой планеты.

Подтверждением этого есть метеориты, попавшие на Землю с Марса. В этих осколках содержится газ, идентичный атмосфере Красной планеты. И не смотря на столкновения с астероидами, бактерии могут выжить.

Более того, они могут выдерживать высокую температуру, радиацию и вакуум космоса на протяжении многих лет.

Разговоры о жизни на Марсе остаются всего лишь выдумкой, но имеется несколько миссий, запланированных для исследований и поисков признаков жизни на Красной планете.

Есть ли жизнь на Марсе? Имеет ли она к нам какое-либо отношение? В любом случае, поиски обещают быть увлекательными.

Источник

Марс не самое подходящее место для жизни. Климат Красной планеты сухой и холодный, а в атмосфере преобладает углекислый газ. Также, согласно недавним данным НАСА и исследованиям древних метеоритов с Марса, за последние 4 миллиарда лет атмосфера планеты практически не изменилась.

Ученые предполагают, что после активных изменений на Марсе 4,5 миллиарда лет назад, что-то вызвало потерю атмосферы, толщина которой сейчас составляет одну сотую атмосферы планеты Земля.

По словам ученого НАСА Пола Махаффи, подобные изменения были неизбежны, так как 3,5 - 4 миллиарда лет назад множество космических объектов сновало по солнечной системе. Планеты были подвержены множеству столкновений. Доказательством тому являются кратеры на Луне и Марсе. Именно в этот период Красная планета могла утратить часть атмосферы.

Благодаря исследованиям аппарата «Кьюриосити», ученым были доступны сведения о химическом и изотопном составе некоторых элементов, найденных в атмосфере Марса.

С помощью изотопного анализа ученые узнали, какие именно элементы постепенно исчезали из атмосферы Марса и получили более точное представление о составе воздуха Красной планеты.

Также, ученые использовали исследования метеоритов с Марса, некогда упавших на Землю. Они сравнили образцы воздуха, взятые «Кьюриосити» с образцами атмосферы в метеоритах. Благодаря тщательному исследованию состава осколков с Марса, группа ученых смогла узнать состояние атмосферы 4 миллиарда лет назад и сравнить с тем, какова она сегодня.

Ученые получат новые сведения, как только НАСА запустит зонд MAVEN. Это произойдет предположительно в ноябре.
Источник

Луна, естественный спутник Земли, вполне отчетливо оказывающий влияние на земные процессы. Этот спутник, как известно Земля «держит рядом» своей силой притяжения, которая обеспечивается ее массой, размерами и скоростью вращения.

Но если вдруг, в силу каких-либо событий, Земля станет вращается медленней, сила притяжения для Луны будет становится все меньше, пока совсем не иссякнет и Луна не перестанет быть нашим спутником. 

Конечно, это довольно абстрактные аналогии, но если Земля действительно слишком замедлится, то это приведет к более экстремальному наклону ее оси, что в свою очередь приведет к более резким и непредсказуемым сменам сезонов на нашей планете. Вполне вероятно, что люди смогут пережить такие события, за счет своих приспособленческих способностей, мы умеем довольно быстро адаптироваться и даже наверняка сможем использовать различные технологии, чтобы помочь себе выжить в новых условиях.

С другой стороны в экосистемах планеты, могут возникнуть большие проблемы. Например, флора станет развиваться в разы быстрее, поддавшись более жаркому и продолжительному лету и теплым субарктическим зимам.

Так что в следующий раз, когда у вас будет возможность прогуляться по побережью или просто полюбоваться на Луну, помните, что Земля и Луна на данный момент в прекрасных симбиотических отношениях. И если ничего не запланированного не произойдет, такое положение вещей будет оставаться вплоть до начала процессов связанных с «умиранием» Солнца.

Источник

Физики для создания ограничений максимальной скорости электронов использовали диспрозий.

Утверждение Альберта Эйнштейна относительно того, что существует окончательное ограничение скорости — скорость света — противостояло бесчисленным испытаниям за прошедшие 100 лет. И это не остановило постдока Майкла Хохенси и аспиранта Натана Лифера из Калифорнийского университета в Беркли от проверки, не игнорируют ли указанный закон некоторые частицы.

Первая попытка подтвердила, что Эйнштейн был прав, но Лифер и Хохенси усовершенствовали эксперимент, чтобы раздвинуть границы теории еще дальше и, возможно, увеличить несоответствие, которое может помочь физикам избавиться от пробелов в современных теориях вселенной.

«Как физик я хочу знать, как устроен мир, и наши лучшие модели — стандартная модель физики элементарных частиц и теория общей относительности Эйнштейна — не взаимодействуют при высоких энергиях», сказал Хохенси. „Отыскав неисправности в моделях, мы сможем начать улучшать эти теории“.

Хохенси, Лифер и профессор Дмитрий Бадкер провели испытание, используя новую технологию с применением двух изотопов диспрозия. Измерив энергию, требуемую для изменения скорости электронов, ученые установили, что максимальная скорость электрона — в теории равная скорости света или 300000 км в секунду — является одинаковой во всех направлениях в пределах 17 нанометров на 1 секунду. Их измерения оказались в 10 раз точней предыдущих попыток.

Результаты опубликованы в издании Physical Review Letters.

Источник

Как многие, наверняка, помнят из курса школьной физики: абсолютно чёрное тело −это объект, поглощающий всё электромагнитное излучение всех диапазонов и притом ничего не отражающий. Однако оно способно самостоятельно испускать излучение, частота которого будет определяться его температурой. Этот объект является физической идеализацией, то есть в природе такого объекта не существует. Однако, несомненно, есть тела, обладающие подобными свойствами в большей или меньшей степени. Более того, вопреки интуитивным представлениям, примером абсолютно чёрного тела может послужить Солнце.

Несмотря на то, что свойства излучения чёрного тела зависят от его температуры, учёные всегда полагали, что его излучение будет производить отталкивающий эффект. Но недавно команде австрийских физиков удалось теоретически доказать, что излучение такого объекта индуцирует вторую силу, действующую на близлежащие атомы и молекулы. Под воздействием этой силы частицы притягиваются к чёрному телу, притом, на удивление учёных, в некоторых случаях даже сильнее, чем при воздействии гравитации. Этот эффект, получивший название "силы чёрного тела" (blackbody force), способен объяснить ряд загадочных астрофизических явлений.

Эффекты, лежащие в основе силы чёрного тела, были известны учёным уже с полвека. Излучение увеличивает энергию близлежащих атомов и молекул, что известно как эффект Штарка. В такой ситуации основное состояние частиц изменяется в сторону более низких энергий, пропорционально четвёртой степени (биквадрату) температуры абсолютно чёрного тела. То есть чем теплее тело, тем сильнее смещение.

Потенциальные последствия таких "сдвигов" энергии атомов или молекул ранее не оценивалось. Зато стало предметом повторного теоретического исследования. В своём последнем исследовании австрийцы показали, что смещения, вызванные излучением абсолютно чёрного тела и эффектом Штарка, могут совмещаться и производить в итоге притягивающую силу. То есть итоговая сила превосходит отталкивающее действие всё того же излучения.

Выходит, что горячая сфера конечной величины способна в большинстве случаев притягивать, а не отталкивать близлежащие нейтральные атомы и молекулы.

"Важнее всего то, что мы доказали, что сила, которую обычно ассоциируют с лабораторными лазерами и другими мощными источниками излучения, существует также у любого источника теплового излучения. Взаимодействие между притягивающей силой и отталкивающим давлением излучения очень важно для работы квантовой оптики, но мы выяснили, что этот эффект возникает и в источниках теплового излучения", — рассказывает соавтор исследования Маттиас Зонлайтнер (Matthias Sonnleitner) из университета Инсбрука.

Как объясняют учёные, притяжение возникает вследствие того, что атомы и молекулы, чьё состояние смещено в сторону более низких энергий, тянутся к источнику более интенсивного излучения — в данном случае, к абсолютно чёрному телу. После того, как такую силу притяжения измерили, физики пришли к некоторым очень интересным выводам.

Во-первых, её действие уменьшается по мере удаления от объекта (пропорционально третьей степени дистанции). Во-вторых, она обратно пропорциональна размеру объекта (чем он меньше, тем сила больше). А в-третьих, сила чёрного тела прямо пропорциональна его температуре, то есть чем горячее источник, тем больше будет сила. Правда, до определённой степени. Если температура превышает несколько тысяч градусов по Цельсию, то притяжение сменяется отталкиванием.

В рамках своего исследования Зонлайтнер и его коллеги рассматривали случай действия силы чёрного тела на частицы пыли, температура которых достигала 100 Кельвинов (около минус 173 градусов по Цельсию). Они доказали, что эта сила притяжения будет намного больше, чем гравитационное притяжение этих самых частиц пыли. Однако, если рассматривать звезду, температура которой составляет 6000 Кельвинов (5727 градусов по Цельсию), то её гравитация будет мощнее силы чёрного тела. Здесь также фигурирует фактор массы, о котором мы говорили чуть выше.

Исследователи говорят, что их работа поможет астрофизикам в изучении взаимодействий межзвёздного газа и космической пыли, а также многих других явлений. Астрофизики в некоторых случаях ломают голову, не понимая, как образуются те или иные планетные системы из облаков пыли и газа, обращающихся вокруг светил.

Также эти данные можно будет использовать для проведения экспериментов с горячими микроструктурированными поверхностями в вакуумных камерах.

Правда, авторы исследования предупредили о предстоящих трудностях: условия, необходимые для возникновения силы чёрного тела, будет очень сложно воспроизвести в лаборатории, а если она и появится, то будет крайне слабой.

"Сила чёрного тела способна побить гравитацию лишь в случае с маленькими частицами, такими как космические пылинки. Несмотря на размер (а они меньше микрометра в диаметре), частицы пыли играют очень важную роль в формировании планет и звёзд, а также в других астрохимических процессах. У учёных есть масса открытых вопросов, касающихся их взаимодействия с окружающим газообразным водородом. Сегодня мы изучаем, как это добавочная сила влияет на динамику атомов и пыли", — поведал о планах своих коллег Зонлайтнер.

Источник

Ученые из Германии смогли затормозить свет - самую быструю вещь во вселенной - на целую минуту, перечеркнув предыдущие достижения.

Исследователи из Технического университета Дармштадта получили замечательный результат задержав свет на целую минуту в кристалле. В статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, ученые объясняют, как они затормозили свет, используя технологию электромагнитной индуцированной прозрачности.

Нормально, свет проходит примерно 18 млн. километров за минуту, что примерно в 20 раз больше, чем расстояние до Луны.
Физики, профессор Томас Халфманн и аспирант Георг Хайнце, использовали этот способ для запоминания, а потом воспроизведения, изображения трех полос. Как сказал Георг Хайнце, они смогли на отпечатать на луче сложную информацию. Результат будет способствовать изучению света и сделать возможным хранение информации внутри светового потока, который затем может быть отправлен в далекое путешествие. Это также даст подсказку экспертам, как преодолеть нормальную скорость света.

Халфманн и его коллега направили управляющий лазерный луч на непрозрачный кристалл, вызвав квантовые  реакции, которые превратили кристалл в прозрачный. Затем они направили второй луч света на уже прозрачный кристалл. Управляющий луч лазера потом выключили, превращая кристалл в непрозрачный. Свет от второго источника оказался в кристалле, как в ловушке. Ведь, исчезновение прозрачности означает, что свет внутри кристалла не мог дальше продолжить свой путь, т.е. другими словами ученые остановили свет.

Проведя цикл испытаний, группа ученых смогла постепенно увеличивать период времени, на которое останавливался луч света внутри кристалла, пока не достигла рекордной задержки в одну минуту.

Георг Хайнце сказал, что они могли бы добиться еще большей задержки, но с другими кристаллами, потому что они в своем кристалле они дошли до его физической границы.

Хотя свет в вакууме проходит 300 тысяч километров за секунду, этот эксперимент не первый в котором ученым удалось остановить свет. В 1999 году ученые смогли замедлить скорость света до 17 метров в секунду, а два года назад они смогли полностью остановить свет, но лишь на долю секунды.

Ранее в этом году исследователи смогли удержать свет в совершенно неподвижном положении на протяжении 16 секунд, используя холодные атомы.

Источник

Изучение космических снимков в сочетании с доплеровским методом определения радиальной скорости, были использованы для определения значения массы малых звезд, так называемых «М-карликов» и образования от них газовых гигантов в их системах. Наблюдения велись за объектами расположенными в пределах 20ти астрономических единицах от нас, в том числе во внешних областях галактики, куда ученые-исследователи ранее не имели доступ.

«Наши результаты показывают, что звезды с малой массой образуют несколько планет похожих на газовый гигант – Юпитер, скорее всего потому, что по сравнению с большими звездами, звезды наподобие Солнца (с малой массой), выделяют меньше материала околозвездных обломков и его не хватает для формирования более твердых планет, в итоге создаются газовые гиганты», говорит Крипп, главный исследователь НАСА в соавторстве с Бенджамином Монтетом, аспирантом Калифорнийского технологического института, а также совместно с другими исследователями, такими как: Джон Ашер Джонсон, Эндрю У. Говард и Джеффри У. Марси.

«Мы изобрели новую технику, которая позволяет нам заглянуть за пределы ранее не доступных нам для наблюдений, это столь необходимый шаг для дальнейших исследований «М-карликов» и их систем», говорит Крипп.

Три четверти всех найденных звезд, которые на данный момент имеют статус «М-карликов» имеют наличие в своих системах нескольких газовых гигантов. Группа планирует провести аналогичное обследование звезд на следующем уровне - "K-карликов", этот уровень на один ниже, чем у Солнца.

Ученые продолжат методичное исследование, которое определит количественную частоту появления систем газовых гигантов вокруг различных типов звезд. 

Последние наблюдения показали, что по крайней мере 1 из 16 звезд с низкой массой, имеет в своей системе несколько газовых гигантов.
Источник

Марсоход «Opportunity» начинает восхождение по холмистой территории и держит путь на свою первую гору называемую «Точка Соландера». Это будет первое «горное» восхождение для марсохода. Как ожидают ученые, вид с поверхности этого холма должен быть впечатляющим.

В настоящее время марсоход проделал лишь несколько коротких «шагов» на юг, от его высадки на северной части, и пока проехал через относительно плоскую равнину по кругу обода кратера Индевор. Марсоход находится на расстоянии всего около 180 метров от горы «Точка Соландера».

Весной этого года «Opportunity» сделал историческое открытие о глинистых минералах и жилой среде на невысоком холме с названием «Кейп-Йорк» во время предыдущей остановки марсохода на краю кратера Индевор.

«Точка Соландера» была выбрана в качестве следующего пункта назначения для робота, потому что она одновременно предполагает «кладезь» для науки, а также находится на северных склонах – где «солнечные крылья» марсохода могут более эффективно поглощать солнечные лучи для получения необходимой электроэнергии во время его путешествия следующей марсианской зимой.
Источник

Ученые из Университета Дармштадта (Германия) сумели остановить свет на одну минуту. Свет, чья скорость практически достигает 300 миллионов метров в секунду, был полностью «заморожен» внутри кристалла. Это явление называется световой памятью — процесс сохранения переносимого светом изображения в кристаллах. Исследование приближает ученых к созданию квантовой памяти, а заодно помогает выйти за пределы скорости света, пишет ресурс Extremetech.

В 1999 году ученые замедлили скорость света до 17 метров в секунду. Спустя два года та же группа исследователей полностью остановила свет, но всего на несколько долей секунды. Ранее в этом году в Технологическом институте Джорджии «заморозили» свет на 16 секунд. Последний рекорд — одна минута.

Немецкие ученые тормозили свет методом электромагнитно-индуцированной прозрачности (ЭИП). Эксперимент начался лазерным обстрелом криогенно охлажденного непрозрачного кристалла на основе силиката иттрия, активированного празеодимом. В результате сложной реакции на квантовом уровне кристалл стал прозрачным. Затем на кристалл был направлен второй источник света с последующим отключением первого (управляющего лазера), что забрало у кристалла свойство пропускать свет. Свет оказался в ловушке, поскольку больше не мог отражаться. Свет в прямом смысле остановился.

Энергия фотона передалась атомам внутри кристалла, произошло преобразование информации фотонов в спиновые возбуждения атомов. После включения управляющего лазера спиновые возбуждения отпустили фотоны. Атомные спины (моменты импульса) смогли поддерживать целостность данных почти минуту, после чего световой импульс (изображение) разрушился. По сути, технология делает возможным сохранение и извлечение данных из световой квантовой памяти.

Увеличить срок хранения данных можно также используя другие кристаллы, такие как силикат иттрия с добавлением европия, и особенные магнитные поля. Эксперимент является одним из первых шагов к созданию квантовой сети дальнего действия. Квантовый Интернет появится, как только будет найден способ когерентного хранения света при комнатной температуре.

Высокоуровневый язык программирования для квантовых вычислений, который определит будущее вычислительных машин, уже создан.

Источник

Используя данные спутника НАСА, ученые обнаружили массивный ускоритель элементарных частиц в самом сердце одного из самых суровых регионов околоземного космического пространства, область супер-энергичных, заряженных частиц известная как – «Радиационный пояс Ван Алена».

Новые результаты от зонда НАСА показывают ускорение энергии в области этого пояса. Зная область ускорения в радиационном поясе, ученые могут улучшить предсказания космической погоды, которая может быть опасной для околоземных спутников. Результаты исследования были опубликованы в четверг в журнале «Наука».

«До 1990-х годов, мы думали что изменения в «поясе Ван Алена» были довольно вялые и протекали медленно», говорит Джефф Ривз, ведущий автор и ученый исследований о «радиационном поясе» в Лос-Аламосской национальной лаборатории, Лос-Аламос, Нью-Мексико. Однако, получив последние данные мы поняли, насколько быстро и непредсказуемо они могу происходить. "Они никогда не находятся в равновесии и прибывают в состоянии постоянного изменения".

Для того, чтобы ученым понять все эти процессы еще лучше, зонды будут лететь прямо через самую интенсивную область этого пояса. Один из основных приоритетов для миссии начатой в августе, понять как частицы в таких поясах разгоняются до сверхвысоких энергий.
Источник

Ученые получили новый ключ к пониманию странного функционирования нейтронных звезд – эти объекты настолько плотные, что они сжимают массу нескольких солнц, в пространство меньшее, чем земной город.

Нейтронные звезды рождаются, когда у массивной звезды заканчивается топливо для ядерного синтеза и распада. Они отбрасывают свои внешние слои, а их ядра сжимаются под действием гравитации и становятся все плотнее и плотнее. И в конце концов, давление настолько велико, что даже атомы не могут сохранять свою структуру и разрушаются. Протоны и электроны по существу сливаются друг с другом производя нейтроны, а также легкие частицы, называемые нейтрино. Конечным результатом таких процессов является – звезда, масса которой на 90% состоит из нейтронов.

Получается, есть универсальное соотношение, связывающее такие свойства звезды как – скорость вращения звезды и то, как легко деформируется ее форма. Эта связь может помочь астрономам понять физику ядра внутри нейтронных звезд и помочь отличить эти звезды от своих двоюродных братьев, которые для ученых даже еще более загадочны – кварк звезды.

Кварк звезды – загадочные объекты, которые по предположениям, даже плотнее чем нейтронные звезды. В кварк звездах даже нейтроны не могут существовать и они распадаются на их составляющие – кварки. Ученые пока не могут окончательно сказать, как отличить нейтронные и кварк звезды при текущих наблюдениях, так что некоторые из известных нейтронных звезд вполне могут в итоге оказаться – кварк звездами. 

Тем не менее, новые соотношения найденные Николя Юнесом и его коллегой Кентом Яги, могут помочь отличить два супер-плотных тела. Понимание этих соотношений в нейтронных звездах может также помочь ученым в исследованиях общей теории относительности и законах физики в сильном гравитационном поле.
Источник

Рис. 1. Волновой фронт для плосковолнового (в центре) и для закрученного света (слева и справа). Если раньше закрученный свет ограничивался лишь оптическим диапазоном, то сейчас его удалось получить и в рентгене. Изображение из обсуждаемой статьи в Phys. Rev. Lett.

Закрученный свет — необычная световая волна, несущая вращательный момент, — используется в физике уже давно, но до сих пор он не выходил за пределы оптического диапазона. Сейчас немецким физикам удалось получить яркий пучок закрученного рентгена с энергией фотонов 99 эВ. Это открывает новые возможности как в фундаментальной физике, так и для многочисленных приложений.

Закрученный свет: первое знакомство

Закрученный свет — это разновидность световой волны, у которой волновой фронт не плоский, а спиральный, словно винт с резьбой (рис. 1). Из-за такого нестандартного профиля пучок закрученного света не просто летит вперед, но еще и словно крутится вокруг направления своего движения. Такой световой луч несет не только энергию, импульс и поляризацию, но еще и определенное вращение, определенный орбитальный угловой момент.

Сразу стоит сделать важную оговорку: несмотря на то, что картинка на рис. 1 напоминает стандартную иллюстрацию для циркулярной поляризации, это две разные и независимые характеристики световой волны. Поляризация связана с направлением электрического поля в плоской волне, а закрученность характеризует волновой профиль неплоской волны неважно с какой поляризацией. Подробное объяснение см. в нашей статье Закрученный свет и закрученные электроны: обзор новых результатов.

То, что фотоны могут нести не только поляризацию, но и орбитальный угловой момент, было понятно уже давно. Но реальные узконаправленные световые пучки с винтовым волновым фронтом научились получать лишь в 1995 году. Благодаря огромному интересу технология получения, детектирования и управления закрученным светом быстро усовершенствовалась и буквально за одно десятилетие превратилась в рутинный метод исследований в самых разных разделах физики.

Здесь и тонкие вопросы оптики, как классической, так и квантовой, и разнообразные вопросы из квантовой теории информации. Квантовые состояния двух фотонов можно запутывать не только по поляризации (которая дает всего лишь двумерное пространство для запутывания, то есть произвольные комбинации правой и левой циркулярной поляризации), но и по орбитальному угловому моменту. А поскольку он может быть любым целым числом, то и пространство для манипуляций тут намного более емкое, формально оно сколь-угодно-мерное. Сейчас уже умеют запутывать состояния фотонов с орбитальным угловым моментом не ±1, не ±2, а вплоть до ± несколько сотен. Это позволяет ставить квантовомеханические эксперименты с невиданной ранее свободой действий, резко повышает информационную емкость единичных фотонов, расширяет возможности квантовой криптографии. Наконец, закрученный свет используется как новый метод воздействия на отдельные атомы, на бозе-эйнштейновский конденсат, как новый инструмент исследования в микроскопии, в микромеханике, в оптоэлектронных микроустройствах и даже в астрофизике. Многочисленные примеры можно найти в вышедшей два года назад книге (J. P. Torres, R. Torner, 2011. Twisted Photons).

Как поднять энергию?

Это всё замечательно, но до сих пор возможности экспериментаторов не уходили дальше оптического диапазона (энергия фотонов порядка 1 электронвольта, эВ). А ведь для целого ряда задач очень хочется получить закрученные фотоны намного большей энергии. Скажем, если бы был доступен закрученный рентген (энергии фотонов в сотни эВ и кэВ), то новыми красками заиграл бы рентгеноструктурный анализ вещества и в особенности сложных (в частности, биологически важных) молекул с винтовой закруткой. В атомной физике появился бы способ возбуждать электронные переходы с резким изменением орбитального углового момента — то, что сегодня делается с большим трудом. Если же удастся получить закрученные фотоны с энергиями порядка МэВ и выше, то откроется новый способ возбуждать вращательные состояния ядер, а может быть, даже и элементарных частиц. В общем, перспективы заманчивые — надо лишь сделать такие фотоны реальностью.

К сожалению, стандартные методики закручивания света тут уже не работают. Дело в том, что обычно закрученные фотоны получают так: сначала порождают обычные световые плоские волны с широким и ровным волновым фронтом, а затем пропускают их сквозь специальные дифракционные устройства или иные «маски», вырезающие из световой волны профиль нужной формы (подробности см. в нашейобзорной статье). Но для энергий в сотни эВ и выше трудно найти источники фотонов с хорошей когерентностью и создать подходящие «оптические маски». Поэтому ученые стали склоняться к мысли, что надо кардинально менять саму методику получения закрученных фотонов большой энергии.

Рис. 2. Схема возникновения синхротронного излучения в ондуляторе. Изображение с сайта photon-science.desy.de

В 2007 году в статье Phys. Rev. Lett. 100, 124801 было высказано предложение генерировать яркий пучок закрученного рентгена с помощью ондулятора. Идея заключается вот в чём. Берем обычный ускоритель электронов до умеренно больших энергий (скажем, несколько ГэВ) и прогоняем электронный пучок через прямой участок, на котором в ряд установлено много магнитов чередующейся полярности (рис. 2). Пролетая сквозь такое поле, электронный сгусток будет вилять из стороны в сторону, и, виляя, он будет излучать синхротронное излучение. Это излучение можно сделать довольно мощным, узконаправленным, монохроматичным и, к тому же, с настраиваемой частотой, которая зависит от энергии электронов. Подробнее о принципе работы и применении ондулятора см. в нашей новости Физики создали настольный рентгеновский микроскоп. На этим принципе, в частности, работает лазер на свободных электронах.

Ондуляторы бывают двух основных типов: плоский и спиральный. В первом электронный сгусток колеблется в одной плоскости (как на рис. 2), во втором его траектория представляет собой спираль. Это влияет на свойства излучения: в плоском оно линейно поляризовано, а в спиральном — циркулярно. Но это еще не всё. По расчетам статьи 2007 года получается, что это будет влиять и на закрученность излученных фотонов: излучение с определенным орбитальным угловым моментом будет возникать именно в спиральном ондуляторе.

Правда, тут есть маленькая тонкость, заметно усложняющее дело. Для многих периодических процессов вызываемый ими эффект, если его разложить по колебаниям с определенной частотой, может содержать не только основную (так называемую фундаментальную) частоту, но и кратные частоты: удвоенную, утроенную и т. д. То же справедливо и для ондуляторного излучения: в основном излучение идет на фундаментальной частоте, но есть также излучение и в кратные частоты, правда оно намного слабее. Как показали расчеты, для закручивания фотонов нужна не фундаментальная, а более высокая частота; этот же вывод был затем подтвержден и в статье arXiv:1109.1603.

Закрученный рентген получен

Предложенная идея оказалась не столь простой для реализации. Дело тут не только в том, что излучение ондулятора на кратных частотах слабое и потому обычно не изучается. Оказывается, доказать наличие орбитального углового момента в неплоской волне не так-то и просто. Если таким закрученным светом посветить на экран, то он оставит след в виде аккуратного симметричного колечка. Но такие же колечки яркости можно создать и без закрутки (читатели «Элементов» уже встречались с таким примером в задаче Скорость радиально-поляризованного света). Поэтому для доказательства, что полученные фотоны действительно закручены, желательно использовать какой-то более четкий способ.

Такой способ был придумал и реализован в вышедшей на днях статье Phys. Rev. Lett. 111, 034801 (2013). Благодаря ему физики смогли воочию убедиться, что полученные ими рентгеновские фотоны с энергией 99 эВ действительно несут орбитальный угловой момент.

Рис. 3. Схема эксперимента по наблюдению рентгеновского ондуляторного излучения с орбитальным угловым моментом. Изображение из обсуждаемой статьи в Phys. Rev. Lett.

На рис. 3 приведена схема эксперимента, выполненного на немецком электронном накопительном кольцеBESSY II. Физики установили на нем особый, двойной ондулятор. Первая половина его заставляла электронный сгусток двигаться по спирали, а затем переводила траекторию в плоскость. Излучение шло на обоих участках, и оно, разумеется, было одинаковой частоты и накладывалось друг на друга. В результате то, что попадало на экран, представляло собой не чистый закрученный рентген, аинтерференцию закрученного и незакрученного света, который затем регистрировался специальным монохроматором и детектором.

И вот такая интерференция, как оказалось, приводит к сложному узору, который четко показывает наличие и направление закрученности излучения, порождаемого на первом этапе. На рис. 4 слева показано то, как выглядело распределение интенсивности в реальности, а справа — результаты численного моделирования. Отлично видна спиральная структура излучения, которая хорошо совпадает с результатами моделирования. При изменении направления спиральной траектории в первой половине ондулятора менялось и направление спирали в этом распределении. Подчеркнем, что этот результат относится к излучению на удвоенной частоте; на основной частоте никакой закрутки не было. Ее также не было, разумеется, и при отключении любой из половин ондулятора.

Рис. 4. Экспериментально измеренное (слева) и полученное моделированием (справа) распределение интенсивности излучения в двойном ондуляторе. Изображение из обсуждаемой статьи в Phys. Rev. Lett.

Таким образом, предложенный 6 лет назад метод получения закрученного рентгена был успешно реализован, и физика закрученного света шагнула по шкале электромагнитных волн сразу на два порядка вверх. При желании эксперименты с закрученным рентгеном можно ставить уже сейчас. А параллельно с этим можно попытаться поднять энергию фотонов еще выше: для этого достаточно установить такой же двойной ондулятор в накопительное кольцо с большей энергией электронов. Поскольку в современных электронных коллайдерах уже достижимы энергии порядка 100 ГэВ, а энергия излученных фотонов в ондуляторе квадратично растет с энергией электронов, то и МэВные закрученные фотоны уже кажутся вполне достижимыми.

Источник

Новейшая солнечная обсерватория НАСА получила первые данные из самых низких слоев солнечной атмосферы, это таинственная и пока малопонятная солнечная область.

Данные, полученные всего за 21 час после подготовки и включения телескопа, уже успели раскрыть новые подробности о нижних слоях атмосферы Солнца. Космический аппарат IRIS (сокращение от Interface Region Imaging Spectrograph) сделал снимки тонких магнитных структур и потоков энергии в солнечной атмосфере. Эти первые наблюдения позволяют предположить, что огромное количество потоков солнечной энергии проходят через самые нижние слои его атмосферы.

«После торжественного открытия нашего нового телескопа и первых наблюдений от IRIS, мы открыли новое окно в изучении энергетики атмосферы Солнца», сказал в заявлении Джон Грансфелд, помощник администратора дирекции научных миссий в штаб-квартире НАСА, Вашингтон, округ Колумбия. «Мы с нетерпением ждем новых данных, которые скоро нам обеспечит IRIS.»

Во время своей двухлетней программы, работа IRIS будет посвящена углубленному изучению этой, пока загадочной области Солнца, где генерируется большая часть ультрафиолетовых выбросов звезды. Космический аппарат будет исследовать, как движется солнечная материя, как она сосредотачивается и как нагревается при прохождении через эту загадочную часть, в нижних слоях атмосферы.



Источник