Новости науки

Обнаружение галактик с активными ядрами

Ядра большинства галактик содержат сверхмассивные черные дыры, масса которых составляет миллионы или даже миллиарды солнечных масс. Материал в окрестностях таких черных дыр может накапливаться на торе из пыли и газа, окружающем черную дыру, и когда это происходит, ядро галактики начинает испускать мощное излучение во всех диапазонах спектра.

Такие активные ядра галактик являются одними из наиболее зрелищных и интересных явлений в экстрагалактической астрономии, а кроме того, представляют собой большую научную загадку. Ученым до конца неизвестно, что является причиной интенсификации или угасания процессов аккреции, а также не выяснены до конца механизмы формирования излучения и джетов, включающих заряженные частицы, из этого падающего на черную дыру материала и влияние этих потоков материи и энергии на формирование звезд в родительской галактике.

Поскольку активные ядра галактик имеют большое значение для эволюции галактик, ученые ищут эти объекты далеко в нашей Вселенной, на космологических расстояниях. Однако активные ядра галактик, расположенные на больших расстояниях от нас, часто бывают сокрыты от наблюдений слоем пыли, поэтому для их обнаружения астрономы используют инфракрасные телескопы.

В новом исследовании группа астрономов во главе с Мугдхой Полимерой (Mugdha Polimera) из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра, США, проанализировала архивные данные, собранные в рамках экстрагалактического обзора неба, проводившегося при помощи космического телескопа Spitzer («Спитцер») в течение 14 лет, в поисках активных ядер галактик. Ученые обнаружили почти одну тысячу переменных в ИК диапазоне источников, что составляет примерно один процент от числа зарегистрированных в ходе этого обзора неба источников. Согласно результатам анализа команды 8 процентов от числа этих переменных источников являются активными ядрами галактик, в то время как остальная их часть приходится на сверхновые или ложные данные, связанные с различными помехами. Ученые провели дальнейшие наблюдения этих объектов при помощи космического телескопа НАСА Hubble («Хаббл») и обнаружили, что многие из объектов представляют собой галактики, испытавшие столкновения с другими галактиками.

Эти результаты свидетельствуют о высокой эффективности поисков активных ядер галактики при помощи телескопов, работающих в среднем ИК диапазоне, отмечают авторы работы.

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

Источник

Физики поставили новый рекорд по числу "запутанных" частиц

Сразу три команды физиков из Венгрии, Швейцарии и Австрии поставили новый рекорд по числу частиц, объединенных в единое целое на квантовом уровне – им удалось запутать сразу несколько тысяч атомов, говорится в статьях,опубликованных в журнале Science.

Квантовое запутывание — это особое состояние материи, наблюдавшееся до сих пор только у элементарных частиц, поведение которых описывается законами квантовой механики отличными от классических законов движения, выведенных Ньютоном.  В состоянии квантового запутывания могут находиться две и более частиц, атомов или ионов.

Запутывание проявляется в том, что, будучи разделенными большими расстояниями, на которых никакие физические силы их уже не связывают, частицы ведут себя так, как будто между ними происходит какое-то взаимодействие, а изменение состояния одной частицы в системе приводит к закономерному изменению состояния другой. Как именно и с какой скоростью происходит передача информации о состоянии одной частицы к другой, ученым пока неизвестно.

За последние годы ученые научились "запутывать" между собой две, три и около 20-30 частиц, однако при значительном превышении этой планки начинаются проблемы, которые мешали созданию систем из нескольких сотен запутанных атомов и ионов. Только два года назад физикам удалось преодолеть этот барьер, используя специальные ловушки, удерживавшие атомы на одном месте во время их "склеивания" в единую квантовую сущность.

Подобный процесс приводит к формированию экзотической формы материи, так называемого конденсата Бозе-Эйнштейна. Он представляет собой набор из множества отдельных частиц, ведущих себя как единое целое и обладающих свойствами одиночного атома благодаря законам квантового мира.

Физики достаточно давно научились создавать подобную субстанцию, однако до настоящего времени они не понимали, как можно управлять положением ее отдельных элементов и можно ли это делать в принципе.

Ученые из Венгрии, Швейцарии и Австрии нашли три разных способа считывать некоторые свойства отдельных атомов в разных частях конденсата Бозе-Эйнштейна, научившись разбивать его на части и манипулировать положением отдельных групп частиц, не нарушая при этом связей между ними.

Используя эти "трюки" и принцип неопределенности Гейзенберга, один из краеугольных камней квантовой механики, физики смогли доказать, что полученные ими "кучки" атомов действительно связаны друг с другом и представляют "неделимое" квантовое целое.

Это, в свою очередь, говорит о том, что конденсат Бозе-Эйнштейна можно использовать в качестве основы для сложных квантовых вычислительных устройств и систем передачи информации. Вдобавок, столь большое число запутанных атомов во всех трех экспериментах говорит о том, что граница между квантовым и "обычным" миром пролегает гораздо дальше, чем предполагали ученые, если она существует в реальности, в чем многие физики сегодня сомневаются.

Источник

Япония начала поиски следов "новой физики" в аннигиляции антиматерии

Японский коллайдер SuperKEKB с частично российским "сердцем" официально начал свою работу, столкнув два рекордно тонких и плотных пучка электронов и позитронов, сообщает сайт лаборатории KEK.

"Мы потратили семь лет на улучшение работы нашего эксперимента и теперь мы с удовольствием заявляем о начале работы SuperKEKB. Я с нетерпением ожидаю получения первых данных с детектора Belle II, которые, как мы надеемся, помогут нам понять природу Вселенной", — заявил Масанори Ямаути (Masanori Yamauchi), генеральный директор KEK.

Первые столкновения в "сердце" коллайдера, в создании которого приняли участие физики из МФТИ, ИЯФ СО РАН и других российских научных центров, начались вчера в полночь по японскому времени (в 6 часов вечера по Москве).

Подготовка к его запуску, как отмечает пресс-служба KEK, стартовала еще в марте, когда инженеры лаборатории и их международные партнеры завершили сборку всех магнитов и прочих систем ускорителя. Первые пучки электронов и позитронов были запущены в кольцо SuperKEKB и разогнаны в конце марта, и последующий месяц ученые потратили на тонкую настройку и корректировку свойств этих потоков частиц.

Сейчас частота столкновений материи и антиматерии в Belle II остается относительно невысокой. Ближайшие недели и месяцы научная команда SuperKEKB потратит на повышение этого показателя до значений, превышающих в 40 раз рекорд KEKB, предшественника нового коллайдера.

Ускоритель частиц KEKB был построен в Японии в 1999 году для поиска ответов на одну из главных загадок физики – почему Вселенная состоит почти полностью из видимой материи и почти не содержит в себе антиматерии, а также по какой причине частицы и античастицы в некоторых случаях ведут себя по-разному при распадах и превращениях.

За годы своей работы KEKB и подключенный к нему детектор Belle подтвердили, что симметрия зарядов и четности при взаимодействиях некоторых частиц и античастиц действительно нарушается, а также раскрыли свойства нескольких фундаментально важных процессов в физике элементарных частиц.

В апреле прошлого года специалисты лаборатории KEK, где установлен этот ускоритель частиц, и российские физики объявили о завершении сборки и установки детектора Belle II – главного научного инструмента обновленного коллайдера, получившего имя SuperKEKB. Длина его кольца составляет внушительные три километра, а масса детектора превышает 40 тонн.

Главное отличительное свойство этого ускорителя – частицы в нем будут сжиматься в узкие пучки, чья толщина будет сопоставима с размерами человеческого волоса. Благодаря этому в нем каждую секунду будут сталкиваться и взаимно аннигилироваться по 30 тысяч электронов и позитронов.

Новый японский коллайдер за семь лет своей работы сможет породить около 200 миллиардов В-мезонов, наблюдения за распадами которых, как надеются исследователи, работающие с SuperKEKB, помогут понять, есть ли у Стандартной модели шансы на выживание и существует ли "новая физика" за ее пределами.

Источник

Астероиды могли доставить воду на Землю – показывает физический эксперимент

Эксперименты, в которых была использована пушка, выпускающая снаряды с огромными энергиями, показали, что в результате столкновений богатых водой астероидов с планетами на поверхность планет могут быть доставлены значительные количества воды.

Источник воды, находящейся на Земле, до сих пор продолжает оставаться загадкой для ученых. Ранее считалось, что планеты внутренней части Солнечной системы формировались абсолютно сухими, а вода была доставлена на их поверхность позднее, с кометами. И хотя эту идею астрономы не исключают и сейчас, однако недавний анализ изотопного состава воды показал, что вода на Земле похожа по изотопному составу на воду, связанную в углеродистых астероидах. Это свидетельствует о том, что астероиды тоже могли являться источником воды, обнаруживаемой на Земле, однако механизм доставки на нашу планету воды с астероидами до сих пор оставался неясен.

Согласно моделям вода, которую астероиды приносят с собой, при столкновении полностью испаряется. Однако природа часто бывает более изобретательной, чем человек с его математическими моделями, поэтому исследователи из Браунского университета во главе с Териком Дэйли (Terik Daly) провели натурный эксперимент, в ходе которого имитировалось столкновение астероида с планетным телом. Экспериментальная установка представляла собой специальную пушку под названием Vertical Gun Range Исследовательского центра Эймса НАСА, которая способна выстреливать снарядами со скоростью примерно 5 километров в секунду. Снаряды в этом опыте состояли из материала, близкого по составу к веществу углеродистых хондритов.

К удивлению ученых, проведенные ими опыты показали, что после столкновения на поверхности планеты может остаться до 30 процентов воды, присутствовавшей в исходном астероиде. Эта вода не успевает вырваться из расплава горных пород, образующегося при столкновении, до его застывания и удерживается заключенной внутри этого застывшего стекла (на фото) в течение долгого времени, считают авторы.

Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Источник

Астрономы стали свидетелями гигантского древнего слияния галактик

Астрономы наблюдали начало гигантского космического слияния между 14 молодыми галактиками со вспышкой звездообразования, происходящего на огромном расстоянии от нас.

Это гигантское древнее слияние галактик со временем даст начало одной из наиболее массивных структур известной нам части Вселенной: скоплению галактик, гравитационно связанных темной материей и «плывущих» в море горячего, ионизированного газа.

При помощи радиообсерватории Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) международная команда ученых во главе с Т.Б. Миллером (T.B. Miller) открыла удивительно плотно расположенные 14 галактик, которые вскоре начнут объединяться, формируя ядро того, что в дальнейшем станет гигантским скоплением галактик.

Эта группа тесно связанных гравитацией галактик, известная как протоскопление SPT2349-56, расположена на расстоянии примерно 12,4 миллиарда световых лет от нас. Это означает, что свет, излучаемый галактиками этой группы, начал двигаться в нашем направлении в то время, когда возраст Вселенной составлял всего лишь 1,4 миллиарда лет, или примерно одну десятую от ее текущего возраста. Индивидуальные галактики протоскопления SPT2349-56 формируют звезды со скоростью примерно в 1000 раз превышающей скорость формирования звезд нашей Галактикой и компактно умещаются внутри области пространства, размер которой составляет не более примерно трех диаметров Млечного пути.

Согласно авторам работы, история формирования этой гравитационно связанной группы галактик вызывает ряд вопросов, например, неясным до сих пор остается то, как эти галактики могли сблизиться настолько тесно за такой малый период времени – поскольку обычно сближение галактик и объединение их в скопления протекает на протяжении миллиардов лет. 

Работа опубликована в журнале Nature.

Источник

У сверхмассивной черной дыры Млечного пути имеются невидимые

Астрономы отккрыли, что в галактиках могут находиться невидимые сверхмассивные черные дыры (СМЧД).

Обычно СМЧД располагается в центре массивной галактики. Однако иногда СМЧД могут двигаться по родительской галактике, оставаясь далеко от ее центра, в таких областях как звездное гало, почти сферическая область, содержащая звезды и газ, которая окружает основную часть галактики.

Астрономы считают, что это явление может происходить в результате столкновений между галактиками в расширяющейся Вселенной. Меньшая по размерам галактика присоединится к более крупной, основной галактике и оставит свою сверхмассивную черную дыру на широкой орбите вокруг центра объединенной галактики.

В новом исследовании ученые из Йельского и Вашингтонского университетов, Парижского астрофизического института и Университетского колледжа Лондона во главе с Майклом Треммелом (Michael Tremmel) прогнозируют, что в галактиках массой как у Млечного пути должны содержать по несколько СМЧД. Команда использовала новую компьютерную модель Romulus для прогнозирования динамики СМЧД в галактиках с более высокой точностью, по сравнению со всеми предыдущими аналогичными программами. Согласно команде подход одной из этих СМЧД достаточно близко к нашей Солнечной системе, чтобы поглотить ее, ожидается примерно один раз в 100 миллиардов лет - что в 10 раз больше возраста Вселенной.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal Letters.

Источник

Обнаружена одна из самых темных планет, известных ученым

Команда исследователей из Кильского университета, Соединенное Королевство, описала одну из самых темных планет, когда-либо наблюдаемых учеными. В своей работе команда описывает эту экзопланету и ее место среди других темных планет.

Эта планета, получившая название WASP-104b, представляет собой "горячий юпитер", газовый гигант который обращается очень близко к родительской звезде - на расстоянии всего лишь примерно 4,3 миллиона километров от нее (орбитальный период составляет 1,75 суток). Планета считается темной, потому что ее атмосфера поглощает примерно от 97 до 99 процентов видимого света, который излучает в ее сторону родительская звезда. Кроме того, планета WASP-104b находится в приливном захвате по отношению к своей звезде - это означает, что планета всегда повернута к родительскому светилу одной и той же стороной, поэтому на одной стороне планеты температура относительно высокая, а на другой - низкая.

Исследователи считают, что причиной такой низкой отражательной способности этой планеты является то, что она находится в приливном захвате по отношению к звезде. Такая ситуация, указывают они, приводит к тому, что на поверхности дневной стороны планеты не формируются льды и облака, сообщающие поверхности отражательные свойства. Кроме того, исследователи считают, что эта планета также располагает очень толстой атмосферой, поглощающей свет. Эта атмосфера, вероятно, состоит из калия и атомарного натрия - оба этих элемента поглощают большую часть света в видимой области спектра.

Такие планеты как WASP-104b обычно обнаруживают не прямыми наблюдениями в телескоп, а при помощи транзитного метода - в основе которого лежит измерение уменьшение яркости звезды при прохождении перед ней планеты. В данном исследовании планета была обнаружена при помощи транзитного метода.

Планета WASP-104b не стала самой темной планетой, когда-либо обнаруженной учеными - рекордсменом на сегодняшний день является планета TrES-2b, на поверхность которой, как показали проведенные раньше исследования, падает не больше 0,1 процента света родительской звезды.

Исследование появилось на сервере предварительных научных публикаций arxiv.org; главный автор Т. Моцник (T. Močnik).

Источник

Ученые открывают секрет эволюции скоплений галактик

В новом исследовании международная группа астрономов открыла новый фундаментальный закон, лежащий в основе эволюции скоплений галактик.

Скопления галактик являются крупнейшими гравитационно связанными космическими объектами. Однако их размеры и массу довольно сложно оценить, поскольку в основном скопления галактик состоят из темной материи, которую мы не можем наблюдать напрямую. Одним из методов непрямого наблюдения темной материи является использование эффекта гравитационного линзирования, состоящего в том, что траектория света, идущего от далеких галактик, искажается при прохождении мимо массивных объектов, таких как скопления галактик. Поэтому измеряя искажения формы для многих далеких галактик, можно получить оценку гравитационного поля скопления галактик, а следовательно - оценить его размеры и массу.

"Одной из трудностей нашего исследования было точное измерение искажений формы далеких галактик", - сказал Кейчи Умэцу (Keiichi Umetsu) из Академии Синика, Тайвань. Для преодоления этой трудности команда использовала высококачественные наблюдательные данные, полученные при помощи космического телескопа НАСА Hubble ("Хаббл") и телескопа "Субару", управление которым осуществляет Национальная астрономическая обсерватория Японии.

Используя данные по температуре газа, собранные при помощи рентгеновской космической обсерватории НАСА Chandra ("Чандра"), эта исследовательская группа провела статистический анализ этих новейших данных и обнаружила, что данные хорошо описываются простым законом, включающим лишь такие параметры этих скоплений галактик как размеры, масса и температура газа. Проведя компьютерное моделирование с использованием этого закона, исследователи выяснили, что скопления галактик растут на протяжении 4-8 миллиардов лет.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.

Источник

С возрастом галактики становятся более «раздутыми», выяснили астрономы

В новом исследовании, проведенном международной группой астрономов, показано, что с возрастом галактики увеличиваются в размерах и становятся более диффузными.

Один из авторов исследования профессор Австралийского национального университета (Australian National University, ANU) Мэттью Коллес (Matthew Colless) сказал, что звезды в молодой галактике движутся упорядоченно вокруг диска галактики, словно автомобили по гоночному кругу.

«Все галактики выглядят как сплющенные сферы, однако с возрастом звезды в них начинают двигаться все более и более свободно во всех направлениях», - рассказал Коллес.

Для определения формы галактики исследователи измеряли параметры движения звезд при помощи инструмента под названием SAMI, установленного на Англо-австралийском телескопе, расположенном в обсерватории Сайдинг-Спринг ANU.

Исследователи изучили в общей сложности 843 галактики всех типов, причем масса наиболее массивных из изученных галактик превосходила массу наименее массивных галактик в десятки и сотни раз.

Ученым уже давно известно, что форма и возраст галактики тесно связаны в случае «экстремальных» галактик, то есть в случае очень плоских и, напротив, почти идеально сферических галактик. Однако в этой новой работе впервые показано наличие такой связи для галактик всех типов, не только для экстремальных экземпляров – для всех форм, возрастов и масс галактик, указывают авторы статьи.

В настоящее время эта научная команда продолжает осуществлять поиск простых соотношений между параметрами галактик, подобных соотношению возраст-масса, которые позволили бы в удобной форме описать богатое разнообразие известных нам сегодня галактик. Большим подспорьем в этом научном труде станет новый инструмент под названием Hector Англо-австралийской обсерватории, который придет на смену инструменту SAMI и сможет наблюдать до 100 галактик одновременно.

Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy; главный автор Джессе ван де Санде (Jesse van de Sande).

Источник

Снимок: 28-я годовщина «Хаббла» отмечена новым снимком от космического телескопа

Этот красочный снимок, сделанный при помощи космического телескопа НАСА Hubble («Хаббл»), был опубликован в связи с 28-й годовщиной обсерватории, находящейся на орбите вокруг Земли. На снимке нашли отражение фантастические космические узоры, наличие которых связано с процессами рождения и разрушения звезд.

В центре этой фотографии расположена гигантская молодая звезда, яркость которой превышает яркость Солнца в 200 000 раз. Эта звезда испускает мощное ультрафиолетовое излучение и ураганные звездные ветра, вырезающие в окружающем звезду газе невероятные узоры, включающие гребни и полости.

Весь этот восхитительный хаос наблюдается в сердце туманности Лагуна, обширной «звездной колыбели», расположенной на расстоянии примерно 4000 световых лет от нас и наблюдаемой в бинокли как светлое пятно с ярким ядром.

Эта гигантская звезда под названием Гершель 36 была рождена в «коконе» из материала, и теперь из него вырываются мощные потоки звездного ветра и радиации, которые расталкивают пыль в стороны. Такая высокая активность звезды приводит к формированию отверстий в «коконе», благодаря чему астрономы могут теперь наблюдать эту звезду в оптическом диапазоне, а также некоторых других диапазонах спектра.

На снимке изображена область этой туманности размером примерно 4 световых года.

Наблюдения этой области космического пространства проводились при помощи камеры Wide Field Camera 3 космического телескопа Hubble в период между 12 и 18 февраля 2018 г.

Запущенный 24 апреля 1990 г., космический телескоп НАСА Hubble провел к настоящему времени свыше 1,5 миллиона наблюдений более чем 43500 небесных тел. При помощи этого легендарного астрономического инструмента было выполнено более чем 15500 научных работ с опубликованными результатами.

Источник

Атомы могут «исполнять партию» в грандиозной космической симфонии

Исследователи, изучающие облако сверххолодных атомов, открыли, что поведение этого облака носит удивительное сходство с поведением ранней Вселенной. Эта работа позволяет провести аналогии между атомной физикой и внезапным расширением Вселенной после Большого взрыва.

«С точки зрения атомной физики этот эксперимент прекрасно описывается при помощи существующей теории, - говорит главный автор новой работы Стивен Эккель (Stephen Eckel), физик-атомщик из Национального института стандартов и технологий США. – Но еще более удивительным оказалось то, насколько тесно эта теория связана с космологией».

В нескольких сериях экспериментов Эккель и его коллеги проводили стремительное расширение торообразного облака атомов, производя при этом съемку расширяющегося облака. Это расширение протекало настолько быстро, что после завершения процесса облако осталось «звенеть», и аналогичный «звон» мог проявиться на космических масштабах во время стремительного расширения ранней Вселенной – периода, который космологи называют инфляцией.

В этой новой научной работе были объединены усилия экспертов в областях атомной физики и гравитации, и, как говорят авторы, данное исследование является подтверждением универсальности конденсата Бозе-Эйнштейна – сверххолодного облака атомов, которое может быть описано как единый квантовый объект – как платформы для проверки представлений из других областей физики.

Исследование принято к публикации в журнале Physical Review X.

Источник

Космический грааль: межпланетный корабль, которому нет альтернативы

Ракеты на химическом топливе способны доставить людей на Луну, Марс, Венеру. Но чтобы исследовать другие планеты Солнечной системы и выйти за ее пределы, нужны корабли на ядерном или термоядерном топливе — взрыволеты. РИА Новости рассказывает о проектах взрыволетов и предполагаемых сроках межпланетной миссии.

Принцип космического корабля, движущегося за счет энергии ядерного заряда, сформулировал американский ученый Станислав Улам еще до космической эры, в 1947 году. По его идее, детонацию от последовательных ядерных взрывов можно улавливать прикрепленным к кораблю металлическим щитом и таким образом разгоняться.

В 1957 году в США в рамках проекта "Орион" приступили к разработке модели ядерного движителя и испытаниям. Корабль предназначался для военных, чтобы перемещать ядерные боеголовки. Он включал отсек с кассетами для топлива, щит-толкатель, грузовой отсек. Пилотируемый вариант требовал также установку амортизаторов для гашения рывков. Помимо выигрыша в скорости, взрыволет берет на борт на порядок больше полезного груза, чем ракета на химическом топливе.

"Эта идея привлекательна тем, что только с помощью взрыволетного корабля можно разогнаться до значимых релятивистских скоростей, тогда дальние планеты Солнечной системы станут доступны и появится возможность организовать первую межзвездную экспедицию", —  объясняет РИА Новости Антон Первушин, писатель-фантаст, специалист по истории космонавтики.

Ученые рассчитали, что если взрывать один заряд каждые три секунды, то при ускорении, равном единице, корабль достигнет трех процентов скорости света и долетит до ближайшей к нам звездной системы альфа Центавра за 140 лет.

Идею космического движителя на ядерных взрывах высказал также советский физик Андрей Сахаров в 1962 году. Его концепцию признали очень сложной, но перспективной.

Все работы по взрыволетам прекратились в 1963 году, когда был подписан международный договор о запрете испытаний ядерного оружия в атмосфере, космосе и под водой.

 

© Иллюстрация РИА Новости . NASA

Схема взрыволета «Орион»

Термоядерный взрыволет

В 1971 году немецкий физик Фридвард Винтерберг предложил ускорять космический корабль термоядерной реакцией, запускаемой с помощью электронного пучка.

Термоядерная реакция энергетически в 26 миллионов раз превосходит химическую водородно-кислородную ракетного топлива и дает на порядок больше энергии, чем ядерная. Но на порядок меньше, чем взрыв при взаимодействии материи и антиматерии. Проблема в том, что из всех потенциальных видов топлива пока реализована и показала свою эффективность только реакция ядерного распада.

Несмотря на утопичность идеи термоядерного двигателя, ее поддержали члены Британского межпланетного общества и через два года учредили проект "Дедал".

Термоядерный синтез происходит в недрах звезд. Для его запуска на Земле необходимы чудовищные температуры и топливо из водорода или водорода и гелия. Расчеты показали, что на энергии термоядерного синтеза смеси дейтерия и гелия-3 можно развить 12 процентов скорости света — 36 тысяч километров в секунду. "Дедал" достиг бы звезды Бернарда, расположенной на расстоянии 5,9 световых лет от Земли, за полвека. Для сравнения: самый быстрый космический аппарат "Вояджер-1" разогнался до 17,02 километра в секунду за счет гравитационного маневра около Сатурна.

Конструктивно корабль представлял собой большой резервуар с топливом, откуда каждую секунду маленькими порциями горючее вбрасывается в камеру сгорания. Продукты горения плазмы направляются в сопла сильными магнитными полями.

В 1978 году работы по "Дедалу" свернули.

"К сожалению, проекты взрыволетов не могут полноценно развиваться из-за договора о запрещении ядерных испытаний в трех средах (океане, атмосфере и космосе), подписанного в 1963 году. Пока его не пересмотрят, любые концепции взрыволетов остаются чисто теоретическими", — отмечает Антон Первушин.

Проект корабля на термоядерном топливе

Двести лет ожидания

В 2010 году энтузиасты предприняли очередную попытку реанимировать мечту о взрыволете и основали проект "Икар". Их поддержали Британское межпланетное общество, а также фонд "Тау Ноль".

Участники проекта "Икар" взяли за основу наработки "Дедала" и проанализировали главные аспекты будущей миссии. Предлагается запустить небольшой беспилотный зонд на термоядерном движителе сразу к нескольким целям в пределах 15 световых лет от нас. Чтобы детально изучить одну-две звезды и шесть-семь планет, потребуется целый комплекс оборудования весом порядка двести тонн. Заправиться гелием-3, которого мало на Земле, можно на орбите газовых гигантов типа Юпитера. Учитывая темпы развития технологий, осуществить такую миссию удастся не ранее 2300 года.

Помимо законодательного ограничения, у проектов взрыволета множество нерешенных технических проблем. Не ясно, где взять топливо для термоядерной реакции, как его подавать в камеру, как амортизировать ускорение, как защитить экипаж от космического излучения, и вообще, какая из схем космического движителя окажется наиболее работоспособной.

Тем не менее, как считает Первушин, если когда-нибудь люди захотят отправить большой космический аппарат к ближайшим звездам, другого варианта, кроме взрыволетного, просто нет.

Источник

Сатурн мог помочь сформироваться спутникам Юпитера

Команда исследователей из Франции и США создала компьютерную модель эволюции Солнечной системы для исследования Юпитера и происхождения его спутников. В своей работе группа описывает, какое влияние Сатурн мог оказывать на формирование крупнейших спутников Юпитера.

Большинство астрономов соглашаются с тем, что большая часть – если не все – малые спутники Юпитера попали в Солнечную систему извне. С другой стороны, считается, что четыре крупнейших спутника гигантской планеты – Ганимед, Каллисто, Ио и Европа – сформировались в ее окрестностях. Однако, как отмечают ученые во главе с Томасом Роннетом (Thomas Ronnet) в своей новой работе, в этой теории существует одно слабое место. Дело в том, что в то время, когда происходило формирование Юпитера, эта гигантская планета «расчищала» вокруг себя широкую полосу в диске материала, захватывая своей мощной гравитацией космические камни, пыль и газ. Это подразумевает, что в окрестностях Юпитера материал, необходимый для формирования его крупнейших спутников, отсутствовал. Так откуда же взялись эти спутники? Для ответа на этот вопрос исследователи в новой работе построили компьютерную модель формирования Юпитера.

Расчет этой модели показал, что большую роль при формировании Юпитера мог играть Сатурн, который находился настолько близко к Юпитеру, что его гравитационное воздействие привело к вталкиванию некоторого количества материала в пределы полосы, расчищенной прежде крупнейшей планетой Солнечной системы. Этот материал, как показало дальнейшее моделирование, мог слипаться, формируя четыре крупнейших спутника Юпитера, которые мы наблюдаем сегодня.

Это исследование предлагает возможный сценарий формирования четырех крупнейших спутников Юпитера, однако не объясняет различия в химическом составе их материала. Очевидно, в соответствии с этим сценарием было бы более логичным предположить, что химические составы вещества спутников не должны сильно различаться, поскольку все они образовались из материала, располагавшегося примерно в одной и той же области пространства Солнечной системы, однако проведенные ранее измерения идут вразрез с этим предположением.

Исследование опубликовано на сервере предварительных научных публикаций arxiv.org.

Источник

В поисках недостающей материи нашей Вселенной

Астрономы при помощи космической обсерватории XMM-Newton Европейского космического агентства изучили наполненные газом гало вокруг галактик в попытке найти «недостающую материю», которая, предположительно, могла находиться в этих гало – однако эти поиски показали отсутствие такой материи. Так где же эта недостающая материя?

Вся материя во Вселенной находится в форме «нормальной» материи или постоянно ускользающей от наших наблюдений невидимой «темной материи», отношение между которыми составляет примерно 1 к 6 соответственно.

Однако, к своему удивлению, исследователи, изучающие близлежащие галактики в последние годы обнаружили, что галактики содержат в три раза меньше нормальной материи, по сравнению с ожидаемым, при этом наша собственная галактика Млечный путь содержит меньше половины от ожидаемого для нее количества нормальной материи.

В поисках этой недостающей нормальной материи команда исследователей под руководством Янтао Ли (Jiangtao Li) из Мичиганского университета, США, обратила внимание на область горячего газа вокруг галактики, называемую галактическим гало. Ученые решили проверить количество материи, содержащейся в этих загадочных структурах, плохо доступных наблюдениям. Наблюдения горячих сферических гало галактик ранее уже проводились, однако эти области являются настолько тусклыми, что их подробное наблюдение представляет большую проблему – рентгеновское излучение материи гало смешивается с рентгеновским фоном других источников, расположенных вокруг и позади галактики. Часто ученые наблюдают лишь небольшую часть гало, прилегающую к диску галактики, и экстраполируют полученные цифры на весь объем гало – однако это приводит к значительному снижению точности измерений.

В своей работе Янтао и его команда нашли изящное решение этой проблемы – они проанализировали шесть похожих по параметрам галактик, и «усреднили» параметры их гало, что позволило им повысить толщину доступного измерениям слоя гало в три раза. Однако проанализировав состав этого слоя, исследователи пришли к выводу, что нормальной материи в нем все равно слишком мало – примерно трех четвертей ожидаемого количества материала ученые всё же недосчитались. Объяснение этого факта согласно команде Янтао может состоять либо в том, что недостающая материя находится либо в такой газовой фазе, которая плохо доступна для наблюдений, либо в области пространства, которая недоступна для имеющихся в нашем арсенале средств наблюдения или слабо излучает в рентгеновском диапазоне.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.

Источник

Проверка теорий гравитации при помощи «теней», отбрасываемых черными дырами

Можем ли мы различить черные дыры (ЧД), предсказываемые разными гравитационными теориями? Астрофизики из проекта BlackHoleCam отвечают на этот вопрос, построив при помощи расчетных методов первые изображения активных неэйнштейновских черных дыр, следующим образом: в настоящее время их трудно отличить от «обычных» черных дыр.

Одним из самых фундаментальных прогнозов Общей теории относительности (ОТО) Эйнштейна является существование черных дыр. Несмотря на недавнее обнаружение гравитационных волн, испускаемых двойными черными дырами, при помощи обсерватории LIGO, прямое обнаружение их при помощи наблюдений электромагнитного излучения до сих пор не было осуществлено, и астрономы продолжают пытаться обнаружить черные дыры при помощи радиотелескопов. 

При падении на черную дыру света не все фотоны достигают горизонта событий – «точки невозврата» - некоторые из них отражаются и достигают удаленного наблюдателя, поэтому на Земле мы наблюдаем «тень», отбрасываемую черной дырой. В новой научной работе астрономы во главе с Ёсукэ Мизуно (Yosuke Mizuno) построили модельные изображения тени, отбрасываемой черной дырой Млечного пути Стрелец А*, на основе соответственно ОТО («керровская» ЧД, левое верхнее изображение) и альтернативной теории гравитации («дилатоновская» ЧД, слева внизу). Однако современные средства наблюдения имеют ограничения по пространственному разрешению и точности. Чтобы узнать, как именно будут выглядеть обе смоделированные тени черной дыры Стрелец А* при реальных наблюдениях, ученые подвергли модельные тени математическому преобразованию, суммирующему вклад погрешностей средств наблюдения и физических условий межзвездной среды. К своему удивлению, ученые обнаружили, что полученные «размытые» изображения теней соответственно керровской и дилатоновской черных дыр практически неотличимы друг от друга (соответствующие изображения справа). Это свидетельствует о том, что на современном уровне развития техники наблюдений проверка теорий гравитации при помощи данного метода представляется неэффективной, делают вывод авторы статьи.

Работа опубликована в журнале Nature Astronomy.

Источник

«Ветра» со стороны звезд и черных дыр превратили галактику в «бабочку»

Исследователи из Колорадского университета в Боулдере, США, провели беспрецедентное «разделение» двух галактик, находящихся на заключительных этапах объединения.

Объектом этого нового исследования, возглавляемого ассистент-профессором Колорадского университета в Боулдере Франциско Мюллер-Санчесом (Francisco Müller-Sánchez), стала галактика под названием NGC 6240. Эта галактика содержит две черные дыры, которые находятся на последних этапах слияния в единую структуру.

В исследовании показано, как газы, извергаемые этими сближающимися черными дырами, совместно с газами, извергаемыми звездами галактики, могут привести к прекращению звездообразования в галактике NGC 6240. Кроме того, команда Мюллера-Санчеса показывает, что эти «ветра» участвовали в формировании наиболее примечательной особенности этой галактики: массивного облака газа в форме бабочки.

Согласно статье исследователей начало этой туманности дают две различные силы. Северо-западная часть «бабочки», к примеру, формировалась под влиянием звездных ветров, или газов, которые испускаются звездами в результате протекания различных процессов. В северо-восточной части туманности, с другой стороны, доминирует одиночный конус, состоящий из газа, извергаемого со стороны пары черных дыр – результата поглощения этими черными дырами больших количеств галактического газа и пыли во время слияния.

Совместное влияние этих двух различных типов космических ветров отвечает за вынос материала массой примерно 100 масс Солнца из галактики ежегодно. Это очень большое количество материи, по сравнению со скоростью формирования звезд галактикой в околоядерном пространстве, пояснил Мюллер-Санчес.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Источник

Согласно новой модели спутники Марса сформировались при космическом столкновении

Источник

Найден способ увидеть туннель в пространстве-времени

Индийский физик Раджибул Шаикх (Rajibul Shaikh) из Института фундаментальных исследований Тата пришел к выводу, что определенный класс червоточин (кротовых нор), которые могут быть пригодны для пространственно-временных путешествий, должен оставлять специфическую тень. Последняя представляет собой темную область, которая окружает вход в червоточину и должна быть доступна для непосредственного наблюдения. Препринт статьи ученого опубликован в репозитории arXiv.

Червоточины искривляют пространство-время так, что образуется туннель, для прохода сквозь который нужно двигаться со скоростью выше скорости света. Такие туннели называются непроходимыми. Были предложены и разновидности проходимых кротовин, например, вращающиеся червоточины Эдварда Тео(Edward Teo).

Раджибул Шаикх предположил, что существование вращающихся кротовых нор можно доказать, если обнаружить «тень» с характерными только для них особенностями. Физик точно определил форму тени, рассчитав нулевые геодезические — траектории, по которым перемещаются лучи света, — с учетом топологии горловины червоточины. Оказалось, что если сторонний источник света расположен только у одного конца кротовины, то часть света рассеивается, а часть уходит в туннель. В результате наблюдатель, находящийся на планете неподалеку от входа в червоточину, видит в небе специфическое расположение светлых и темных пятен.

При этом если червоточина вращается относительно медленно (имеет низкий момент импульса), то ее тень будет похожа на тень вращающейся черной дыры Керра и иметь почти идеальную круглую форму. Однако с увеличением скорости тень от кротовины будет становиться более асимметричной и расти относительно черной дыры с тем же моментом импульса.

Источник

Исследователи раскрывают секреты темной материи

Астрофизик из Майамского университета, США, Нико Капелутти (Nico Cappelluti) опубликовал работу, которая может помочь пролить свет на загадку, над разгадкой которой астрофизики бьются уже на протяжении многих десятилетий: что собой представляет темная материя и откуда она произошла?

Согласно современным представлениям 95 процентов массы Вселенной скрыто от наблюдений и находится в форме так называемой «темной материи», субстанции, которая участвует лишь в гравитационном взаимодействии, а потому не может быть обнаружена при помощи астрономических инструментов, ориентированных на электромагнитное излучение.

В исследовании Капелутти изучается один интересный космический источник излучения, который был зарегистрирован при помощи четырех различных телескопов, наблюдающих небо в различных направлениях. Проводя наблюдения неба в рентгеновском диапазоне при помощи космической обсерватории НАСА Chandra, Капелутти и его коллеги обнаружили необычную эмиссионную линию, соответствующую энергии излучения 3,5 кэВ, не характерную ни для одного из известных науке атомов. Одна из интерпретаций природы этой линии сегодня предполагает распад частиц темной материи.

Особый интерес в исследовании доктора Капелутти представляет тот факт, что обнаруженная им эмиссионная линия 3,5 кэВ относится к источнику, лежащему в границах нашей собственной галактики Млечный путь.

Этой осенью ряд ученых из разных стран мира планируют съехаться в Майамский университет для организации крупного проекта по сбору данных для исследования природы эмиссионной линии 3,5 кэВ.

Работа опубликована в журнале Astrophysical Journal.

Источник

Открыты три новых газовых гиганта на орбитах вокруг «зрелых» звезд

Используя метод радиальных скоростей, группа японских астрономов обнаружила планеты на орбитах вокруг двух проэволюцинировавших звезд, а именно вокруг звезд 24 Волопаса и Гаммы Весов. Ученые открыли, что вокруг первой из этих звезд обращается одна, а вокруг второй - две гигантские планеты.

В этой работе команда исследователей, возглавляемая Такуей Такарадой (Takuya Takarada) из Токийского технологического института, Япония, сообщает об обнаружении трех экзопланет, открытых с использованием метода радиальных скоростей при помощи астрофизической обсерватории Окаяма.

24 Волопаса представляет собой звезду спектрального класса G3IV. Она имеет массу, близкую к массе Солнца, но превосходит нашу звезду по размерам почти в 11 раз. Команда Такарады обнаружила, что вокруг этой звезды обращается газовый гигант, получивший обозначение 24 Волопаса b. Орбитальный период для этой планеты составляет 30,35 суток, а среднее расстояние до звезды – 0,19 астрономической единицы (1 а.е. равна расстоянию от Земли до Солнца). Исследователи считают, что минимальная масса этой планеты составляет 0,91 массы Юпитера.

Вокруг звезды Гаммы Весов, имеющей характеристики, близкие к характеристикам первой звезды, обращается два газовых гиганта – Гамма Весов b и c – имеющих соответственно массы 1,02 и 4,58 массы Юпитера. Планета b расположена на расстоянии 1,24 а.е. от звезды и совершает вокруг нее один оборот за 415 суток, в то время как планета c имеет орбитальный период 965 суток и отделена от звезды расстоянием 2,17 а.е.

Исследование представлено на сервере предварительных научных публикаций arxiv.org.

Источник