Новости науки

«Последний вздох» умирающей звезды запечатлен автоматизированным телескопом

В июне 2016 г. международная команда астрономов под руководством Элеаноры Трои (Eleanora Troja) из Мэрилендского университета, США, запечатлела массивную звезду, вспыхнувшую глубоко в космосе.

В ходе этого взрыва умирающей звезды примерно за 40 секунд выделилось столько же энергии, сколько выделяет наше Солнце в течение всего своего жизненного цикла. Вся эта энергия была сосредоточена в узком потоке гамма-излучения, направленном в сторону Земли. Такие явления носят название гамма-всплесков. Гамма-всплески обычно длятся от десятков миллисекунд до примерно одной минуты, поэтому, если поступает сигнал об обнаружении, то их необходимо начинать наблюдать как можно скорее.

Этот гамма-всплеск был обнаружен при помощи миссий НАСА Fermi и Swift, которые передали оповещение о гамма-всплеске на специальный автоматизированный телескоп MASTER-IRC, расположенный в обсерватории Тейде, Канарские острова. Этот телескоп наблюдал гамма-всплеск в оптическом диапазоне и измерил поляризацию света, идущего от этого объекта. Результаты анализа этих измерений позволили показать, что свет, идущий со стороны этого гамма-всплеска в значительной мере поляризован, что указывает на присутствие в окрестностях этого объекта мощных магнитных полей, собирающих и направляющих испускаемое излучение.

Работа опубликована в журнале Nature.

Источник

Ученые обнаруживают новые доказательства присутствия воды в недрах Луны

Новый анализ данных, полученных со спутников, обнаруживает, что многочисленные залежи вулканических пород, разбросанные по поверхности Луны, содержат необычно высокие количества воды, по сравнению с окружающей их местностью. Обнаружение воды в этих древних отложениях, которые, предположительно, формировались в результате взрывных выбросов магмы, поднимающейся глубоко из недр Луны, свидетельствует в пользу гипотезы о том, что мантия Луны богата водой.

Раньше ученые считали, что в недрах Луны вода практически отсутствует, однако в 2008 г. был проведен новый химический анализ образцов лунного вулканического стекла, доставленных на Землю еще в ходе миссий «Аполлон-15» и «Аполлон-17», который показал наличие в этих образцах существенных количеств воды, близких к количествам воды, обнаруживаемым в образцах базальтов на Земле. Тогда у ученых возник вопрос: были ли эти образцы, доставленные астронавтами миссий «Аполлон» достаточно репрезентативными, отражая средний состав вещества недр Луны, или же мы имеем здесь дело с аномалией химического состава пород местного масштаба?

Для ответа на этот вопрос в новом исследовании команда астрономов во главе с Ральфом Милликеном (Ralph Milliken) из Брауновского университета, США, проанализировала данные, полученные при помощи спектрометра Moon Mineralogy Mapper, установленного на борту индийского лунного орбитального аппарата Chandrayaan-1. Анализ показал наличие воды (порядка 0,05 % по массе) почти во всех крупных отложениях вулканических пород, обнаруженных ранее на поверхности Луны, включая отложения, расположенные рядом с местами посадки миссий «Аполлон-15» и «Аполлон-17», откуда и были отобраны астронавтами этих лунных миссий образцы вулканического стекла с водой внутри.

Обнаружение этой воды ставит под сомнение распространенную гипотезу о происхождении Луны в результате столкновения крупного небесного тела с Землей, поскольку в этом случае раскаленный расплав пород, из которого образовалась Луна, вряд ли мог содержать значительные количества воды. Впрочем, отмечает Милликен, вода могла быть доставлена на поверхность Луны позже, с астероидами и кометами.

Исследование вышло в журнале Nature Geoscience.

Источник

Ученые проливают новый свет на темную материю

В новой работе исследователи проанализировали взаимодействие «космической паутины» - протянувшейся по всей Вселенной сети из филаментов, в состав которых входят газ и темная материя – со светом, идущим со стороны очень далеких галактик и квазаров. Фотоны, взаимодействующие с водородом, находящимся в космических филаментах, формируют множественные линии поглощения, известные как «лес Лайман-альфа». Это взаимодействие, протекающее на протяжении значительной части Вселенной, позволяет открыть несколько важных свойств темной материи. Полученные в этом исследовании результаты свидетельствуют в пользу одной из современных моделей темной материи - модели Холодной темной материи, в соответствии с которой темная материя состоит из очень медленно движущихся частиц. Более того, эти результаты демонстрируют несоответствие с альтернативной моделью – моделью Рыхлой темной материи, в которой частицы имеют существенно более высокую скорость.

Темная материя составляет важную часть Вселенной, однако она не поддается прямым наблюдениям, поскольку не участвует в электромагнитном взаимодействии, а потому может наблюдаться лишь через гравитационное взаимодействие с нормальной материей. В своей работе эта команда астрономов во главе с Видом Ирсиком (Vid Irši) провела анализ распределения темной материи во Вселенной на основе данных наблюдения лайман-альфа излучения далеких галактик, полученных при помощи телескопа им. Кека, Гавайи, и обсерватории Very Large Telescope, Чили. Сравнение этих данных с результатами моделирования спектров этого излучения, исходя из гипотез Холодной темной материи и Рыхлой темной материи соответственно, показало, что хорошее соответствие между расчетами и наблюдательными данными имеет место лишь для гипотезы Холодной темной материи.

Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.

Источник

Необычная сверхяркая сверхновая, вспыхнувшая в «космический полдень»

В результате гибели массивной звезды в далекой галактике 10 миллиардов лет назад вспыхнула сверхяркая сверхновая, ставшая одним из наиболее далеких от нас событий этого редкого типа, когда-либо обнаруженных учеными. Этот ослепительный взрыв, почти в три раза более яркий, чем все 100 миллиардов звезд Млечного пути вместе взятые, произошел примерно через 3,5 миллиарда лет после Большого взрыва, в период, известный как «космический полдень» (cosmic high noon), когда скорость звездообразования во Вселенной достигла максимума.

Сверхяркие сверхновые по яркости превосходят обычную сверхновую, образующуюся при коллапсе массивной звезды, в 10-100 раз, однако астрономы до сих пор точно не знают, какие классы звезд вспыхивают как сверхяркие сверхновые или какие физические процессы ведут к появлению этих вспышек.

Изученная в новом исследовании сверхяркая сверхновая DES15E2mlf является необычной даже среди того небольшого числа событий этого типа, которые зарегистрированы астрономами до сегодняшнего дня. Впервые она была замечена в 2015 г. при помощи обзора неба Dark Energy Survey (DES).

Предыдущие наблюдения показали, что обычно сверхяркие сверхновые располагаются в галактиках небольших масс или в карликовых галактиках, которые, как правило, обеднены металлами (элементами тяжелее гелия). Это может быть связано с тем, что звезды с меньшим содержанием тяжелых элементов имеют большую склонность накапливать массу и взрываться с более высокой интенсивностью, чем звезды с повышенной металличностью.

В новом исследовании команда ученых под руководством Йен-Чен Пана (Yen-Chen Pan), сотрудника DES, при помощи спектрографа телескопа Gemini South, расположенного на Гавайях, наблюдала сверхяркую сверхновую DES15E2mlf и обнаружила, что эта сверхновая расположена не в карликовой галактике, а в весьма массивной, вполне «обычной» галактике. Для объяснения этого факта исследователи предположили, что родительская галактика сверхяркой сверхновой DES15E2mlf, несмотря на свою массивность, могла в ту раннюю эпоху еще не успеть накопить в себе достаточно металлов, что и позволило ей формировать сверхяркие сверхновые.

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

Источник

Рождение супер-Земли может пролить свет на некоторые характеристики протопланетных дисков, из которых рождаются новые планеты, предполагают новые симуляции. Большая часть экзопланет попадает под категорию супер-Земель — тела масса которых больше массы Земли и меньше массы Нептуна. Ранее считалось, что большинство характеристик зарождающихся планетных систем требуют наличия более массивных планет — размером с Юпитер или даже больше его.

Новый подход к поискам жизни на Марсе на основе анализа метеоритов

Исследование, проведенное учеными из Университета Монаша, Австралия, добавило "новое измерение" пониманию жизни на Марсе, благодаря открытию факта, состоящего в том, что метеориты могут содержать в себе свидетельства существования жизни на поверхности Марса.

Это новое исследование является частью более широкого исследовательского проекта, посвященного использованию биомаркеров, содержащихся в метеоритах, для обнаружения жизни в Солнечной системе.

Эта исследовательская группа смогла показать, что химический состав горных пород оказывает влияние на развитие сообществ микроорганизмов, изучив бактерии и археи, живущие в каменистых метеоритах, собранных на равнине Налларбор, Австралия.

«Это совершенно уникальное открытие, и оно имеет большое значение, поскольку показывает, что микроорганизмы могут взаимодействовать с космическими материалами, и что это взаимодействие оказывает влияние на метаболизм микробов», - сказал главный автор нового исследования доктор Аластар Тэйт (Alastair Tait) из Школы Земли Университета Монаша.

Согласно доктору Тэйту научные работы, связанные с поисками жизни на основе анализа метеоритов, ведутся в двух основных направлениях. Первое направление – так называемая Панспермия – предполагает, что жизнь могла быть перенесена с обитаемой планеты на необитаемую на поверхностях астероидов. Второе направление предполагает доставку на планету с метеоритами всех пребиотических ингредиентов, необходимых для зарождения жизни.

«Наша гипотеза добавляет этой картине «третье измерение», которым можно назвать взаимодействие между космическим материалом и элементами биосферы», - сказал доктор Тэйт.

«Это совершенно новое научное направление, которое еще никто прежде не исследовал», - добавил он.

Работа опубликована в журнале Frontiers in Microbiology.

Источник

Российские астрофизики: тип галактики зависит от массы черной дыры

Объединенная научная группа из Новосибирского государственного университета и Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга МГУ имени М.В. Ломоносова создала модель, объясняющую существование черных дыр массой в несколько тысяч раз больше массы Солнца в центрах шаровых звездных скоплений. Исследование, поддержанное грантом Российского научного фонда,опубликовано в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

Шаровые скопления – «древние» звездные скопления из ранней Вселенной, тесно связанные гравитацией и обращающиеся вокруг галактического центра. Они содержат десятки или даже сотни тысяч звезд. В некоторых шаровых скоплениях были обнаружены черные дыры массой около 2 тыс. масс Солнца.

Повышение чувствительности телескопов за последние годы привело к множеству астрономических открытий, в особенности касающихся Вселенной при больших красных смещениях. Космологическое красное смещение — это наблюдаемое для далеких источников, таких как галактики и квазары, понижение частот излучения, объясняемое удалением источника от наблюдателя. По величине красного смещения судят о космологическом возрасте объектов. Недавно было обнаружено, что молодая Вселенная была плотно заселена объектами, которые, согласно современным воззрениям, никак не могли в ней образоваться за столь короткое время. К таким объектам относятся квазары — очень яркие галактические ядра. Причиной мощного излучения квазара, как предполагают ученые, является сверхмассивная черная дыра внутри него, притягивающая на себя всю материю из окружающего пространства.

Схожая проблема возникновения космических объектов есть в интерпретации явлений в современной Вселенной. В каждой большой эллиптической или линзовидной галактике находится сверхмассивная черная дыра массой около миллиарда масс Солнца. В спиральных галактиках, например в Млечном Пути, масса центральной дыры намного меньше — около 5 млн масс Солнца. Теория формирования таких черных дыр за счет поглощения окружающего вещества в центр галактики сталкивается с существенными трудностями.

Российские астрофизики предположили, что галактики образуются вокруг ранее сформировавшихся первичных черных дыр, а не сверхтяжелые черные дыры образуются внутри уже сформировавшихся галактик, как считалось ранее. Согласно новой гипотезе, тип галактики определяется черной дырой-зародышем, а не масса черной дыры определяется типом галактики. Ученые выдвинули идею о логарифмически нормальном распределении черных дыр: спектр масс черных дыр во Вселенной подчиняется распределению Гаусса по логарифму массы. Такое предположение позволяет предсказать, что внутри шаровых скоплений, как правило, находится черная дыра с массой в тысячи масс Солнца.

«Черные дыры, предсказанные нашей моделью, должны быть в достаточном количестве, чтобы объяснить все образовавшиеся шаровые скопления. Наша модель предсказывает достаточное количество черных дыр с массой в несколько тысяч масс Солнца, чтобы такие черные дыры были зародышами образования шаровых скоплений», – комментирует публикацию один из авторов статьи, директор Междисциплинарного центра физики элементарных частиц и астрофизики Новосибирского государственного университета, доктор физико-математических наук Александр Долгов.

По словам автора, разработанная модель предсказывает существование звезд из антиматерии – вещества, состоящего из античастиц. Наблюдаемая часть Вселенной, по сегодняшним представлениям, состоит исключительно из материи, а асимметрия материи и антиматерии возникла через доли секунд после Большого взрыва.

Источник

Физики воссоздали "кусочек" Большого взрыва в лаборатории

МОСКВА, 21 июл — РИА Новости. Физики из Европы и США создали необычный материал, содержащий внутри своеобразный аналог гравитационных аномалий, которые существовали во время Большого взрыва и, предположительно, были связаны с тайной исчезновения антиматерии из Вселенной, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

"Нам впервые удалось воспроизвести на Земле эту фундаментальную квантовую аномалию, что крайне важно для развития наших представлений о природе Вселенной. Теперь мы можем построить новые электронные приборы, работе которых не будут мешать те феномены, которые мы раньше считали непреодолимыми", — рассказывает Йоханнес Гут (Johannes Gooth) из Гамбургского университета (Германия). 

В 1929 году немецкий математик Герман Вейль изучал свежие на тот момент уравнения, выведенные Полем Дираком для описания манеры движений и поведения электрона, позитрона и других "жителей" микромира, ведущих себя одновременно как волна и частица.

Вейль обнаружил, что формулы допускают существование крайне экзотических частиц, не обладающих массой и движущихся со скоростью света по особым законам, не совместимым с физикой того времени. Физики начали всерьез воспринимать расчеты Вейля через десятилетия после их появления. Долгое время в качестве кандидатов на подобные частицы рассматривали нейтрино, которые до экспериментов конца прошлого века считались безмассовыми.

Лишь недавно ученые нашли аналоги этих частиц внутри "вейлевских полуметаллов". По своей сути эти материалы представляют собой трехмерные аналоги графена, электроны в которых, как и в самом "нобелевском углероде", ведут себя как фермионы Вейля: они не обладают массой, но имеют заряд. 

Гут и его коллеги обнаружили, что "полуметаллы" содержат в себе аналоги гравитационных аномалий, возникавших во Вселенной во времена Большого взрыва, изучая манеру движения электронов в экзотическом сплаве фосфора и ниобия.

Наблюдая за электронами, ученые заметили, что число носителей электрического заряда с условно "левым" и условно "правым" спином сильно различалось в определенных условиях. Это противоречило теории поведении фермионов Вейля, согласно которой данные квазичастицы должны формироваться парами, то есть число частиц с "левым" и "правым" спином должно быть одинаковым. Тем не менее оно было разным, и при этом число "лишних" частиц сильно менялось в том случае, если один из концов кусочка полуметалла нагревали или охлаждали. 

Проанализировав необычное поведение электронов, ученые пришли к выводу, что зависимость между температурой среды и числом "лишних" частиц с математической точки зрения является полным эквивалентом того, как нарушалась симметрия свойств элементарных частиц во времена Большого взрыва под действием гравитационных аномалий.

Подобные нарушения, как отмечают ученые, интересны не только с точки зрения изучения загадки исчезновения темной материи после Большого взрыва и проверки теории струн. Их можно использовать для создания новых вычислительных систем и экзотических систем охлаждения компьютеров, а также для извлечения энергии из тепла, если их удастся воспроизвести условия в менее экстремальных условиях, чем при Большом взрыве.

Источник

Физики из Стэнфорда создали полноценный аналог "частиц-античастиц"

МОСКВА, 21 июл – РИА Новости. Физики из Стэнфорда открыли необычные квазичастицы внутри сверхпроводников, похожие по своим свойствам и поведению на экзотические фермионы Майораны, одновременно являющиеся и частицами, и античастицами, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

"Те квазичастицы, которые увидели авторы этого открытия, представляют собой особые колебания электронов внутри материала, которые ведут себя как фермионы Майораны. Но, нужно понимать, что они не являются элементарными частицами и являются искусственными конструкциями, не способными возникнуть сами по себе. Поэтому это открытие вряд ли повлияет на поиски настоящего фермиона Майораны", — прокомментировал открытие Джорджо Гратта (Giorgio Gratta) из Стэнфордского университета (США), один из основателей эксперимента EXO-200.Призрачные поиски

В 1937 году итальянский физик Этторе Майорана предположил, что существует частица, похожая по своим свойствам на электроны, кварки, протоны и другие типы материи, которая одновременно является "нормальной" частицей и своим же собственным антиподом. Соответственно, фермионы Майорана должны самоуничтожаться при столкновениях друг с другом и иметь ненулевую массу.

Физики пытаются обнаружить подобные частицы уже более 80 лет, однако пока успехов в этом деле минимум. Долгое время ученые считали, что нейтрино являются фермионами Майорана, однако пока не будет определена масса этих неуловимых частиц, нельзя сказать, так ли это на самом деле.

Как рассказывает Кан Ван (Kang Wang) из Стэнфордского университета, физики сегодня ищут следы майорановских фермионов и в других процессах в природе, и пытаются доказать возможность их существования в различных рукотворных системах, повторяющих по своим свойствам отдельные части микромира.

К примеру, в 2006 году российско-американский физик Алексей Китаев предположил, что аналоги фермионов Майорана могут существовать внутри особой формы материи, так называемой квантовой спиновой жидкости. Под этим словом ученые понимают набор атомов или ионов, спины электронов которых ведут себя хаотичным образом даже при очень низких температурах, подобно молекулам воды и другой жидкости.

В прошлом году сразу две группы физиков из США и Китая создали первые экспериментальные аналоги подобных жидкостей, изучая свойства экзотических материалов при сверхнизких температурах. Эти опыты стали первым свидетельством того, что фермионы Майорана действительно могут существовать в реальности.

Рукотворная реальность

Ван и его коллеги нашли еще одно свидетельство существования подобных частиц, создав необычную конструкцию из нескольких кусочков сверхпроводников и экзотических материалов-изоляторов, в которых электроны могут двигаться только в одну сторону при приложении магнитного поля.

Подобное поведение пар электронов, как объясняют ученые, полностью соответствует тому, как движутся частицы, описываемые уравнениями Майораны, в отличие от квазичастиц в предыдущих экспериментах, где их необычное поведение можно было списать на другие квантовые эффекты, не связанные с виртуальными "частицами-античастицами".

В частности, аналоги майорановских фермионов, созданные Ваном и его коллегами, могут свободно двигаться внутри сверхпроводника и взаимодействовать между собой, тогда как все прошлые их версии были жестко "прицеплены" к определенным участкам внутри тех материалов, где их создавали ученые.

Как считает Ван, создание "полноценных" квазичастиц, похожих на фермионы Майораны, будет интересно не только в контексте поисков их реальных аналогов. По словам физика, их можно использовать для создания квантовых компьютеров, абсолютно защищенных от помех, что приблизит нас к созданию универсальной вычислительной машины.

Источник

Российские астрономы раскрыли тайну рождения первых черных дыр

МОСКВА, 21 июл — РИА Новости. Астрономы из Академии наук и МГУ выяснили, что облик и размеры галактик определялись в далеком прошлом тем, как много "зародышей" сверхмассивных черных дыр содержали их окраины, говорится в статье, опубликованной в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

"Черные дыры, предсказанные нашей моделью, должны были присутствовать во Вселенной в достаточном количестве, чтобы объяснить все образовавшиеся шаровые скопления. Она указывает на существование достаточного числа черных дыр с массой в несколько тысяч Солнц, чтобы они могли стать "зародышами" шаровых скоплений", — рассказывает Александр Долгов из Института теоретической и экспериментальной физики РАН в Москве, чьи слова приводит пресс-служба Российского научного фонда. 

Считается, что в центре большинства массивных галактик обитают сверхмассивные черные дыры, масса которых может составлять от миллиона до миллиардов масс Солнца. Причины образования этих объектов пока не совсем ясны. Изначально ученые считали, что подобные объекты возникали таким же путем, как их нормальные "кузены", — в результате гравитационного коллапса звезд и последующего слияния нескольких крупных черных дыр.

Наблюдения за первыми галактиками Вселенной заставили астрофизиков усомниться в этом — оказалось, что в них "обитают" черные дыры с массой в десятки миллиардов Солнц. Подобные объекты просто не успели бы вырасти до таких размеров, если бы родились маленькими. Поэтому некоторые ученые начали считать, что сверхмассивные черные дыры рождаются по более экзотическим сценариям — в результате коллапса гигантских облаков из "чистого" атомарного водорода или благодаря сгусткам темной материи.

Сегодня большинство астрономов считает, что черные дыры —"тяжеловесы" возникали на заре юности Вселенной из так называемых примордиальных черных дыр, занимающих промежуточное положение между сверхмассивными и обычными черными дырами, чье происхождение пока остается неизвестным. Их масса, по разным оценкам ученых, составляла несколько десятков или сотен тысяч масс Солнца. В последние десять лет астрономы активно ищут подобные "зародыши" черных дыр, и пока нам известно меньше десяти кандидатов на роль таких объектов. 

Долгов и его коллега Константин Постнов из Государственного астрономического института МГУ выяснили, что подобные "зародыши" могли играть ключевую роль в формировании всех галактик, изучая то, как часто такие черные дыры могли возникать еще до того, как вспыхнули первые скопления звезд в новорожденной Вселенной.

Их расчеты показали, что в первые дни жизни Вселенной могло появиться гигантское число подобных объектов, примерно в 10-100 тысяч раз больше, чем число всех галактик мироздания. Этого количества черных дыр, как считают Постнов и Долгов, должно было хватить для рождения всех известных нам шаровых скоплений — древнейших "семей" звезд на окраинах галактик, где были найдены все известные черные дыры промежуточной массы. 

Эти скопления звезд, в свою очередь, сегодня считаются своеобразными "зародышами", вокруг которых в далеком прошлом формировались ядра всех известных нам спиральных и эллиптических галактик.

Большое количество подобных скоплений в ранней Вселенной натолкнуло ученых на мысль, что живущие в них черные дыры могли "дирижировать" ростом галактик и управлять их формой и массой, а не наоборот, как сегодня считают многие астрофизики.

Руководствуясь этой идеей, ученые просчитали то, как менялась форма галактики при изменении числа шаровых скоплений и массы черных дыр в их центре, а также при повышении и понижении массы "бублика" из темной материи на окраинах галактик, который считается сегодня главным движущим фактором их рождения. Как оказалось, черные дыры играли решающую роль в рождении эллиптических и спиральных галактик, заставляя их формироваться даже в тех случаях, когда кольцо из темной материи отсутствовало. 

Подобный сценарий формирования галактик, как отмечают исследователи, может объяснить одну из главных космологических загадок — почему самые ранние галактики обладают очень большой массой и имеют очень тяжелые черные дыры, чье существование ученые раньше не могли объяснить.

Источник

Открыта новая суперземля с экстремально коротким орбитальным периодом

Международная команда астрономов обнаружила новую экзопланету размером с Землю, которая движется вокруг родительской звезды по орбите с очень коротким периодом. Эта планета, получившая обозначение EPIC 228813918 b, совершает один оборот вокруг своей звезды за 4 часа и 20 минут - что является вторым наиболее коротким орбитальным периодом планеты, известным ученым на сегодняшний день.

Планета EPIC 228813918 b была идентифицирована группой исследователей под руководством Алексиса Смита (Alexis Smith) из Института исследований планет Германского центра авиации и космонавтики. Транзитный сигнал, указывающий на существование этой планеты, был обнаружен при помощи расширенной миссии НАСА Kepler («Кеплер»), известной как К2, в ходе Кампании №10, продолжавшейся с 6 июля по 20 сентября 2016 г.

Планетная природа сигнала была в дальнейшем подтверждена рядом других методов, позволивших исключить возможность того, что изучаемый источник представляет собой двойную затменную звезду.

Размер этой вновь обнаруженной планеты составляет 0,89 размера Земли, однако планета довольна массивна – ее масса составляет до 0,7 массы Юпитера. Эта экзопланета обращается вокруг карлика спектрального класса М, размер и масса которого примерно в два раза ниже, чем соответственно размер и масса Солнца. Эта планетная система находится на расстоянии примерно 310 световых лет от Земли.

Также в исследовании был определен химический состав вещества планеты EPIC 228813918 b. Согласно этим результатам планета имеет железное ядро и силикатную мантию. Минимальная доля массы железа составляет 0,52, что больше, чем аналогичные доли для Земли, Венеры и Марса, но меньше, чем доля железа в массе Меркурия.

В заключение авторы отмечают, что изучение таких экстремальных планетных систем, как EPIC 228813918, позволит существенно улучшить существующие модели формирования планет.

Исследование появилось на сервере предварительных научных публикаций arxiv.org.

Источник

Физики открыли самый быстрый объект на Земле

МОСКВА, 20 июл — РИА Новости. Ученые впервые смогли сфотографировать воронки внутри сверхпроводников и обнаружили, что они движутся с гигантской скоростью — около 70 тысяч километров в час, быстрее всех космических зондов и природных объектов на Земле, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

"Это открытие может быть критически важным для создания сверхпроводниковой электроники будущего и поиска новых теоретических и экспериментальных проблем, связанных с еще не изученной сферой электромагнитных полей и токов сверхвысокой энергии", — заявил Лиор Эмбон (Lior Embon) из Института Вейцмана в Реховоте (Израиль). 

Все сверхпроводники обладают необычным свойством — они "не любят" магнитное поле и стремятся вытолкнуть его наружу, если линии этого поля с ними контактируют. Если сила поля превышает определенное значение, сверхпроводник резко теряет свои свойства и становится "обычным" материалом.

 Этот феномен, который физики называют "эффектом Мейснера", работает неодинаково в разных сверхпроводниках. В сверхпроводниках так называемого первого рода магнитное поле не может существовать в принципе, а в их "собратьях" второго рода магнитное поле может проникать на небольшие расстояния в тех точках, где сочетаются сверхпроводящие и несверхпроводящие свойства.

Феномен открыл в 1957 году советский физик Алексей Абрикосов, за что он, а также Виталий Гинзбург и Энтони Леггет получили в 2003 году Нобелевскую премию по физике. Этот же феномен "частичного проникновения" магнитных полей порождает внутри сверхпроводника особые магнитные воронки, кольцевые электрические токи, которые сегодня ученые называют "вихрями Абрикосова".Квантовый характер этих вихрей, а также их стабильность и предсказуемость давно привлекают внимание физиков, пытающихся создать квантовые или световые компьютеры и нуждающихся в надежных и быстрых запоминающих устройствах.

Эмбон и его коллеги из Израиля, Украины и США получили первые снимки подобных вихрей, возникающих внутри сверхпроводника при сильном токе, и раскрыли весьма необычные их свойства, заставившие ученых сомневаться во всех теориях, описывающих поведение этих квантовых структур.

Для получения данных фотографий израильские физики создали специальный сверхчувствительный датчик магнитного поля на базе сверхпроводников, способный "видеть" источники магнитных полей размерами в 50 нанометров и ощущать даже малейшие сдвиги в силе полей и их направленности.

Датчик ученые использовали для наблюдений за тем, что происходит внутри пленки из свинца, охлажденной до температуры, близкой к абсолютному нулю. В таких условиях свинец превращается в сверхпроводник второго рода, что позволило Эмбону и его коллегам проследить за тем, как воронки ускоряют свой бег при повышении напряжения тока.

Когда ученые получили первые результаты замеров, они не поверили глазам: воронки двигались с необычайно высокой скоростью, составлявшей примерно 72 тысячи километров в час.

Это почти в 60 раз больше скорости звука и сопоставимо с той скоростью, с которой Земля движется вокруг Солнца, а также в десятки раз больше скорости движения отдельных атомов и молекул в атмосфере Земли. Кроме того, все рукотворные объекты, в том числе сверхскоростные зонды New Horizons и "Вояджер", движутся медленнее воронок в сверхпроводниках. 

Данное значение, как объясняют ученые, было удивительным для них по совсем другой причине. Дело в том, что воронки движутся примерно в 50 раз быстрее, чем сам ток внутри сверхпроводника. Пока у физиков нет никаких объяснений тому, что разгоняет воронки и почему они периодически сливаются друг с другом и объединяются в цепочки, что противоречит всем представлениям об их поведении.

Как показывают теоретические расчеты Эмбона и его коллег, 72 тысячи километров в час — не предел скорости для этих квантовых структур. Если сверхпроводник охладить еще сильнее и повысить напряжение в нем, то тогда можно будет разогнать воронки еще больше. Ученые надеются, что дальнейшие наблюдения за этими объектами помогут раскрыть природу этих вихрей и приблизят нас к созданию "комнатных" сверхпроводников и электроники на их базе.

Источник

Древнее столкновение с массивным астероидом может объяснить топографию Марса

Происхождение и природа Марса остаются для нас большой тайной. Поверхность Красной планеты отчетливо разделена на два полушария с разными типами местности: гладкими равнинами на севере и усыпанного кратерами нагорья на юге. Кроме того, Марс сопровождают два небольших спутника, имеющих весьма необычные формы – Фобос и Деймос.

В новом исследовании, проведенном научной группой, возглавляемой профессором Колорадского университета в Боулдере, США, Стивеном Можисом (Stephen Mojzsis), предполагается, что все эти особенности Красной планеты могут быть объяснены при помощи гипотезы древнего гигантского столкновения с астероидом. Этот астероид – размером примерно с Цереру, являющуюся крупнейшим астероидом Главного астероидного пояса – врезался в Марс, оторвав кусок материала от северного полушария планеты и оставив следы в виде элементов-металлов в недрах Красной планеты. Столкновение также привело к формированию кольца обломков вокруг Марса, из которого в дальнейшем сформировались Фобос и Деймос.

Гипотеза гигантского столкновения астероида с Марсом отнюдь не нова, однако в последнее время ученые все чаще получают новые свидетельства в ее пользу. Можис и его команда в своей работе, проанализировав химический состав марсианских метеоритов, обратили внимание на повышенное содержание металлов платиновой группы – таких как платина, осмий и иридий – в мантии планеты. Предположив, что эти элементы могли быть занесены на планету с астероидами и проанализировав наиболее вероятные сценарии столкновений Марса с астероидами разных размеров, исследователи пришли к выводу, что наиболее вероятным является сценарий, включающий столкновение с массивным астероидом, произошедшее 4,43 миллиарда лет назад, с последующей бомбардировкой поверхности планеты менее крупными космическими камнями. Согласно этой модели диаметр гигантского астероида составлял не менее 1200 километров.

В настоящее время авторы работы планируют более подробно изучить химический состав образцов марсианских метеоритов, имеющихся в их распоряжении, в попытке найти дальнейшие подтверждения своей гипотезы.

Исследование появилось в журнале Geophysical Research Letters.

Источник

Обнаружены следы древних столкновений, сформировавших структуру Млечного пути

Команда кафедры физики и астрономии Университета Кентукки, США, наблюдала следы древних столкновений, которые, предположительно, могли формировать структуру нашей галактики Млечный путь.

В этом новом исследовании группа ученых во главе с Деборой Фергюсон (Deborah Ferguson) представляет результаты наблюдений, указывающие на наличие асимметричных волн в галактическом диске Млечного пути – который долгое время считался однородным. Используя данные, собранные при помощи Слоуновского цифрового обзора неба, Фергюсон и ее коллеги проанализировали пространственное распределение 3,6 миллиона звезд и обнаружили волны, которые подтверждают результаты, полученные этими же авторами в предыдущем исследовании. Эти результаты могут быть интерпретированы как свидетельства древних столкновений, испытываемых нашей Галактикой, включая возможное столкновение с карликовой галактикой Стрелец, произошедшее примерно 0,85 миллиарда лет назад.

Такие столкновения могли привести к возникновению асимметрии в галактическом диске Млечного пути, считают авторы. В предыдущей работе этой команды в нашей Галактике были обнаружены неоднородности, напоминающие волны и наблюдаемые в плоскости, перпендикулярной плоскости галактического диска - так называемые «вертикальные» волны. В новой работе Фергюсон и сотрудники подтверждают на более крупном наборе звезд эту открытую ранее асимметрию в вертикальном направлении, а также обнаруживают аналогичную асимметрию также и в плоскости галактического диска.

Работа опубликована в журнале Astrophysical Journal.

Источник

Обнаружен радиосигнал, возможно, исходящий от потенциальной «звезды пришельцев»

Вот уже больше пятидесяти лет множество астрономов со всего мира, анализируя различные радиосигналы, которые удается уловить из каких бы то ни было источников в галактике, занимаются поиском внеземного разума и инопланетной жизни. Хоть и по сей день ни одна из их попыток не принесла положительного результата, но все же по мнению участников проекта SETI - Института по поиску внеземных цивилизаций, фортуна скоро «улыбнется» человеку в этом деле, в течение ближайшей пары десятилетий.

Один единственный след, на который наткнулись астрономы SETI за все это время был зафиксированный радиотелескопом «Большое ухо» в 1977 году в созвездии Стрельца «сигнал Wow!». Случай был единичный, повторно уловить его так и не представилось возможным, поэтому со временем, ученые начали склоняться к выводу, что это были лишь отразившиеся от летающих фрагментов космического мусора радиоволны с Земли.

Пуэрто-риканская команда астрономов во главе с Абелем Мендесом являются участниками инициативного проекта «Red Dot», которые занимаются поиском планет у красных карликов, наподобие не так давно обнаруженных «аналогов» Земли у звезды TRAPPIST-1. Если наблюдаются изменения в свечении самых близкорасположенных к нашей планете светил, Мендес вместе с коллегами приступают к поиску следов движущихся по их диску планет и исследуют их химическую составляющую, а так же физические характеристики.

Буквально два месяца назад, в процессе таких наблюдений, для которых ученые решили воспользоваться астрономической обсерваторией «Аресибо», в поведении звезды GJ 447 была замечена необычная странность. Несопоставимый ни с одним из естественных «земных» типов радиоволн и радиопомех, от этого источника исходил какой-то непрерывно повторяющийся радиосигнал.

Породить его могли либо некие вспышки на поверхности светила, или же он мог образоваться в результате каких-то процессов, происходящих в открытом космическом пространстве между красным карликом и Землей.

Сегодня команда Мендеса еще раз проводила аналогичные наблюдения за звездой GJ 447. Он рассказал, что собранной информации и данных вполне хватит для того, чтобы подтвердить, что этот радиосигнал был послан какой-то внеземной цивилизацией, или же доказать его происхождение от какого-либо рукотворного объекта или спутника в околоземном пространстве.

Источник

Открыта одна из наиболее ярких известных науке галактик

Благодаря увеличенному изображению, полученному при помощи гравитационной линзы и телескопа Gran Telescopio CANARIAS, команда исследователей открыла одну из самых ярких галактик, существовавших в ту эпоху, когда возраст нашей Вселенной составлял всего лишь 20 процентов от ее текущего возраста.

Согласно Общей теории относительности Эйнштейна, когда луч света проходит вблизи очень массивного объекта, то гравитация этого объекта притягивает фотоны и отклоняет их от исходной траектории. Этот феномен, известный как гравитационное линзирование, можно сравнить с эффектом линзирования оптического излучения, так как он тоже позволяет получить увеличенное изображение удаленного объекта.

Используя этот эффект, команда исследователей из Канарского института астрофизики, Испания, под руководством Анастасио Диаз-Санчеса (Anastasio Díaz-Sánches) из Политехнического университета Картахены открыла очень далекую галактику, расположенную на расстоянии примерно 10 миллионов световых лет от Земли, светимость которой примерно в 1000 раз превышает светимость Млечного пути. Эта галактика является самой яркой галактикой субмиллиметрового диапазона. Для наблюдений этой галактики исследователи использовали телескоп Gran Telescopio CANARIAS, расположенный в обсерватории Роке-де-лос-Мучачос, остров Ла-Пальма, Канарский архипелаг.

«Благодаря этой гравитационной линзе, представляющей собой скопление галактик, расположенное на пути между нами и этой далекой галактикой, галактика кажется в 11 раз крупнее и ярче, чем на самом деле, и предстает перед нами одновременно в нескольких местах на снимке (отмечены стрелками), вдоль дуги окружности с центром в наиболее плотной части скопления галактик – формируя структуру, известную как «Кольцо Эйнштейна».

Эта галактика примечательна тем, что скорость звездообразования в ней составляет примерно 1000 солнечных масс в год, что в 500 раз выше, по сравнению со скоростью звездообразования Млечного пути, для которого она составляет всего лишь порядка двух масс Солнца в год. Следующим этапом своего исследования авторы видят изучение молекулярной структуры этой галактики.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.

Источник

Соединение Марса и Солнца помешает передавать команды марсианским аппаратам

В этом месяце в результате движения планет Марс окажется прямо позади Солнца, если смотреть с Земли, что приведет к ухудшению связи с марсианскими аппаратами.

НАСА приостановит передачу команд на три американских марсианских орбитальных аппарата и два ровера в период с 22 июля и до 1 августа.

«Из соображений осторожности мы не будем передавать команды на наши марсианские исследовательские станции в течение этого периода, поскольку мы ожидаем существенного ухудшения качества связи, и мы не хотим, чтобы один из наших аппаратов начал выполнение команды, код которой при передаче информации был поврежден», - сказал Чад Эдвардс (Chad Edwards), менеджер подразделения Mars Relay Network Office Лаборатории реактивного движения НАСА.

Данные с Марса на Землю тем временем будут продолжать поступать, хотя ученые ожидают, что часть файлов может оказаться поврежденной, однако в этом случае проблема будет решена повторной передачей данных. В случае отправки команды с Земли на исполнение марсианским аппаратом повторная отправка неверно переданной команды могла бы уже «опоздать», поскольку аппарат мог бы исполнить к тому времени первичную, некорректную команду.

Если смотреть с Земли, Марс периодически проходит рядом с Солнцем по небу, формируя конфигурацию, называемую «соединением Марса и Солнца». Период возникновения такой конфигурации составляет 26 месяцев.

Источник

Астрономы раскрывают секреты вращения галактик

Астрономам уже давно известен тот факт, что угловой момент (рассчитанный на единицу массы), характеризующий вращение спиральных галактик, примерно в 5 раз превосходит угловой момент, характеризующий вращение эллиптических галактик. Но что является причиной такого резкого различия? В новом исследовании группа ученых, возглавляемая ДжингДжинг Ши (JingJing Shi), докторантом международного научного института СИССА, Италия, подробно проанализировала этот вопрос.

В этом исследовании ученые показывают, что в эллиптических галактиках всего лишь примерно 40 процентов свободного газа падает на центральную область. Этот газ, стимулирующий процессы звездообразования, характеризуется довольно низким угловым моментом. В то же время условия в спиральных галактиках существенно отличаются – здесь большая часть газа, идущего на формирование звезд, обладает существенно более высоким значением углового момента. Исследователи связывают такое различие между значениями угловых моментов в галактиках разного типа с различиями в историях формирования таких галактик. Большая часть звезд в эллиптических галактиках формируется в результате быстрого коллапса, при котором происходит рассеяние углового момента. Этот процесс, по всей видимости, завершается довольно рано в истории галактики, чему способствуют взрывы сверхновых, звездные ветра, а также, возможно, даже выбросы со стороны центральной сверхмассивной черной дыры. В случае же спиральных галактик газ падает медленно, сохраняя свой угловой момент, и звезды в них формируются тоже медленно, на протяжении почти всей истории существования галактики.

«До недавнего времени в существующей парадигме формирования и эволюции галактик предполагалось, что эллиптические галактики формируются в результате слияния галактических дисков в далекой части Вселенной. С этой точки зрения, их невысокий угловой момент, предположительно, был обусловлен диссипативными процессами, протекающими при таких слияниях, - указывают исследователи. – Недавние результаты наблюдений, проводимых при помощи космических обсерваторий нового поколения, таких как «Гершель» (Herschel), а также наземных обсерваторий-интерферометров, таких как радиообсерватория ALMA, вызвали ряд вопросов к этой парадигме и побудили нас искать альтернативные подходы к решению вопроса о возникновении у галактик углового момента».

Исследование вышло в журнале Astrophysical Journal.

Источник

Физики из России и США создали первый 51-кубитный квантовый компьютер

МОСКВА, 14 июл — РИА Новости.  Российские и американские ученые, работающие в Гарварде, создали и проверили первый в мире квантовый компьютер, состоящий из 51 кубита. Устройство пока является самой сложной вычислительной системой такого рода, заявил профессор Гарвардского университета, сооснователь Российского квантового центра (РКЦ) Михаил Лукин.

Физик сообщил об этом, выступая с докладом на Международной конференции по квантовым технологиям ICQT-2017, которая проводится под эгидой РКЦ в Москве. Это достижение позволило группе Лукина стать лидером в гонке по созданию полноценного квантового компьютера, которая неофициально проходит уже несколько лет между несколькими группами ведущих физиков мира.

Квантовые компьютеры представляют собой особые вычислительные устройства, чья мощность растет экспоненциальным образом благодаря использованию законов квантовой механики в их работе. Все подобные устройства состоят из кубитов — ячеек памяти и одновременно примитивных вычислительных модулей, способных хранить в себе спектр значений между нулем и единицей.

Сегодня существует два основных подхода к разработке подобных устройств — классический и адиабатический. Сторонники первого из них пытаются создать универсальный квантовый компьютер, кубиты в котором подчинялись бы тем правилам, по которым работают обычные цифровые устройства. Работа с подобным вычислительным устройством в идеале не будет сильно отличаться от того, как инженеры и программисты управляют обычными компьютерами. Адиабатический компьютер проще создать, но он ближе по принципам своей работы к аналоговым компьютерам начала XX века, а не к цифровым устройствам современности.

В прошлом году сразу несколько команд ученых и инженеров из США, Австралии и ряда европейских стран заявляли о том, что они близки к созданию подобной машины. Лидером в этой неформальной гонке считалась команда Джона Мартиниса из компании Google, разрабатывающая необычный "гибридный" вариант универсального квантового вычислителя, сочетающего в себе элементы аналогового и цифрового подхода к таким расчетам.

Лукин и его коллеги по РКЦ и Гарварду обошли группу Мартиниса, которая, как рассказал Мартинис РИА Новости, сейчас работает над созданием 22-кубитной вычислительной машины, используя не сверхпроводники, как ученые из Google, а экзотические "холодные атомы".

Как обнаружили российские и американские ученые, набор атомов, удерживаемых внутри специальных лазерных "клеток" и охлажденных до сверхнизких температур, можно использовать в качестве кубитов квантового компьютера, сохраняющих стабильность работы при достаточно широком наборе условий. Это позволило физикам создать пока самый большой квантовый вычислитель из 51 кубита.

Используя набор подобных кубитов, команда Лукина уже решила несколько физических задач, чрезвычайно сложных для моделирования при помощи "классических" суперкомпьютеров. К примеру, российские и американские ученые смогли просчитать то, как ведет себя большое облако частиц, связанных между собой, обнаружить ранее неизвестные эффекты, возникающие внутри него. Оказалось, что при затухании возбуждения в системе могут остаться и удерживаться фактически бесконечно некоторые типы колебаний, о чем раньше ученые не подозревали.

Для проверки результатов этих вычислений Лукину и его коллегам пришлось разработать специальный алгоритм, который позволил провести аналогичные расчеты в очень грубом виде на обычных компьютерах. Результаты в целом совпали, это подтвердило, что 51-кубитная система ученых из Гарварда работает на практике.

В ближайшее время ученые намерены продолжить эксперименты с квантовым компьютером. Лукин не исключает, что его команда попытается запустить на нем знаменитый квантовый алгоритм Шора, который позволяет взломать большинство существующих систем шифрования на базе алгоритма RSA. По словам Лукина, статья с первыми результатами работы квантового компьютера уже была принята к публикации в одном из рецензируемых научных журналов.

Источник