Рус Eng
Новости науки
Давно стоящий перед астрономией вопрос состоит в следующем: как и когда появились и выросли сверхмассивные черные дыры в ранней Вселенной? В новом исследовании, в котором были использованы данные, полученные при помощи Слоуновского цифрового обзора неба (Sloan Digital Sky Survey, SDSS), указывается, что ответ на этот вопрос связан с пониманием механизмов поглощения черными дырами промежуточных масс материи в первый миллиард лет после Большого взрыва.
Астрономы определили, что Большой взрыв произошел примерно 13,8 миллиарда лет назад, а кроме того при помощи SDSS были получены данные, указывающие на существование сверхмассивных черных дыр массами порядка одного миллиарда масс Солнца примерно 12,8 миллиарда лет назад, то есть через один миллиард лет после Большого взрыва. Тем не менее, до сих пор ученые не смогли обнаружить признаки, указывающие на присутствие этих «растущих» гигантских черных дыр.
«Сверхмассивные черные дыры сформировались не в один момент – им необходимо было поглотить большие количества материи, и этот процесс требует определенного времени, - сказала главный автор нового исследования Эдвиж Пеццули (Edwige Pezzulli), докторант Римского университета, Италия, и участник проекта FIRST, финансируемого Европейским исследовательским советом. – Мы пытаемся понять, как эти черные дыры могли расти так незаметно, что признаки этого процесса мы не наблюдали до сих пор».
При падении материи на черную дыру, происходит разогрев материи и излучение больших количеств энергии, в том числе в рентгеновском диапазоне. Однако рентгеновская космическая обсерватория НАСА «Чандра», наблюдающая небо в рентгеновском диапазоне уже в течение многих лет, не обнаружила ни одного источника, соответствующего характеристикам черной дыры промежуточных масс.
Согласно новым находкам Пеццули и ее команды, основанным на сравнении теоретических моделей роста черных дыр с оптическими данными, полученными при помощи обзора неба SDSS, и рентгеновскими данными, полученными при помощи «Чандры», решение проблемы отсутствия видимых признаков наличия черных дыр промежуточных масс состоит в том, что эпоха роста черных дыр началась внезапно и продолжалась в течение лишь незначительного промежутка времени.
Исследование вышло в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Долгое время просуществовавшее на поверхности Марса озеро обеспечивало стабильные физические условия, которые существенно различались при переходе от одной части озера к другой, согласно новому анализу находок ровера НАСА Curiosity, сделанных за последние 3,5 года этой миссии. В то время как в предыдущих исследованиях сообщалось об открытии факта существования озера на поверхности Марса в кратере Гейл более чем 3 миллиарда лет назад, в новом исследовании определяются химические условия, поддерживавшиеся в озере, и при помощи научных инструментов Curiosity устанавливается, что озеро имело слоистую структуру.
Стратифицированные, или слоистые водоемы демонстрируют химические или физические различия между глубоководной и мелководной частями. В озере, находившемся в кратере Гейл, мелководный слой был богаче окислителями, чем глубоководный слой.
«Мы узнаем, что в некоторых частях озера и в некоторые периоды времени в воде находились повышенные количества кислорода, - сказал Роджер Виенс (Roger Wiens), планетолог из Лос-Аламосской национальной лаборатории США и один из соавторов нового исследования. – Это имеет большое значение, поскольку влияет на состав минералов, отлагающихся в осадочном слое, а также потому, что кислород очень важен для жизни».
«Эти очень различные условия совместно поддерживались в одном и том же озере, - сказал Джоэл Гуровиц (Joel Hurowitz) из Университета штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук, главный автор нового исследования. – Такой тип стратификации по окислительному потенциалу среды широко распространен в земных озерах, однако теперь мы наблюдаем его и на Марсе. Разнообразие условия в марсианских озерах дает больше возможностей для существования различных видов микробов».
Исследование вышло в журнале Science.
Новый инструмент для астрономов-любителей, впервые представленный общественности ранее в этом году, поможет открывать новые миры, прячущиеся в дальних уголках нашей Солнечной системы. Этот инструмент уже позволил совершить одно удивительное открытие: с его помощью был обнаружен коричневый карлик, расположенный на расстоянии чуть более 100 световых лет от Земли. Лишь спустя шесть суток после запуска веб-сайта проекта Backyard Worlds: Planet 9 в феврале, четыре независимых астронома-любителя сообщили научной команде проекта о любопытном объекте, присутствие которого с того времени было подтверждено при помощи инфракрасного телескопа.
Проект Backyard Worlds позволяет любому человеку, имеющему компьютер и связь с Интернетом, просматривать и сравнивать между собой снимки, сделанные при помощи космического аппарата Wide Field Infrared Survey Explorer (WISE). Если объект расположен относительно недалеко от Земли, то он будет «прыгать» на серии последовательных снимках одного же участка неба. До настоящего времени участники проекта классифицировали уже более 4 миллионов космических объектов.
Спустя несколько дней после запуска веб-сайта Backyard Worlds, произошедшего в феврале, Боб Флетчер (Bob Fletcher), учитель из Тасмании, обнаружил очень тусклый движущийся объект на снимках, сделанных при помощи миссии WISE. Вскоре подтверждения присутствия этого объекта поступили от других астрономов-любителей из России, Сербии и США. После первичного исследования, проведенного научной командой проекта Backyard Worlds во главе с Джеки Фахерти (Jackie Faherty) с кафедры астрофизики Американского музея естественной истории, было получено время для наблюдений этого объекта при помощи телескопа Infrared Telescope Facility, расположенного на Гавайях. При помощи этого инструмента команда Фахерти подтвердила, что обнаруженный объект является коричневым карликом, температура которого лишь на несколько сотен градусов превышает температуру Юпитера. Ранее этот объект ускользал от телескопов, совершающих обзоры неба, из-за того, что является чрезвычайно тусклым, сообщают исследователи.
Работа опубликована в журнале Astrophysical Journal.
Гравитационно-волновая обсерватория Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) произвела третье по счету обнаружение гравитационных волн, ряби пространства и времени, продемонстрировав таким образом, что новый путь в астрономии надежно проложен и со временем становится все шире. Так же, как и в случае двух предыдущих обнаружений, эти волны были сгенерированы двумя черными дырами, сливающимися воедино с образованием более крупной по размерам черной дыры.
Эта вновь обнаруженная черная дыра, сформировавшаяся при столкновении, имеет массу порядка 49 масс Солнца. Это ставит её по массе в ряду между черными дырами, обнаруженными обсерваторией LIGO прежде, массы которых составляют соответственно 62 (первое обнаружение) и 21 (второе обнаружение) массу Солнца.
«У нас есть новые подтверждения существования черных дыр звездных масс, масса которых превышает 20 солнечных масс – объектов, о существовании которых нам не было известно до обнаружения их при помощи обсерватории LIGO», - сказал Дэвид Шумэйкер (David Shoemaker) из Массачусетского технологического института, США, недавно избранный на роль представителя научной организации LIGO Scientific Collaboration (LSC), включающей более чем 1000 ученых со всего мира. Совместно с коллаборацией LSC работу в рамках проекта LIGO ведет европейская организация Virgo Collaboration.
Обсерватория LIGO произвела первое обнаружение гравитационных волн в сентябре 2015 г., и с тех пор оборудование обсерватории было усовершенствовано в рамках программы под названием Advanced LIGO. Второе обнаружение состоялось в декабре 2015 г. Третье обнаружение, получившее название GW170104, состоялось 4 января 2017 г. В отличие от двух предыдущих обнаружений, в которых черные дыры располагались относительно недалеко от нашей Галактики (на расстояниях 1,3 и 1,4 миллиарда световых лет соответственно), эта, последняя пара черных дыр располагается значительно дальше от нас, на расстоянии порядка 3 миллиардов световых лет.
Эти новые наблюдения также позволили сделать предположение о направлениях собственного вращения черных дыр. По полученным обсерваторией LIGO в ходе последнего обнаружения данным ученые смогли рассчитать, что направления собственного вращения двух объединяющихся черных дыр, скорее всего, не совпадают. Это может говорить о том, что система этих черных дыр образовалась в результате соединения уже «готовых» черных дыр, например, в тесном звездном скоплении, а не в результате эволюции системы из двух звезд.
Исследование вышло в журнале Physical Review Letters; главный автор работы Б.П. Аббот (B. P. Abbott).
Физики коллаборации LIGO (Laser Interferometric Gravitational Observatory) в третий раз зафиксировали возмущение пространства-времени — гравитационные волны. Соответствующее исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, о нем сообщает Массачусетский технологический институт (США).
Гравитационные волны, как показали ученые, возникли в результате слияния двух черных дыр, которые были в 31 и 19 раз тяжелее Солнца. Образовавшийся объект оказался массивнее ближайшего к Земле светила в 49 раз. Разница между исходными массами черных дыр и вновь возникшим объектом отвечает энергии, которая высвободилась в виде волн пространства-времени.
Слияние черных дыр (событие GW170104) произошло на расстоянии трех миллиардов световых лет от Земли, сигнал от события коллаборация зафиксировала 30 ноября 2016 года.
Третью регистрацию гравитационных волн от первых двух отличает тот факт, что, скорее всего, оси вращения столкнувшихся черных дыр были наклонены друг к другу. Специалистам не удалось оценить величину эффекта, ученые надеются представить подобные измерения позднее, набрав достаточную для этого статистику наблюдений.
Первый раз гравитационные волны были обнаружены 14 сентября 2015 года, второй — 26 декабря 2015-го. Новый этап работы программы получил название Advanced LIGO. Существование гравитационных волн предсказывается общей теорией относительности и еще раз подтверждает ее справедливость.
Обсерватория LIGO финансируется Национальным научным фондом США и построена по предложенной в 1980 году инициативе американских физиков Кипа Торна и Рональда Дривера. Создание установки оценивается в 370 миллионов долларов. Исследования осуществляются в рамках одноименной коллаборации более чем тысячью ученых из США и 14 других стран, включая Россию.
Ученые уже давно пытались объяснить происхождение таинственного, обширного и аномально холодного участка на небе. В 2015 г. они, как будто, приблизились к пониманию этого феномена, так как одно из исследований показало наличие «сверхпустоты», в которой плотность упаковки галактик существенно ниже, по сравнению со средним значением по Вселенной. Однако другими исследованиями этот результат подтвержден не был.
Сегодня в новом исследовании, проведенном международной группой ученых под руководством сотрудников Даремского университета, Великобритания, показано, что теория сверхпустот не подтверждается наблюдениями. Авторы рассчитывают плотность распределения галактик по результатам обзора неба GAMA, проведенного при помощи Англо-Австралийского телескопа, в области, предположительно являющейся «сверхпустотой», и, сравнивая её со средней плотностью распределения галактик во Вселенной, получают абсолютно идентичные значения. Такой результат позволяет строить предположения об ином происхождении холодного пятна, которое может оказаться даже следом от столкновения с параллельной Вселенной, как считают некоторые ученые.
Это холодное пятно наблюдается на картах «реликтового излучения», фонового свечения Вселенной, оставшегося со времен Большого взрыва. Это фоновое излучение представляет собой картину того, как выглядела наша Вселенная через 380000 лет после Большого взрыва. Реликтовое излучение довольно однородно, величина флуктуаций величины его температуры не превышает 1/10000, однако в нем выделяется область площадью примерно 5 градусов, температура которого ниже в среднем на 1/18000. Такое холодное пятно поддается объяснению, исходя из текущих космологических моделей, только в том случае, если его площадь не превышает одного градуса. Таким образом, в настоящее время вопрос об истинном происхождении холодного пятна на карте реликтового излучения Вселенной продолжает оставаться открытым.
Исследование представлено к публикации в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society; главный автор Руари Маккензи (Ruari Mackenzie).
МОСКВА, 31 мая – РИА Новости. Физики из России и Финляндии создали новый тип кремниевых наночастиц, которые можно одновременно использовать и для уничтожения раковых опухолей путем их нагрева до сверхвысоких температур, и для замера температур внутри организма, говорится в статье, опубликованной в журнале Nano Letters.
"В перспективе такие наносистемы позволят адресно убивать раковые клетки с помощью нагрева, а контроль температуры в реальном времени спасет здоровые клетки от неконтролируемого перегрева", – рассказывает Сергей Макаров из университета ИТМО, рассказывая о преимуществах кремниевых наночастиц.
В последние годы ученые создали несколько принципиально новых методов лечения рака, опирающихся на различные органические или неорганические наночастицы. В некоторых случаях наночастицы сами по себе служат средством для удаления опухоли, выступая в качестве своеобразной "мишени", на которую наводятся или иммунные клетки, или излучение лазера, нагревающее частицы и сжигающее клетки.
Как добавляет Георгий Зограф, ведущий автора статьи и коллега Макарова по ИТМО, сегодня большинство ученых использует для этих целей наночастицы золота и других металлов, хорошо поглощающие свет и инфракрасное излучение и преобразующие его в тепло.
У всех них есть один общий недостаток – температуру этих "наногранат" фактически невоможно измерить по тому, как изменяется их излучение. Поэтому подобные наночастицы, несмотря на высокую эффективность их работы, могут уничтожать не только рак, но и соседние здоровые клетки, что мешает их повсеместному применению. Кроме того, наночастицы многих металлов токсичны и опасны для самих клеток, что также налагает ограничения на их работу.
Кремниевые наночастицы, как рассказывают ученые, лишены и той, и другой проблемы – спектр их излучения меняется при нагреве, а сами частицы легко разлагаются организмом. С другой стороны, физики достаточно давно считали, что кремниевые наночастицы невозможно использовать в качестве подобных тепловых "гранат", так как они поглощают энергию света гораздо хуже, чем кусочки золота и других металлов.
Как показали опыты, проведенные российскими и финскими физиками, это на самом деле не так. Им удалось разогреть кремниевые наночастицы до температуры в 900 градусов Цельсия, облучая их красным или инфракрасным лазером, подобным тому, который есть в CD-проигрывателях, и при этом очень точно регистрировать изменения в нагреве микроскопических сфер вплоть до температуры их плавления.
Что интересно, кремниевые наносферы оказались примерно в четыре раза более эффективными поглотителями энергии света, чем наночастицы золота, что позволяет их использовать для столь же эффективной борьбы с раком, снизив при этом мощность лазера. Это дополнительно защитит здоровые ткани от повреждений или сделает терапию рака более надежной благодаря возможности гибко управлять температурой нагрева частиц, меняя длину волны лазера.
Помимо борьбы с раком, подобные наночастицы, как отмечают ученые, могут применяться и для других целей – к примеру, для ускорения химических реакций, в качестве датчиков температуры или составляющего элемента других наноустройств.
После обнаружения необычных песчаных отложений марсоходом Curiosity на горе Шарп, ученые предположили, что на Марсе жидкая вода существовала намного дольше, чем считалось ранее. Известно, что кратер Гейл в «прошлой жизни» был озером, вода из которого даже была пригодна для питья. Но это не дает точно определить, долго ли просуществовала в нем жизнь. Эта находка марсохода дает возможность предположить, что жизнь на красной планете еще продолжала существовать после полного испарения озера - в значительных запасах влаги в марсианской почве.
Из изученных образцов «каменной пыли», добытых марсоходом путем бурения отверстия в плоском камне (с присвоенным именем «Джон Кляйн») в феврале 2013 года, было выяснено, что условия древнего Марса были весьма благоприятными, чтобы там существовали микроорганизмы. А в 2015-ом, руководящий миссией Curiosity - Джон Гротцингер (John Grotzinger), доказал, что на дне пересохшего озера в течение сотен тысяч лет продолжали существовать «постоянные» водоемы, в которых гипотетически, могла зародиться жизнь.
После, Йенс Фрайденванг (Jens Frydenvang) из университета Копенгагена (Дания), при рассматривании фотографий, полученных ровером у вершины горы Шарп, в так называемом месте «плато Науклуфт», выяснил о возможности существования воды в кратере Гейл намного дольше, чем предполагала команда Гротцингера. Они заметили, что скалы были в каких-то необычных расселинах, заполненные неким белым материалом, похожим на осадочную породу водного происхождения. Так как считалось, что формирование плато происходило в «безводную» эпоху Марса, из-за этого научная команда марсохода решила начать детальное изучение состава содержимого обнаруженных прожилок с помощью лазерной пушки ChemIn и спектрометра APXS.
Застывшей в расселинах массой оказался мелкий песок, который, по мнению ученых «принесла» в них вода, временами заполнявшая почвы и трещины в кратере Гейл, когда существование «постоянных» озер Марс уже не мог поддерживать. Подобные песчаные залежи, были потом обнаружены практически на всем плато Науклуфт, а так же в наиболее возвышенных регионах горы Шарп. Это доказывает наличие жидкой воды на Марсе на протяжении многих лет, пусть в том или ином виде, даже после пересыхания всех океанов и других водоемов красной планеты. И тем самым, существование жизни на Марсе могло продолжаться на протяжении еще очень долгого времени, а не только в течение того миллиарда лет, «выделенного» ему планетологами и геологами.
МОСКВА, 31 мая – РИА Новости. Ученые Дальневосточного федерального университета и Дальневосточного отделения Российской академии наук обнаружили новое свойство вихревых лазерных импульсов создавать металлические наноиглы. Выявленный эффект может расширить возможности лазерной печати, позволит создавать принципиально новые наноструктуры с помощью лазерных импульсов. Результаты исследования опубликованы в серии статей в авторитетных научных журналах Optics Express, Applied Physics Letters, ACS Applied Materials and Interfaces.
Как сообщил научный сотрудник кафедры теоретической и ядерной физики Школы естественных наук ДВФУ Александр Кучмижак, группой ученых ДВФУ и ДВО РАН проведена серия экспериментов по микроскопической печати на металлических пленках из золота и серебра оптическими вихрями — особыми лазерными импульсами. Под воздействием лазера на поверхности пленок появлялись конусообразные формы с размером у основания менее 1 микрона и толщиной "острия" от 10 до 20 нанометров.
При этом получившиеся металлические наноконусы оказались закрученными в направлении вращения облучающего их оптического вихря.
"Оптический вихрь — один из наиболее интересных видов лазерных пучков. Особенность в том, что его волновой фронт при распространении в пространстве вращается подобно сверлу. При воздействии на металлическую пленку он плавит ее в точке импульса и вытягивает из нее микроскопическую иглу, закрученную в направлении вращения вихря. Изучению физических свойств этого процесса мы посвятили специальное исследование", — рассказал Александр Кучмижак.
Самыми лучшими умами современного человечества на сегодняшний день овладела идея о колонизации Марса. Эта тема привела к образованию Международного марсианского общества, в котором уже принимают участие представители 50-ти стран со всего мира, практически 6000 человек. На добровольной основе, эти люди живут в смоделированных условиях колонизации Марса в пустыне, штат Юта. Их жизнь протекает в специально оборудованных «железных юртах», а наружу они выходят, только надев скафандры.
На канадском острове Девон существует и вторая подобная станция, она находится за Полярным кругом в кратере Хаугтон. Это место было выбрано благодаря его геологическим и ледниковым особенностям, которые оказались очень схожими с условиями на Марсе, к тому же днем температура на острове подобна температуре в летний «марсианский» период.
По расчетам, представленным основателем компании SpaceX – Илоном Маск, один марсианский корабль вмещает в себя 200 человек, необходимое количество перелетов 10 тысяч, а доставка полезного груза до места назначения обойдется 140 000 долларов за 1 тонну. Исходя из приведенных «цифр» вопрос о колонизации Марса встал ребром. Достаточным ли будет использование имеющихся современных технологий для создания полноценной автономной колонии на Марсе, где для первопроходцев будут обеспечены подобающие условия. Разъяснением сложившейся ситуации занялись участники программы, занимающиеся имитацией полетов на Марс в ИМБП РАН (Институт медико-биологических проблем РАН).
Александр Смолеевский, научный сотрудник института, а так же участвовавший в программе «Марс-500» с 2010 по 2011 года (провел в замкнутом пространстве 519 дней) прокомментировал это следующим образом. «Моментально» создать автономную колонию сложно. На «первых парах», а это ни одно десятилетие, колонизаторы будут полностью зависимы от поставок с Земли (продовольствие, строительные материалы и запчасти для сложной техники).
Из всех научных экспериментов по моделированию автономной колонии на Земле, с небольшим успехом завершились только два – «Биос-3» (проводился в 70-ые годы) и «Лунный дворец-1» (провели китайцы в 2014 году). Все остальные попытки были неудачными, а самым провальным был эксперимент компании «Space Biosphere Ventures» и миллиардера Эдварда Басса - «Биосфера-2» (проводился в 1991-1994 годах).
Проанализировав полученный опыт Смолеевский отметил, что одним из важных критериев для создания автономной колонии, является ее оснащение специалистами самых разных направлений – врачами, инженерами, техниками и другими. Вторая немаловажная проблема - подбираемые для колонизации участники должны быть совместимы по психотипу. Ну и в-третьих, под серьезными опасениями стоит вопрос поселения женщин в таких колониях. Нет, конечно же, без женской части, это будет просто добровольное «заточение» мужчин на другой планете, но когда колонизируют и мужчины и женщины, о разделении обязанностей по половому признаку не будет идти и речи. Всем придется трудиться физически наравне во время высокой идеи. Никто не запрещает заводить отношения, любовь или даже колонизировать, поэтому будут, только семейные пары, но о деторождении женщинам придется забыть, не исключено, что до конца жизни. Ведь растить только родившегося ребенка в условиях где мало воды, существует опасность бактериологического заражения и нет необходимой атмосферы, невозможно.
Астрономы из Техасского университета в Остине и Гарвардского университета, оба научных учреждения США, подвергли проверке базовый принцип устройства черных дыр, показав в результате, что материя полностью исчезает при втягивании в черную дыру. Это исследование является еще одним тестом для Теории относительности Эйнштейна, который теория успешно выдержала.
Многие ученые согласны с тем, что вокруг черных дыр существует так называемый «горизонт событий», условная поверхность, за границей которой ничто – включая свет – не может покинуть отделяемую этой поверхностью область пространства. Однако, несмотря на широкую популярность представлений о горизонте событий, их существование не является доказанным. В новом исследовании ученые во главе с Паваном Кумаром (Pawan Kumar), профессором астрофизики Техасского университета в Остине, предприняли попытку проверить, существует ли на самом деле горизонт событий черной дыры, за которым материя и энергия коллапсируют в сингулярность, не имеющую поверхности, или же вместо горизонта событий черную дыру окружает твердая, прочная поверхность.
Центральная идея предлагаемой Кумаром и его командой проверки состоит в том, что если вместо горизонта событий черную дыру окружает твердая поверхность, то при падении на черную дыру звезды разбиваются об эту поверхность и, следовательно, среди множества сверхмассивных черных дыр, лежащих в центрах галактик Вселенной, можно встретить некоторое количество черных дыр, вокруг которых будут наблюдаться эти «осколки» звезд.
Для практической реализации своего теста Кумар и коллеги провели поиск по архиву наблюдательных данных телескопа Pan-STARRS, 1,8-метрового телескопа, расположенного на Гавайях, который недавно завершил обзор половины северного неба, выявляя временные изменения яркости источников. Согласно вероятностным расчетам Кумара и его команды временные изменения яркости, соответствующие «разбившейся» о предполагаемую твердую поверхность черной дыры звезде, должны были наблюдаться для этого набора галактик в количестве примерно 10 событий. Однако анализ наблюдательных данных показал полное отсутствие такого рода событий.
В настоящее время команда планирует повторить свой тест в более строгих условиях при помощи более мощного телескопа – 8,4-метрового телескопа Large Synoptic Survey Telescope, строительство которого в настоящее время ведется на территории Чили.
Исследование вышло в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Европейские астрономы сообщают об обнаружении новой внесолнечной планеты, масса которой в несколько раз превышает массу Земли. Эта вновь обнаруженная экзопланета, отнесенная к классу так называемых «суперземель», обращается вокруг близлежащей звезды под названием GJ 625.
«Суперземли» представляют собой планеты, более массивные, по сравнению с Землей, но не превышающие по массе массы Нептуна.
Расположенная на расстоянии всего лишь 21 световой год от нас, звезда GJ 625 представляет собой карлик М-класса (спектрального класса М2), масса и размер которого примерно втрое меньше соответствующих величин для Солнца. Такие звезды представляют большой интерес для поисков землеподобных планет, поскольку каменистые планеты небольшой массы более часто встречаются на орбитах вокруг карликов М-класса, чем вокруг других звезд. Однако обнаружение землеподобной планеты небольшой массы на орбите вокруг звезды небольшой массы представляет собой непростую научную задачу, поскольку сигналы, испускаемые звездой при вращении, имитируют сигналы, указывающие на присутствие планеты.
Недавно команда ученых под руководством Алехандро Суареса Маскарено (Alejandro Suarez Mascareño) из Канарского института астрофизики, преодолев эти трудности за более чем 3,5 года, смогла получить ценную информацию о свойствах планеты, обращающейся вокруг звезды GJ 625. Эти наблюдения были проведены при помощи спектрографа High Accuracy Radial velocity Planet Searcher for the Northern hemisphere (HARPS-N), установленного на телескопе Telescopio Nazionale Galileo, расположенного в обсерватории Роке-де-лос-Мучачос, Канарские острова, Испания.
Эта вновь обнаруженная планета, обозначенная GJ 625 b, имеет минимальную массу порядка 2,8 массы Земли. Эта планета обращается вокруг родительской звезды с периодом 14,6 суток на расстоянии примерно 0,08 астрономических единицы от своего светила.
Результаты измерения радиальной скорости звезды позволили команде прийти к выводу, что GJ 625 b является небольшой суперземлей, расположенной у внутреннего края обитаемой зоны родительской звезды и имеет среднюю температуру поверхности 350 градусов по Цельсию.
Исследование появилось на сервере научных препринтов arxiv.org.
МОСКВА, 29 мая – РИА Новости. Квантовые точки и графен помогли физикам из Испании создать "всевидящую" камеру, способную получать фотографии одновременно в оптическом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Photonics.
"В целом, у наших устройств огромный потенциал. Их можно использовать для самых разных целей, начиная с камер систем безопасности, смартфонов и противопожарных систем и заканчивая системами ночного видения, "зрением" для автомобилей и систем наблюдения за окружающей средой", — Франк Коппенс (Frank Koppens) из Института науки и технологий Барселоны (Испания).
Создание камеры, способной получать картинки в "невидимых" для нас частях электромагнитного спектра, не является чем-то новым для физиков – подобные цифровые устройства, установленные на борту многих спутников и телескопов, появились еще в конце прошлого века. Благодаря им мы каждый день можем видеть новые фотографии галактик, туманностей и прочих объектов, полученных "Чандрой", "Спитцером", "Ферми" и другими космическими обсерваториями.
Проблема, как рассказывает Коппенс, заключается в том, что все эти матрицы изготовлены не из кремния, а из других полупроводников и прочих материалов, производство которых в промышленных масштабах невозможно или крайне дорого. По этой причине современные камеры телефонов и цифровые фотоаппараты не могут получать фотографии в полной темноте или делать ультрафиолетовые фотографии Солнца.
Коппенс и его коллеги решили эту проблему, соединив обычную кремниевую камеру с двумя новыми наноматериалами – графеном, "нобелевским" углеродом, и квантовыми точками из сульфида свинца.
Их камера представляет собой своеобразный "бутерброд" из трех слоев. Первым из них является обычная светочувствительная матрица с разрешением в 388 на 288 пикселей, поверх которой наклеивается пленка из чистого графена, куда, в свою очередь, наносятся квантовые точки. Графен и точки прозрачны для видимого излучения, но они реагируют на инфракрасный и ультрафиолетовый свет и преобразуют его в электрические колебания, "понятные" для матрицы.
"Для изготовления этих матриц не требуется дорогие материалы или сложные методики их выращивания. Наша технология позволяет достаточно дешево и легко создавать их при комнатной температуре, давлении и других параметрах, что заметно снижает цены на производство. Кроме того, эти матрицы легко встраивать в другие кремниевые чипы", — добавляет Стин Гуссенс (Stijn Goossens), коллега Коппенса.
В качестве демонстрации работоспособности этой "всевидящей" камеры ученые получили фотографии ночного неба и показали, что ее можно использовать в качестве устройства ночного видения, не нуждающегося в "подсветке" всех окружающих предметов ИК-излучателем, как современные приборы аналогичного рода. Кроме того, ученые получили снимки различных предметов, подсвеченных ультрафиолетовой лампой, фотографируя их во всех трех диапазонах.
Как отмечают физики, подобные матрицы уже сейчас можно имплантировать в сотовые телефоны и другие виды цифровой техники, значительно расширив их "кругозор" и дав им возможность решать совершенно новые задачи.
25 мая 2017 г. космическая обсерватория НАСА Solar Dynamics Observatory, или SDO, наблюдала частное солнечное затмение в космосе, запечатлев прохождение Луны перед диском Солнца. Транзит Луны проходил в течение примерно одного часа, начавшись в 18:24 GMT и закончившись в 19:17, а доля площади диска Солнца, закрываемая Луной при максимальном покрытии, составила 89 процентов. На представленных здесь снимках, объединенных в анимацию, можно видеть четкий край диска Луны, поскольку у Луны нет атмосферы, «размывающей» наблюдаемые края диска за счет искажения пути проходящего через нее солнечного света.
Хотя край диска Луны выглядит на этих снимках довольно ровным, на самом деле на нем имеется немало зазубрин. Поверхность Луны неровная, морщинистая и усеяна кратерами, долинами и горами. Если всмотреться в представленные здесь снимки повнимательнее, то можно заметить намеки на эти топографические особенности естественного спутника нашей планеты.
Позднее этим летом, 21 августа 2017 г., обсерватория SDO станет свидетелем еще одного лунного транзита, однако Луна при этом будет закрывать лишь небольшую часть диска Солнца. Однако в этот же день на Земле будет наблюдаться полное солнечное затмение – в ходе которого Луна полностью закроет собой диск Солнца. Это затмение будет наблюдаться на поверхности Земли лишь для наблюдателей, находящихся в пределах узкой полосы шириной примерно 100 километров, протянувшейся по территории США от штата Орегон до штата Южная Каролина. В остальной части Северной Америки, а также частично на территории Южной Америки, Африки, Европы и Азии будет наблюдаться лишь частное солнечное затмение. (На большей части территории России это затмение наблюдаться не будет. Лишь на крайнем северо-востоке и Чукотском полуострове можно будет наблюдать частные фазы затмения. – прим. пер.)
При помощи системы, разработанной по контракту с Европейским космическим агентством, греческий проект NELIOTA начал обнаруживать вспышки света, вызываемые падениями небольших камней на поверхность Луны. NELIOTA является первой системой, которая сможет определять температуру этих вспышек.
Частицы размером в несколько миллиметров наблюдаются на небе с частотой несколько раз в час в форме метеоров. Однако число метеоров размером от нескольких дециметров до нескольких метров точно не известно. Эти объекты являются недостаточно крупными, чтобы их можно было наблюдать напрямую при помощи телескопов, поэтому камеры редко запечатлевают их вхождение в земную атмосферу.
Одним из способов определить число этих относительно крупных космических объектов и потенциальную угрозу, которую они могут представлять для Земли, являются наблюдения Луны, а именно, той её части, которая не освещена Солнцем. Когда небольшие астероиды врезаются в поверхность Луны на высокой скорости, наблюдается вспышка света, которую можно заметить с Земли. Принимая для исследуемого астероида скорость и плотность, равными типичным значениям этих величин, исследователи могут оценить размер и массу объекта по яркости вспышки.
В настоящее время в рамках проекта NELIOTA (Near-Earth object Lunar Impacts and Optical TrAnsients), стартовавшего 8 марта 2017 г., проводится новая кампания по изучению этих лунных вспышек.
1,2-метровый телескоп обсерватории разлагает входящий свет на два цвета, которые наблюдаются и записываются со скоростью 30 кадров в секунду при помощи двух современных цифровых камер. Использование двух камер позволяет не только обнаруживать, но и сразу подтверждать возникновение вспышек на поверхности Луны.
В течение последних четырех лет Табета Бойяджиан (Tabetha Boyajian) из Йельского университета совместно с другими астрономами со всей планеты, имеющими возможность работать с самыми большими телескопами в мире, вели свои наблюдения, ожидая очередное потускнение «звезды пришельцев» KIC 8462852. Это позволило бы провести ее спектральный анализ, который поможет определить, что же все-таки заставляет ее «мигать» - либо в этом замешаны астероиды, либо кометы, воздействие планет или все это «дело рук» сверхразвитых инопланетян.
В октябре 2015 года Бойяджиан и ее коллеги, наблюдая необычные флуктуации в яркости звезды, предположили о существовании в ее окрестностях сферы Дайсона, которая была создана сверхразвитой инопланетной цивилизацией. Первой теорией, которая могла объяснить «моргание» звезды, было ее возможное «затмение» роем комет. Однако позже, благодаря Бердли Шеферу – американскому астроному, было обнаружено, что за последнее столетие яркость звезды KIC 8462852 понизилась на 0,16 звездной величины. Это заставило ученых усомниться в своих первых выводах.
Многие скептики вообще отказывались «воспринимать» сам факт потускнения звезды в течение как многих лет, так и короткого времени. В будущем, в процессе исследований ученых, ведущих работу телескопа «Кеплер», и российских астрономов из обсерватории на Пулковской горе, подтвердилось падение яркости этого светила. По результатам прошлой недели, на протяжении нескольких часов, она снова снизилась на 2%.
Когда случилось первое потускнение, по факту это явление астрономы обнаружили случайно, поэтому и не были готовы приступить к немедленным наблюдениям и выяснить причину этого события. Исходя из этого опыта, ученые подготовились – была организована кампания на платформе Kickstarter.
Всестороннее изучение последнего «майского» потускнения KIC 8462852 позволяет предположить, что эти «мигания» звезды случаются в тот момент, когда некий объект с ее орбиты совершает один оборот вокруг нее, приблизительно за 750-780 дней. Данная периодичность понижения яркости совпадает и с зафиксированной телескопом «Кеплер». Совокупность этих двух подтверждений кардинально снижает вероятность того, что свет звезды может загораживать какой-то периодический объект внутри Солнечной системы – звезда или другое небесное тело, расположенное на пути между KIC 8462852 и Солнца. Для исключения этой возможности ученые сейчас наблюдают, каким образом тускнеют соседние звезды.
Другую теорию выдвинул планетолог из Колумбийского университета Дэвид Киппинг (David Kipping). Он предположил, что «мигание» звезды с такой периодичностью может быть связано с тем, что ее загораживает гигантский объект, размер которого для этого должен быть, как пять Юпитеров, поэтому это не может быть планета, под эти габариты подходят красные карлики и другие звезды. Следы этого объекта в инфракрасном диапазоне зафиксировал орбитальный телескоп «Спитцер». Но, за последний год, под наблюдения Бойяджиан и ее коллег, они не попадали. Тем более, если бы это было так, тогда невозможно было бы наличие большого количества астероидов и комет на таком расстоянии от звезды.
По мнению Фернандо Баллестерос (Fernando Ballesteros) из Испанского университета в Валенсии, разгадка может скрываться в газопылевых кольцах гигантских планет. Была отмечена некая «тройная» характерность потускнения KIC 8462852. Сначала слабый спад яркости, затем сильный, затем снова слабый. Это навеяло идею того, каким мы бы видели Солнце, глядя на него с точки за орбитой Сатурна, прославившегося главным «властелином колец» Солнечной Системы.
Имея KIC 8462852 подобный «Сатурн», его кольца отражали бы свет звезды под углом относительно «взгляду зрителей» с описанной точки. Так, когда такой «Сатурн» будет двигаться по диску светила, он и будет вызывать заметное снижение его яркости. А небольшие «мерцания» вызывали бы троянские астероиды, «хвостом» идущие на определенном расстоянии за планетой-гигантом и перед ней.
Но и для этой теории нашлись свои скептические взгляды. Джейсон Райт – планетолог из американского университета в Пенсильвании обратил внимание на то, что «троянский рой» в таком случае, как и сами кольца планеты должны быть гигантскими, по его последним расчетам, шириной примерно равной расстоянию между Землей и Солнцем, а астероиды общей массой должны быть равны массе Юпитера, даже превышать ее. Киппинг так же с ним согласился. Существуй такая «планета», ее было бы видно в инфракрасном спектре.
МОСКВА, 27 мая – РИА Новости. Физик Денис Сукачев из Российского квантового центра рассказал о том, как российские и американские ученые пытаются превратить алмазы в квантовые компьютеры, и объяснил, почему подобные вычислительные устройства уже являются реальностью, а не просто научной фантастикой.
Кубиты представляют собой одновременно и ячейки памяти, и вычислительные модули квантового компьютера, которые могут одновременно хранить в себе и логический ноль, и единицу благодаря законам квантовой физики. Объединение нескольких кубитов в единую вычислительную систему позволяет очень быстро решать математические или физические задачи, поиск ответа на которые при помощи методик перебора заняло бы время, сопоставимое со сроками жизни Вселенной.
Денис Сукачев и многие другие ученые под руководством Михаила Лукина из Гарвардского университета давно работают над созданием кубитов на базе так называемых "дефектных" алмазов. Интерес к ним обусловлен двумя важнейшими плюсами алмазов — кубиты на их основе достаточно легко изготовлять и получать, и они способны работать при комнатной температуре.
"Сердцем" вычислительного модуля служит дефект — атом азота или другого элемента, "затесавшийся" в толщу атомов углерода. Подобные дефекты ученые называют "вакансиями", или NV-центрами, так как добавление атома азота в алмаз создает в его кристаллической решетке особое пустое место с необычными свойствами. В этой точке атом углерода отсутствует, но при этом она обладает всеми свойствами атома, который бы находился в этой точке в условно "замороженном" состоянии.
Ученые научились использовать спин — направление вращения — электронов атома азота и его ядра для хранения информации внутри этого дефекта и для обработки данных внутри кубита в течение очень продолжительного времени.
На этой неделе отечественные и зарубежные физики рассказали о создании технологии, позволяющей массово изготовлять кубиты – элементарные вычислительные модули и ячейки памяти квантовых компьютеров, "печатая" их внутри алмазов.
— Группа Лукина долгое время работала с азотными вакансиями, а недавно вы перешли на кремний. Связана ли эта замена исключительно с различиями в свойствах атомов или она имеет связь и с технологиями изготовления таких дефектов?
— Технологии внедрения азотных NV-центров и кремниевых SiV-центров по своей сути являются одинаковыми. И те, и другие могут быть образованы как во время роста алмаза, так и с помощью ионной имплантации.
Первый метод позволяет нам получать центры с лучшими спектральными свойствами — они не мерцают, не ионизуются, а их частота излучения стабильна на протяжении нескольких часов. "Имплантированые" центры уступают "естественным" дефектам в качестве, но зато технологии их производства позволяют нам контролировать то, где они будут располагаться. Это очень важно в тех случаях, когда мы хотим заставить их взаимодействовать с фотонами предсказуемым образом и помещаем их для этого в нанорезонаторы.
В свою очередь, мы сделали выбор в пользу кремниевых центров потому, что они сохраняют стабильные спектральные свойства при помещении в такие нанорезонаторы, что не характерно для их азотных "конкурентов".
— За последние годы профессор Лукин и его коллеги по Гарварду создали шину передачи данных и многие другие конструкции, необходимые для связывания кубитов и работы всего компьютера в целом. Чего еще не хватает для создания полноценных универсальных квантовых компьютеров, или дело только в технологиях и времени?
— Я не вижу фундаментальных препятствий для создания универсальных квантовых компьютеров, а некоторые квантовые вычислительные приборы, оптимизированные под определенный круг задач, уже можно купить сегодня. Примером этого является известный квантовый симулятор D-Wave, создаваемый командой ученых из Google.
Если говорить про "алмазные кубиты", то до недавнего времени все попытки создания кубиты на их базе были основаны на использовании NV-центров. Причиной этого было то, что подобные вакансии способны поддерживать работу квантовой памяти на протяжении нескольких миллисекунд, что является очень длительным временем для квантовых систем.
Основным недостатком этих центров является то, что они вырабатывают малое число фотонов. Это мешает получению перепутанного состояния — одного из основных ресурсов для квантовых вычисления и квантовой передачи данных.
Если же взять кремниевый центр и поместить его в фотонный резонатор внутри алмаза, что число фотонов многократно увеличится, что должно привести к повышению частоты генерации перепутанного состояния.
Сейчас мы работаем над созданием долговременной квантовой памяти на базе кремниевых центров. Для этого мы охлаждаем их до температуры порядка 20 милликельвинов, что в 200 раз меньше температуры кипения жидкого гелия. При таких температурах атомы углерода полностью "замораживаются", благодаря чему коллективные колебания атомов в кристаллической решетке алмаза, мешающие работе квантовой памяти, так называемые фононы, полностью исчезают.
— Составят ли алмазные кубиты конкуренцию их сверхпроводящим аналогам, и что послужит основой первых "промышленных" квантовых компьютеров?
— Основным преимуществом "алмазных кубитов" над их сверхпроводящими аналогами, на мой взгляд, является то, что их можно использовать для создания "долгой" квантовой памяти благодаря возможности перенесения кубита на ядерный спин.
Кроме того, сами дефекты способны светиться в оптическом диапазоне, что сильно упрощает процесс передачи данных на большие расстояния благодаря тому, что мы можем использовать для этих целей высококачественное оптоволокно.
МОСКВА, 26 мая — РИА Новости. Физики из Тюменского государственного университета исследовали микрочастицы пара, которые образуются над нагретой поверхностью воды, и могут на несколько минут самостоятельно собираться в геометрически правильные структуры. Ученые смогли продлить "жизнь" кластера и исследовать процессы, которые происходят внутри капли. Статья коллектива ведущих специалистов из России, США и Израиля с результатами многолетних исследований опубликована в журнале Scientific Reports.
"Известно, что вода может образовывать гексагонально-симметричные структуры (снежинки) в твердом состоянии, но такого рода упорядоченность утрачивается при переходе в жидкое состояние, — комментирует работу заведующий лабораторией микрогидродинамических технологий ТюмГУ Александр Федорец. — Например, дымка над чашкой горячего чая, туман и водяные облака состоят из множества хаотически перемещающихся капель. Удивительно, но при определенных условиях хаос сменяется порядком: мелкие сферические капли воды с диаметром на уровне десятков микрон образуют самоорганизующиеся гексагональные структуры – капельные кластеры, которые левитируют над локально нагретой поверхностью воды. Такой искусственный "плоский туман", приготовленный в Тюменском университете, открывает принципиально новые возможности изучения физических и химических процессов в микроскопических каплях водных аэрозолей".
В новой статье впервые проведен качественный анализ совокупности основных физических процессов, сопровождающих формирование и левитацию устойчивых капельных кластеров. В частности, расчёты энтропии Вороного показали, что при "самосборке" кластера из вновь поступающих капель возрастает и степень упорядоченности его структуры.
В 2003 году ученые из Тюменского государственного университета обнаружили явление самоорганизации капель воды в упорядоченные кластеры. Капли левитируют непосредственно над поверхностью воды за счет восходящих потоков воздуха и находятся в стабильном состоянии до нескольких минут. Как только капля увеличивается в размерах за счет конденсации, она становится все более тяжелой, восходящие потоки уже не могут ее держать, капля "падает" в воду и кластер распадается. Все это происходит в тысячные доли секунды и затрагивает миллионы капель одновременно. Исследователям удалось удержать кластер в стабильном состоянии в течение нескольких часов, облучая кластеры инфракрасным светом. Это позволило подробно изучить микрокапли, их поведение в кластере и процессы, которые происходят внутри капли.
МОСКВА, 26 мая – РИА Новости. Ученые из MIT и России научились "печатать" одноатомные дефекты внутри алмазов, что открывает дорогу для промышленного производства квантовых компьютеров на базе подобных "бракованных" драгоценных камней, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
"Наша мечта – создать оптическую цепочку, которая бы могла транспортировать фотонные кубиты и позволяла бы нам использовать квантовую память тогда, когда она нам нужна. Мы очень близки к ее реализации – наши дефекты почти совершенны", — рассказывает Дирк Энглунд (Dirk Englund) из Массачусетского технологического института (США).
Квантовое сияние алмазов
Кубиты представляют собой одновременно и ячейки памяти, и вычислительные модули квантового компьютера, которые могут одновременно хранить в себе и логический ноль, и единицу благодаря законам квантовой физики. Объединение нескольких кубитов в единую вычислительную систему позволяет очень быстро решать математические или физические задачи, поиск ответа на которые при помощи методик перебора заняло бы время, сопоставимое со сроками жизни Вселенной.
Михаил Лукин из Гарвардского университета, а также ряд физиков из Российского квантового центра, MIT и Гарварда достаточно давно работают над созданием кубитов на базе так называемых "дефектных" алмазов. Интерес к ним обусловлен тем, что кубиты на их основе достаточно легко изготовлять и получать, и они способны работать при комнатной температуре. Кроме того, алмазы можно использовать в качестве хранилища квантовой информации, своеобразной "квантовой памяти".
"Сердцем" вычислительного модуля служит дефект — атом азота или другого элемента, "затесавшийся" в кристаллическую решетку атомов углерода. Ученые научились использовать спин — направление вращения — электронов атома азота и его ядра для обработки данных в кубите и для хранения информации в течение очень долгого времени.
За последние годы Лукин и его коллеги научились связывать такие кубиты друг с другом, разработав специальную шину для обмена данными между подобными "дефектами", а также создали множество других ключевых компонентов, критически важных для работы универсальных и масштабируемых квантовых компьютеров.
Фабрика кубитов
Главной проблемой при создании подобных "алмазных" компьютеров, как рассказывают Лукин и его коллеги, оставалось то, что сегодня подобные дефекты создаются фактически случайным образом. Это делает создание сложных и "массовых" квантовых компьютеров на их основе крайне сложной задачей, так как положение каждого кубита приходится определять вручную. Поэтому ученые достаточно долго пытаются найти способы изготовления подобных дефектов в конкретных точках на поверхности алмаза, где их легко можно было бы найти и "прочитать".
Российские и американские физики смогли решить эту проблему, используя специальную электронную пушку, способную вырабатывать очень тонкие пучки ионов кремния. Это устройство позволяет "прицельно" стрелять порциями по 20-30 атомов кремния в определенные точки на поверхности алмазной пластины, где должны быть расположены кубиты, и определять, закрепились ли они внутри нее по тому, как меняется напряжение луча пушки.
Простое облучение алмазной пластины этой пушкой, как рассказывают Лукин и его коллеги, не приводит к желаемым результатам – всего 2% "дырок" в структуре алмаза, которые обстреливала электронная пушка, превращаются в дефекты с нужными свойствами.
Ученые смогли повысить их число в 10 раз, дополнительно обстреляв алмазную пластину пучками электронов и нагрев ее до температуры в 1000 градусов после обработки ионами кремния. Высокие температуры, как объясняют физики, заставляют "дыры " в кристаллической решетке алмазов мигрировать с одного места на другое и соединяться с атомами кремния, "застрявшими" в ней после обстрела ионной пушкой.
Подобный подход, по словам Лукина и его коллег, позволяет создавать десятки тысяч дефектов на поверхности алмаза каждую секунду, размещая их в конкретных точках на поверхности алмаза. Это приближает нас к созданию "промышленных" версий квантовых компьютеров и квантовой памяти на базе подобных дефектных алмазов, способных решать реальные задачи. Как полагают ученые, подобную методику можно использовать для "печати" и других типов дефектов, основой для которых будут служить атомы германия или молекулы сульфида молибдена, обладающие более интересными свойствами.
- Научные труды...
- Видеоматериалы
- Каталог физических демонстраций
- 1. Механика...
- 2. Колебания и молекулярная физика...
- 3. Электричество и магнетизм...
- 3.1 Электрическое поле
- 3.2 Проводники в электрическом поле
- 3.3 Энергия электрического поля
- 3.4 Постоянный электрический ток
- 3.5 Магнитное поле
- Политика
- Солнечная система
- Эфир
- Ацюковский В.А. Лекции
- Черепенников В.Б. Науке нужна защита от лженаучных мошенников. Монография.
- Российской академии наук фундаментальная наука не нужна. Монография. Черепенников В.Б.
- Псевдонаучные труды (критика)
- Псевдонаучные статьи (обсуждение)
- Полемические статьи (обсуждение)
На сайте:
Интернет-журнал Ньютоновские чтенияНовости наукиПолитикаСолнечная система07.03.2023 09:50





























