Новости науки

Астрономы создали телескоп размером с Землю для изучения черных дыр

МОСКВА, 6 апр – РИА Новости. Участники проекта Event Horizon Telescope готовятся получить первые "фотографии" сверхмассивной черной дыры в центре Галактики при помощи крупнейшего наземного радиотелескопа-интерферометра, площадь "виртуальной" тарелки которого превышает размеры Земли, сообщает Национальный научный фонд США.

"Эта неделя открывает новую эру в астрономии. Телескоп EHT получит первую "фотографию" сверхмассивной черной дыры в центре нашей Галактики. Радиотелескопы мира под началом обсерватории ALMA в Чили будут работать вместе для того, чтобы проверить фундаментальные законы физики", — заявил руководитель Национального научного фонда США (NSF) Франц Кордова (France Cordova).

Как рассказали ученые, на этой неделе они начинают наблюдения за "горизонтом событий" у черной дыры в центре нашей галактики при помощи интерферометра Event Horizons Telescope. Исследование объединило мощности самых чувствительных радио-обсерваторий мира в Испании, Калифорнии, Аризоне, на Гавайских островах и даже на южном полюсе Земли.

 Главная цель проекта, как можно понять из его названия, заключается в том, чтобы "подобраться" к горизонту событий черной дыры Sgr A*, расположенной в центре Млечного Пути, и всесторонне изучить ее свойства. Объединение мощностей телескопов позволяет достичь разрешения, превышающего чувствительность "Хаббла " в тысячу раз. 

О первых успехах и наблюдениях ученые говорили еще в апреле прошлого года. По их словам, EHT удалось вплотную подобраться к горизонту событий "нашей" черной дыры и достичь рекордного разрешения, в 10 раз превышающего точность предыдущих наблюдений. Чуть позже, в декабре 2016 года, они измерили силу магнитных полей в окрестностях Sgr A*.

Наблюдения за горизонтом событий Sgr A* стали возможны благодаря тому, что на этой неделе к проекту EHT присоединился крупнейший миллиметровый радиотелескоп мира – обсерватория ALMA на высокогорном плато Чахнантор в Чили, подчеркнул астроном из Массачусетского технологического института Джефф Крю (Geoff Crew).

Этот процесс, по словам Крю, не был тривиальным, так как ALMA сама по себе представляет интерферометр, объединяющий мощности 61 относительно небольшой антенны. Программистам и астрономам MIT пришлось создать специальный набор программ и подключить к ALMA сверхточные атомные часы, чтобы заставить все антенны работать синхронно друг с другом и с телескопами-участниками проекта. 

 Усилия были оправданы – после подключения ALMA к сети чувствительность и разрешающая способность EHT повысилась на порядок, теперь астрофизики могут реально увидеть горизонт событий черной дыры. Сразу две научные группы приступят к таким наблюдениям в апреле, пояснили в MIT.

Помимо горизонта событий Sgr A*, ученые попытаются получить снимки окрестностей черной дыры в ядре соседней галактики M87, которая "смотрит" на нас под удобным углом для наблюдения за ее центральной частью.

О результатах наблюдений астрономы узнают не сразу, так как все данные, записанные телескопами-участниками EHT, придется "вручную" отправить в MIT для объединения и анализа. Жесткие диски с записанной информацией, как объясняют участники проекта, будет проще привезти в США на борту самолета, чем передать эту информацию через глобальную сеть, так как передача нескольких петабайт данных через интернет займет слишком много времени. 

 Астрономы надеются, что, когда процесс будет завершен, полученные снимки и данные окажутся достаточно четкими, чтобы проверить все основные выкладки теории относительности, описывающей поведение черных дыр, и, возможно, понять, почему она не согласуется с квантовой физикой.

Источник

Специалисты LIGO объяснили почему черные дыры сливаются по одному сценарию

Журнал «Nature Communications» опубликовал статью о собранном LIGO анализе данных, когда были обнаружены первые три слияния черных дыр. Из них следует, что все подобные объекты зарождаются и соединяются в одинаковом порядке в системах, состоящих из двух сверхкрупных звезд.

Сотрудник университета Бирмингема из Великобритании, Илья Мандель, привел пример того, как палеонтологи ни разу не видели живого динозавра, но по его останкам могут объяснить его образ жизни, и то, как он выглядел. Аналогично можно осуществить анализ данных слияния черных дыр, и основываясь на результатах, представить, как выглядели и взаимодействовали в течение своей жизни их звезды-предшественницы.

Осенью 2015-го учеными был обнаружен всплеск гравитационных волн как следствие сливания черных дыр общим весом в 65 Солнц. В дальнейшем LIGO было зафиксирована еще пара всплесков, однако научное сообщество официально признало только одно. Специалисты активно изучают данные по этим всплескам, так как не рассчитывали обнаружить столь скорого и частого слияния черных дыр. В расчёт создателей LIGO входило застать столкновение пульсаров.

Мандель считает, что для слияния черных дыр необходимы специфические условия, например, расстояние длиной не больше 20% от отдаления Земли от Солнца. Но, так как, масса обнаруженных черных дыр слишком высока, удовлетворить такое условие крайне сложно, а то и вовсе не возможно. Эта спорная ситуация сейчас и разделила мнения ученых.

GW150914, GW151226 и LVT151012 – зафиксированные LIGO всплески, в условиях которых и произошло зарождение черных дыр. Мандель и его команда уже пробовали их просчитать. Итог: все три черные дыры зародились в абсолютно одинаковых условиях – в недрах тесных пар короткоживущих звезд практически отсутствовали астрономические «металлы», элементы тяжелее водорода и гелия.

Пока эти звезды располагались настолько близко друг к другу, в какой-то этап развития вокруг образовывалась общая газовая оболочка, из-за чего такие пары для внешнего наблюдения было почти не отличить от целого большого светила. По рассчитанной учеными общей массе в 80-160 Солнц, они очень тесно кружили относительно друг друга, заканчивая один виток приблизительно за 500 дней.

Со временем эта оболочка теряла свою стабильность и сбрасывалась, из-за чего энергия звездами терялась и они сближались еще ближе. Настолько близко, что такого расстояния было достаточно для их полного слияния, после того как они превратятся в черные дыры. Ученые поясняют, при одном раскладе, за счет отсутствия «металлов» одна звезда «перетягивает» на себя материю своей пары и быстро «перевоплощается» в черную дыру. И, таким образом, для того, чтобы сформировалась вторая, менее крупная сингулярность, практически не остается «стройматериалов».

По данным астрономов, таких «соседствующих» светил в числе крупных шаровых скоплений звезд нашей Галактики, а так же за ее пределами, содержится довольно большое количество. И то, насколько часто такие пары формируются, позволяет объяснить как LIGO меньше чем за год, обнаружили сразу три таких случая.

Источник

Путешествие Нептуна сквозь Солнечную систему было «мягким и плавным»

Доктор Уэз Фрейзер (Wes Fraser) из Университета Куинс в Кингстоне, Канада, стоит во главе исследовательского проекта Colours of the Outer Solar Systems Origins Survey (Col-OSSOS), в рамках которого производится получение научных данных от обсерваторий Frederick C. Gillett Gemini North Telescope и Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT) (обе обсерватории расположены на Гавайях). В новом исследовании при помощи этих телескопов команда доктора Фрейзера смогла выяснить интересные подробности об эволюции Солнечной системы.

В своей работе исследователи наблюдали объекты пояса Койпера, области пространства, расположенной в Солнечной системе за пределами орбиты Нептуна и содержащей значительное количество (около 1700) относительно небольших ледяных тел. Обычно объекты, формирующиеся в этой зоне, имеют красный свет при их наблюдениях.

Однако в ходе исследования доктор Фрейзер идентифицировал небольшое количество «необычных» объектов, которые выделяются своим необычным голубым цветом и обращаются друг относительно друга в составе двойных систем, подобно тому, как Луна обращается вокруг Земли.

Астрономы всегда считали, что эти объекты сформировались глубоко внутри пояса Койпера, однако в своем новом исселдовании доктор Фрейзер и его коллеги показывают, что эти голубые двойные системы на самом деле сформировались в области космического пространства, расположенной намного ближе к Солнцу, а затем мигрировали, подталкиваемые гравитационным влиянием Юпитера, на свои текущие орбиты, пролегающие в поясе Койпера, много миллиардов лет назад.

Согласно исследованию доктора Фрейзера миграция Нептуна с орбиты радиусом 20 астрономических единиц (расстояний от земли до Солнца) на его текущую орбиту радиусом 30 а.е. происходила очень медленно и плавно, что позволило этим хрупким и свободно связанным двойным системам благополучно достичь конечной точки их маршрута и не быть разорванными на два отдельных объекта.

Исследование вышло в журнале Nature Astronomy.

Источник

Физики из МГУ научились управлять светом при помощи наномагнитов

МОСКВА, 4 апр – РИА Новости. Российские физики научились управлять движением света при помощи электрических полей и особых наномагнитов, говорится в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports.

В последние десятилетия физики активно изучают квантовые свойства электронов и атомов и пытаются приспособить их для создания электронных приборов. В обычной микроэлектронике информация представляется с помощью электрического заряда. В спиновой электронике, или спинтронике, информация представляется с помощью спина электрона — направления вращения частицы.

Николай Хохлов из МГУ имени М.В. Ломоносова, его коллеги по университету и сотрудники Российского квантового центра сделали большой шаг к созданию подобных систем, разработав методику, которая позволяет использовать электрические поля и магниты для манипуляции светом.

По словам ученых, железо и многие другие магнитные материалы состоят из особых областей, которые обычно называют "доменами". Как правило, спины электронов в таких доменах повернуты  в сторону, противоположную направлению спинов в соседних доменах. Благодаря этому железо не обладает собственным магнитным полем в состоянии покоя, но может намагничиваться, если поместить его во внешнее магнитное поле.

Еще в XX веке ученые обнаружили, что границы между доменами, так называемые "доменные стенки", при определенных условиях можно сдвигать в произвольном направлении. Подобные сдвиги, как выяснили российские физики, можно использовать для манипулирования свойствами света на наномасштабах, используя эффект поляризации в магнитном поле, открытый еще Майклом Фарадеем в XIX веке.

Ученые продемонстрировали работу такого устройства, которое они назвали "фарадеевским модулятором". В нем используется игла толщиной примерно в пять раз меньше человеческого волоса и пленка из магнитного материала из железа, висмута, галлия и лютеция. Пропуская свет через такую пленку и меняя заряженность иглы, можно произвольным образом менять, в какую сторону он поляризован, и использовать это для передачи и кодирования данных.

Как отмечает Хохлов, подход его группы позволяет сдвигать границы доменов на очень небольшие расстояния, не затрагивая соседние домены, чего раньше не удавалось другим физикам, пытавшимся использовать этот эффект. По его словам, это "делает предложенную концепцию крайне перспективной для нанофотоники и спинтроники".

Сейчас Хохлов и его коллеги пытаются понять, как часто можно "переключать" домены и удастся ли использовать этот подход для создания высокоскоростных систем связи. Как полагают ученые, применение магнитных метаматериалов позволит достичь частоты переключения доменов, близкой к тысяче гигагерц, что откроет дорогу для создания сверхбыстрых оптических компьютеров.

Источник

На марсианской орбите вокруг Солнца обнаружены остатки мини-планеты

Планета Марс делит свою орбиту вокруг Солнца с группой небольших астероидов, так называемых троянских астероидов. В новой работе группа исследователей при помощи Очень большого телескопа, расположенного в Чили, показывает, что эти объекты имеют одинаковый состав; очевидно, они являются осколками мини-планеты, которая была разрушена в результате столкновения много лет назад.

Троянские астероиды движутся вокруг Солнца по той же орбите, что и планета, захваченнные её гравитацией, занимая области с минимальной энергией перед планетой и позади неё. Эти точки носят название точек Лагранжа: L4 и L5 соответственно. Примерно 6000 троянских астероидов было обнаружено на юпитерианской орбите; на орбите Марса вокруг Солнца до сих пор было открыто лишь девять троянских астероидов. Все эти астероиды находятся в точке L5, то есть позади Марса, и расположены довольно компактно, что навело ученых на мысль об общем происхождении этих объектов в результате разрушения некоего первичного объекта.

Для проверки этой гипотезы были проведены спектроскопические наблюдения при помощи спектрографа X-SHOOTER Очень большого телескопа, которые показали, что по крайней мере два астероида из этих девяти имеют примерно одинаковый состав, что указывает на их общее происхождение. Более того, в ходе наблюдений выяснилось, что исследуемые астероиды состоят в основном из минерала оливина, который обычно формируется внутри довольно массивных космических тел, таких как небольшие планеты, под действием высоких давлений. Это может означать, что троянские астероиды Марса являются осколками не астероида, а небольшой планеты, уничтоженной в результате космического столкновения много лет назад, приходят к выводу авторы работы.

Исследование вышло в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society; главный автор Галин Борисов (Galin Borisov) из Арманской обсерватории, Северная Ирландия.

Источник

Физики из МГУ научились управлять светом при помощи наномагнитов

МОСКВА, 4 апр – РИА Новости. Российские физики научились управлять движением света при помощи электрических полей и особых наномагнитов, говорится в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports.

В последние десятилетия физики активно изучают квантовые свойства электронов и атомов и пытаются приспособить их для создания электронных приборов. В обычной микроэлектронике информация представляется с помощью электрического заряда. В спиновой электронике, или спинтронике, информация представляется с помощью спина электрона — направления вращения частицы.

Николай Хохлов из МГУ имени М.В. Ломоносова, его коллеги по университету и сотрудники Российского квантового центра сделали большой шаг к созданию подобных систем, разработав методику, которая позволяет использовать электрические поля и магниты для манипуляции светом.

По словам ученых, железо и многие другие магнитные материалы состоят из особых областей, которые обычно называют "доменами". Как правило, спины электронов в таких доменах повернуты  в сторону, противоположную направлению спинов в соседних доменах. Благодаря этому железо не обладает собственным магнитным полем в состоянии покоя, но может намагничиваться, если поместить его во внешнее магнитное поле.

Еще в XX веке ученые обнаружили, что границы между доменами, так называемые "доменные стенки", при определенных условиях можно сдвигать в произвольном направлении. Подобные сдвиги, как выяснили российские физики, можно использовать для манипулирования свойствами света на наномасштабах, используя эффект поляризации в магнитном поле, открытый еще Майклом Фарадеем в XIX веке.

Ученые продемонстрировали работу такого устройства, которое они назвали "фарадеевским модулятором". В нем используется игла толщиной примерно в пять раз меньше человеческого волоса и пленка из магнитного материала из железа, висмута, галлия и лютеция. Пропуская свет через такую пленку и меняя заряженность иглы, можно произвольным образом менять, в какую сторону он поляризован, и использовать это для передачи и кодирования данных.

Как отмечает Хохлов, подход его группы позволяет сдвигать границы доменов на очень небольшие расстояния, не затрагивая соседние домены, чего раньше не удавалось другим физикам, пытавшимся использовать этот эффект. По его словам, это "делает предложенную концепцию крайне перспективной для нанофотоники и спинтроники".

Сейчас Хохлов и его коллеги пытаются понять, как часто можно "переключать" домены и удастся ли использовать этот подход для создания высокоскоростных систем связи. Как полагают ученые, применение магнитных метаматериалов позволит достичь частоты переключения доменов, близкой к тысяче гигагерц, что откроет дорогу для создания сверхбыстрых оптических компьютеров.

Источник

На марсианской орбите вокруг Солнца обнаружены остатки мини-планеты

Планета Марс делит свою орбиту вокруг Солнца с группой небольших астероидов, так называемых троянских астероидов. В новой работе группа исследователей при помощи Очень большого телескопа, расположенного в Чили, показывает, что эти объекты имеют одинаковый состав; очевидно, они являются осколками мини-планеты, которая была разрушена в результате столкновения много лет назад.

Троянские астероиды движутся вокруг Солнца по той же орбите, что и планета, захваченнные её гравитацией, занимая области с минимальной энергией перед планетой и позади неё. Эти точки носят название точек Лагранжа: L4 и L5 соответственно. Примерно 6000 троянских астероидов было обнаружено на юпитерианской орбите; на орбите Марса вокруг Солнца до сих пор было открыто лишь девять троянских астероидов. Все эти астероиды находятся в точке L5, то есть позади Марса, и расположены довольно компактно, что навело ученых на мысль об общем происхождении этих объектов в результате разрушения некоего первичного объекта.

Для проверки этой гипотезы были проведены спектроскопические наблюдения при помощи спектрографа X-SHOOTER Очень большого телескопа, которые показали, что по крайней мере два астероида из этих девяти имеют примерно одинаковый состав, что указывает на их общее происхождение. Более того, в ходе наблюдений выяснилось, что исследуемые астероиды состоят в основном из минерала оливина, который обычно формируется внутри довольно массивных космических тел, таких как небольшие планеты, под действием высоких давлений. Это может означать, что троянские астероиды Марса являются осколками не астероида, а небольшой планеты, уничтоженной в результате космического столкновения много лет назад, приходят к выводу авторы работы.

Исследование вышло в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society; главный автор Галин Борисов (Galin Borisov) из Арманской обсерватории, Северная Ирландия.

Источник

Физики научились опреснять воду при помощи "решета" из графена

МОСКВА, 3 апр – РИА Новости. Нобелевский лауреат Андрей Гейм и ученые из Великобритании создали первый в мире фильтр для опреснения морской воды, используя специальное "решето" из графена, пропускающего молекулы воды, но не ионы натрия, хлора и другие компоненты солей, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology.

"Нам впервые удалось показать, что графен можно превратить в мембрану с порами фиксированных размеров. Кроме этого, мы продемонстрировали, что мы можем увеличить их до больших размеров и начать массовое производство подобных структур с порами нужных нам диаметров", — заявил Рауль Найр (Rahul Nair) из Манчестерского университета (Великобритания).

Проблема доступа к воде становится все более острой для Земли – по оценкам ООН, к 2025 году более 14% жителей планеты будут испытывать трудности с доступом к чистой питьевой воде. На сегодняшний день существует несколько десятков методов и технологий опреснения морской воды, часть из которых иногда применяется в промышленных масштабах в богатых арабских странах, страдающих от недостатка пресной воды.

Все эти методики опреснения страдают от двух главных недостатков – эти технологии или слишком дороги и много тратят энергии, или же системы очистки быстро засоряются и приходят в негодность. Все это делает опреснение бессмысленным с экономической точки зрения.

Андрей Гейм, лауреат Нобелевской премии по физике 2010 года, и его коллеги по Манчестерскому университету нашли новое применение для графена – нового материала на базе углерода, созданного Геймом и Константином Новоселовым в 2004 году. Они обнаружили, что графен можно превратить в особое атомное "решето", если учесть то, как ведут себя различные ионы  в окружении молекул воды.

Команда Гейма обратила внимание на одно простое свойство воды, которое известно химикам уже более ста лет – способность образовать слабые водородные связи с отрицательно и положительно заряженными ионами. Это "умение" воды объясняет то, почему она хорошо растворяет в себе большую часть солей, сахаров, кислот и других органических и неорганических соединений. Фактически, после растворения соли в воде каждый ее ион оказывается окружен своеобразной "шубой" из молекул воды.

 

© Nature / NPG / McMillan

Схема того, как работает опреснитель на базе графена

Ионы в такой "шубе", как заметили Гейм и его коллеги, будут заметно больше по размерам, чем сами молекулы воды или нейтрально заряженные атомы. Благодаря этому их можно отсеять от воды, если создать сито, пропускающее молекулы воды, но не пропускающее более крупные ионы. Ионы будут задерживаться им из-за того, что те просто не "влезают" в них, не потеряв часть молекул воды, что невыгодно с энергетической точки зрения с точки зрения законов физики.

Британские ученые давно пытались приспособить для этих целей "нобелевский углерод", однако проблема заключалась в том, что пленки графена разбухают при попадании в воду и начинают пропускать не только воду, но и ионы магния, натрия и ряда других веществ. Гейм, Найр и их коллеги решили эту проблему, научившись склеивать одиночные полоски из графена таким образом, что они почти не разбухают при контакте с водой, при помощи обычного эпоксидного клея.

В таком виде подобные "графеновые решета" пропускают лишь 2% ионов магния, натрия, калия, лития и других элементов, что фактически превращает их в сверхэффективные опреснители воды, не требующие внешних источников энергии. Пока не понятно, как такие пленки будут реагировать на загрязнение. Физики планируют проверить в ближайшее время.

То, какие ионы и как много их пропускает подобное "сито", зависит от расстояния между пленками, что позволяет использовать их не только для опреснения воды, но и очистки различных образцов от ненужных ионов или молекул. Как надеются ученые, простота изготовления их мембран, их невысокая стоимость и высокая эффективность работы помогут им быстро проникнуть даже в самые бедные уголки Земли и тем самым помочь решить проблему с доступом к воде.

Источник

Космологическое объяснение расширения Вселенной при отсутствии темной энергии

Журнал MNRAS опубликовал статью, из которой по теории астрофизиков из Венгрии и Америки, причину ускоренного расширения Вселенной можно объяснить изменением ее структуры после Большого Взрыва, даже без присутствия в ней темной энергии.

Сомнений в справедливости теории относительности, как фундаментальной в понимании эволюции Вселенной, нет. Идут рассуждения только на тему того, насколько справедливы ее примерные предложения. Венгерский ученый Лазло Добош основывает свою гипотезу на другом математическом решении того, как происходит расширение пространства, и насколько сформировавшиеся внутри него структуры оказывают свое влияние весь процесс в целом.

Нобелевские лауреаты Сол Перлмуттер, Брайан Шмидт и Адам Рисс в 1998 году пришли к выводу о том, что пространство Вселенной расширяется все с большей скоростью, хотя раньше космологами, скорость расширения пределов мироздания считалась постоянной, почти неизменной.

Причиной тому, по их мнению, является заполненность Вселенной на 70% темной энергией, о свойствах которой толком ничего не известно. Однако, следы ее продолжают искать в движениях галактик и в микроволновых фоновых излучениях (следствие Большого Взрыва).

Когда в прошлом году летом Адам Рисс со своей командой вычислил точную скорость расширения пространства Вселенной, она оказалась значительно выше предсказанной, основанной на наблюдениях за последствиями Большого Взрыва. С этого и начался очередной спор среди космологов о самом вопросе существовании темной энергии.

Лазло Добош с коллегами предположили, что расхождение наблюдений и теоретических расчетов возможно объяснить не учетом изменения свойств пространства Вселенной по мере того, как она «растягивалась». Постулаты теории относительности гласят, среди всей остальной массы распределенной однородно внутри Вселенной, крупные сгустки материи значительно повлияют на ее расширение. Однако, во всех космологических моделях, этот факт не учитывается из-за его незначительной силы, и крайне сложном способе просчета, даже с применением суперкомпьютеров.

Поэтому Добош и его сотрудники подобрали иной подход, где Вселенная представлена как совокупность полых "пузырьков", под каждым подразумевалась эдакая «мини-Вселенная» со своими физическими законами. Стенки пузырьков состоят из видимой и темной материи галактических скоплений, а внутренность - это пустота среди нитей «паутины Вселенной». Все пузырьки будут расти с личной скоростью, зависящей от его массы и других факторов.

Благодаря такому представлению и подобным просчетам, нынешний облик Вселенной удается получить без наличия в космологической модели темной энергии или какого-нибудь иного источника, который ускорял бы ее расширение. Однако, с добавлением темной энергии итоговый результат эволюции Вселенной оказывается почти таким же, с малыми, но видимыми различиями ее размеров. Это как раз и самое важное в проверке верности обеих теорий, отслеживая крупные сгустки материи в пространстве Вселенной.

Источник

Новые находки миссии MAVEN дают объяснение потери атмосферы Марсом

Солнечный ветер и излучение отвечают за потерю Марсом атмосферы в космос, в результате которой планета превратилась несколько миллиардов лет назад из пригодного для жизни мира в холодную, безжизненную пустыню, согласно новым результатам, полученным от миссии НАСА MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission).

«Мы определили, что большая часть газа, когда-либо присутствовавшего в атмосфере планеты, была потеряна в космос, - сказал Брюс Яковски (Bruce Jakosky), руководитель проекта MAVEN и профессор Лаборатории атмосферной и космической физики. – Мы пришли к этому заключению на основании последних полученных данных, указывающих на то, что 65 процентов аргона из атмосферы Марса были потеряны в космос».

Существуют несколько различных механизмов потери планетой атмосферы. Так, атмосферные газы могут вступить в химические реакции с горными породами, в результате чего перейдут в связанное состояние, или они могут подвергнуться воздействию излучения звезды и так называемых звездных ветров, потоков заряженных частиц, движущихся со стороны звезды. Эти новые результаты, полученные командой Яковски, свидетельствуют в пользу того, что за потерю Марсом атмосферы отвечают именно солнечный ветер и излучение.

Эти результаты были получены на основании измерений различных изотопов аргона, тяжелого инертного газа. При эрозии атмосферы в первую очередь в космос отходят более легкие изотопы аргона, поэтому соотношение между легкими и тяжелыми «версиями» атомов этого газа может служить индикатором того, насколько много газа было потеряно в космос. Так как аргон представляет собой инертный газ, в отличие от «кислого» диоксида углерода, то он не может быть химически связан горными породами, следовательно, его потери связаны с действием лишь солнечного ветра и радиации, заключают исследователи.

Работа вышла в журнале Science.

Источник

Расширение Вселенной может быть объяснено без темной энергии, считают ученые

Загадочная «темная энергия», предположительно, составляющая 68 процентов Вселенной, может не существовать вовсе, согласно венгеро-американской научной группе. Эти исследователи полагают, что стандартные модели устройства Вселенной не учитывают её меняющуюся структуру, однако если включить в расчет этот фактор, то необходимость вводить представление о темной энергии отпадает.

Наша Вселенная сформировалась в результате Большого взрыва примерно 13,8 миллиарда лет назад, и с тех пор все время расширяется. Краеугольным камнем теории расширения Вселенной является закон Хаббла, основанный на наблюдениях галактик, который гласит, что в среднем скорость, с которой галактика удаляется от нас, пропорциональна расстоянию до галактики.

Во второй половине двадцатого столетия астрономы обнаружили свидетельства присутствия таинственной "темной материи», необходимой для объяснения движения звезд внутри галактик. Темная материя, предположительно, составляет 27 процентов содержания Вселенной (для сравнения, «нормальная» материя составляет всего лишь 5 процентов этой величины).

Наблюдения сверхновых типа Ia в 1990-е гг. привели ученых к представлению о так называемой темной энергии, составляющей 68 процентов всего космоса и, предположительно, отвечающей за ускорение и расширение Вселенной.

В этом новом исследовании ученые под руководством Габора Ракза из Университета им. Лоранда Этвёша, Венгрия, указывают, что общепринятые космологические модели, включающие представление о темной энергии, основаны на некорректных приближениях, не раскрывающих структуру Вселенной, и полагающих равномерной плотность её вещества.

«Уравнения ОТО Эйнштейна, описывающие расширение Вселенной, настолько сложны математически, что в течение 100 лет мы так и не нашли их решения, учитывающие влияние космических структур. Мы знаем в результате прецизионных наблюдений сверхновых о том, что Вселенная расширяется с ускорением, однако в то же время мы полагаемся на грубые приближенные решения уравнений Эйнштейна, использование которых приводит к нежелательным «побочным эффектам», таким как необходимость введения представлений о темной материи для того, чтобы теория соответствовала наблюдательным данным», - объяснил доктор Лазло Добос (László Dobos), соавтор Ракза.

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

Источник

Ученые обнаружили «потерянную» планету размером с Нептун

Астрономы из Йелля обнаружили «потерянную» планету, размер которой примерно равен размеру Нептуна и которая «прячется» от телескопов в системе звезды, расположенной на расстоянии 3000 световых лет от нас.

Эту новую планету, Кеплер-150 f, ученые не замечали в течение нескольких лет. Компьютерные алгоритмы способны идентифицировать многие такие «экзопланеты», то есть планеты, расположенные за пределами нашей Солнечной системы. Эти алгоритмы используются для анализа данных, полученных при помощи различных обзоров неба, включая космические миссии, на предмет наличия характерных признаков транзитов планет перед дисками далеких звезд.

Однако иногда компьютеры что-то «упускают». В этом случае «упущена из виду» была планета, входящая в состав системы Кеплер-150, с широкой орбитой вокруг родительской звезды. Планета Кеплер-150 f совершает один оборот вокруг своей звезды за 637 суток, поэтому её орбита даже является одной из самых широких орбит планеты вокруг родительской звезды для системы из пяти и более планет.

Остальные четыре планетные компоненты системы Кеплер-150 – Кеплер 150 b, c, d и e - были обнаружены при помощи миссии «Кеплер» несколько лет назад. Все они лежат на орбитах, размеры которых существенно меньше размеров орбиты этой новой планеты.

«Лишь используя наш новый метод, включающий моделирование и «вычитание» транзитных сигналов известных планет, мы смогли увидеть то, что реально происходит в этой системе, - сказал Джозеф Шмитт (Joseph Schmitt), аспирант Йелльского университета, США, и главный автор этого нового исследования. – По сути, транзиты этой планеты «терялись» среди транзитов других планет системы».

Исследование опубликовано в журнале Astronomical Journal.

Источник

Расширяющиеся «пузыри» из газа обнаружены вокруг черных дыр далеких галактик

В новом исследовании, возглавляемом Сэнди Мораишем (Sandy Morais) из института Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Португалия, ученые обнаружили массивные сверхпузыри из газа вокруг двух далеких радиогалактик, расположенных на расстоянии примерно 11,5 миллиарда световых лет от нас.

Эндрю Хампфри (Andrew Humphrey) из Университета Порту, руководитель проекта, прокомментировал: «Изучая галактики с высокой активностью протекающих в них процессов, таких как эти галактики, мы дополняем теоретическую картину влияния сверхмассивных черных дыр на эволюцию галактик, в которых они находятся».

Исследователи использовали две крупнейших обсерватории, доступные сегодня, обсерваторию Кека II (Гавайи) и Большой Канарский телескоп, для наблюдений двух ярких радиогалактик TXS0211−122 и TXS 0828+193, в центрах которых расположенные активные ядра самого высокоэнергетического типа, известного ученым.

Команда открыла расширяющиеся сверхпузыри газа вокруг каждой из этих галактик, TXS 0211-122 и TXS 0828+193, появление которых, по-видимому, обусловлено «обратной связью», получаемой галактиками от активных ядер, которые инжектируют большие количества энергии обратно в родительскую галактику, создавая мощные ветра, которые сметают газ и пыль, лежащие на их пути, и формируют расширяющийся сверхпузырь.

Изучения взаимодействия между сверхмассивной черной дырой и родительской галактикой является ключом к пониманию эволюции наиболее массивных галактик. Ультрафиолетовое излучение, идущее со стороны аккреционного диска черной дыры может временно подавить формирование звезд, ионизируя межзвездную среду, а мощные потоки газа в направлении черной дыры могут привести к постоянному подавлению формирования звезд.

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

Источник

Спутниковые галактики на краю Млечного пути сосуществуют с темной материей

Исследование, проведенное учеными из Рочестерского технологического института, США, дает аргументы в пользу точки зрения, согласно которой известная проблема, бросающая вызов стандартной космологической модели и теории формирования галактик, на самом деле может быть объяснена в рамках этих распространенных представлений.

Эта обширная полярная структура – плоскость, в которой лежат галактики-спутники Млечного пути близ полюсов нашей галактики – является предметом жарких споров между сторонниками и противниками гипотезы темной материи, таинственной субстанции, которая, согласно некоторым ученым, составляет 85 процентов массы Вселенной.

В этой новой работе приводятся доводы в пользу стандартной космологической модели, или парадигме Холодной темной материи. Ученые показывают, что эта обширная полярная структура сформировалась спустя довольно продолжительное время после формирования Млечного пути и является нестабильным образованием.

Авторами этой работы являются Эндрю Липницки (Andrew Lipnicky) и Суканья Чакрабарти (Sukanya Chakrabarti), оба ученых из Рочестерского технологического института, которые проанализировали распределение «классических» карликовых галактик-спутников Млечного пути и сравнили их с результатами моделирования в предположении о существовании скрытых от наблюдений галактик-спутников, окутанных облаками темной материи. Согласно полученным результатам наблюдаемая полярная структура из «классических» карликовых галактик-спутников Млечного пути является неустойчивым образованием, поэтому её существование не вступает в противоречие с существованием структуры из скрытых от наблюдений окутанных темной материей карликовых галактик, также допускаемым в рамках стандартной космологической модели, делают вывод Липницки и Чакрабарти.

Исследование вышло в журнале Monthly Notices for the Royal Astronomical Society.

Источник

Астрономы наблюдают «тень» облака водорода из древнего протоскопления галактик

Команда исследователей под руководством доктора Кена Маватари (Ken Mawatari) из Осакского университета, Япония, при помощи камеры Suprime-Cam, установленной на телескопе «Субару» (Subaru), создали самую обширную на сегодняшний день карту нейтрального водорода в ранней Вселенной. Это облако водорода раскинулось в космосе на расстояние порядка 160 миллионов световых лет вокруг структуры, называемой прото-сверхскоплением галактик. Эта структура является крупнейшей в ранней Вселенной, и она существовала примерно 11,5 миллиарда лет назад. Такое гигантское облако газа представляет большую ценность для изучения крупномасштабной структуры Вселенной и возникновения галактик из газа в ранней Вселенной.

В этом исследовании был применен оригинальный метод наблюдения молекулярного водорода, разработанный доктором Маватари и его коллегами. Обычно при наблюдениях облаков водорода в ранней Вселенной ученые наблюдают квазар, лежащий позади облака водорода, и по линиям поглощения, возникающим при прохождении света, идущего от квазара, через слой водорода, определяют плотность изучаемого газового облака. Метод команды Маватари отличается тем, что наблюдается не свет далекого квазара, а свет обычных галактик, лежащих на заднем фоне по отношению к исследуемому облаку нейтрального водорода. Так как квазары очень редки, а обычные галактики встречаются в ранней Вселенной в значительно больших количествах, этот новый метод позволил составить карту распределения нейтрального водорода в облаке с высоким пространственным разрешением.

Изучаемая в исследовании область неба носит название поля SSA22 и представляет собой протосверхскопление галактик. Полученная карта нейтрального водорода показала, что плотность распределения водорода слабо коррелирует с распределением индивидуальных галактик, следовательно газ «рассеян» по всему сверхскоплению, а не концентрируется внутри галактик, как ожидали ученые.

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

Источник

Ученые нашли следы цунами в гипотетическом древнем океане на поверхности Марса

Международная команда исследователей во главе с обнаружила то, что, как они считают, является свидетельством существования гигантского цунами, сформировавшегося на поверхности Марса примерно 3 миллиарда лет назад в результате падения в океан астероида. В своей работе исследователи описывают полученные ими подтверждения существования этого цунами.

Ученые уже давно исследуют возможность существования океанов на поверхности Марса в древности, однако до сих пор их существование не удавалось подтвердить однозначно. Кроме того, некоторые исследователи выдвигали предположения о формировании цунами на Марсе – однако им не удавалось обнаружить соответствующие этим цунами ударные кратеры. В новом исследовании ученые обнаружили оба этих элемента.

В предыдущих исследованиях на поверхности Марса была обнаружена местность, напоминающая на снимках с орбиты «отпечаток пальца». Некоторые исследователи отнесли формирование этой местности на счет грязи, движущейся вниз по склонам вулканов или под действием толкающих её ледников.

Однако эти «отпечатки пальцев» могли быть сформированы в результате мощного цунами, считают авторы новой работы, и они обнаружили кратер, давший начало этому цунами. Кратер Ломоносова, считают они, расположенный на равнинах северного полушария планеты, может представлять собой «шрам», оставленный на поверхности планеты астероидом, упавшим в океан северного полушария. В результате этого падения в океане могли подняться волны высотой в несколько десятков метров, которые в конечном счете обрушились на землю, формируя крупные гребни, наблюдаемые как «отпечатки пальцев». Свои результаты авторы подкрепляют математической моделью предполагаемого процесса.

Исследование вышло в журнале Journal of Geophysical Research: Planets.

Источник

Планетарные волны, ранее найденные только на Земле, теперь открыты и на Солнце

Крупномасштабные планетарные волны, подобные волнам, извивающимся в атмосфере Земли высоко над её поверхностью, также могут существовать и на Солнце, согласно новому исследованию, возглавляемому ученым из Национального центра исследований атмосферы США Скотта Макинтоша (Scott McIntosh).

Так же, как крупномасштабные волны, формирующиеся на Земле и известные как волны Россби, влияют на погоду, волны, открытые на Солнце, могут быть тесно связаны с активностью нашего светила, включая формирование солнечных пятен, активных областей, а также извержение солнечных вспышек.

«Это открытие магнитных волн Россби на поверхности Солнца открывает заманчивые перспективы более точного прогнозирования космической погоды в будущем», - сказал Макинтош.

На Земле волны Россби связаны с траекторией, по которой происходит движение струйных течений и с формированием систем высокого и низкого давлений, что, в свою очередь, влияет на местные погодные явления.

Эти волны формируются во вращающихся текучих средах – в атмосфере и в океанах. Так как Солнце тоже вращается вокруг своей оси, а также поскольку оно состоит в основном из плазмы, которая ведет себя в некоторых отношениях подобно гигантскому магнитному океану, то существование волн, подобных волнам Россби, на Солнце, не выглядит удивительным, сказал Макинтош.

Открытие было сделано в результате анализа архивных данных, собранных при помощи космических аппаратов Solar Dynamics Observatory (SDO) и Solar TErrestrial RElations Observatory (STEREO), наблюдавших одновременно всю поверхность Солнца в период с 2011 по 2014 г.

Исследование будет вскоре опубликовано в журнале Nature Astronomy.

Источник

Обнаружены звезды, рождающиеся внутри ветров, дующих со стороны черных дыр

Наблюдения, проведенные при помощи Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории (European Southern Observatory, ESO), продемонстрировали, что внутри мощных потоков материи, выбрасываемых наружу со стороны сверхмассивных черных дыр, расположенных в центрах галактик, могут формироваться новые звезды. Эти наблюдения позволили впервые подтвердить гипотезу о том, что звезды могут формироваться в настолько экстремальных условиях.

Группа европейских астрономов во главе с Роберто Майолино (Roberto Maiolino) из Кембриджского университета, Великобритания, при помощи инструментов MUSE и X-shooter Очень большого телескопа, расположенного в Паранальской обсерватории ESO, изучала столкновение между двумя галактиками, известными вместе как объект IRAS F23128-5919, лежащий на расстоянии примерно 600 миллионов световых лет от Земли. Группа наблюдала мощнейшие ветра из материи – или потоки – происходящие из окрестностей сверхмассивной черной дыры, лежащей в сердце южной галактики из этой пары, и обнаружила, что внутри этих потоков формируются звезды.

Группа Майолино произвела безошибочное прямое обнаружение новорожденной популяции звезд, относящейся к такому потоку. Возраст этих звезд составляет, предположительно, менее нескольких десятков миллионов лет, и предварительный анализ указывает на то, что они горячее и ярче, по сравнению со звездами, формирующимися в менее экстремальных условиях, таких как галактический диск.

Дальнейшее подтверждение эти наблюдения получили в измерении движения и скоростей звезд, которые показали, что звезды удаляются от центра галактики с высокими скоростями – что согласуется с версией о принадлежности звезд к материалу ветров, дующих со стороны сверхмассивной черной дыры этой галактики.

Исследование вышло в журнале Nature.

Источник