07.01.2018

PostHeaderIcon 1.Почему гравитация движется со скоростью света?2.Мы наполовину состоим из материи других галактик.3.В Гарварде создали материал…4.Туманность Ориона…5.Если вся материя во вселенной исчезнет…6.Во Вселенной нашлась структура…

Почему гравитация движется со скоростью света? 

Если посмотреть на Солнце через 150 миллионов километров космоса, который разделяет наш мир от ближайшей звезды, свет, который вы видите, не показывает Солнце на текущий момент, а каким оно было 8 минут и 20 секунд назад. Это потому что свет движется не мгновенно (а со скоростью света, хаха): его скорость составляет 299 792,458 километра в секунду. Именно такое время нужно свету, чтобы преодолеть путь от фотосферы Солнца до нашей планеты. Но силе тяжести не обязательно нужно вести себя так же; возможно, как предсказывала теория Ньютона, гравитационная сила представляет собой мгновенное явление и ощущается всеми объектами с массой во Вселенной, через все эти огромные космические расстояния, одновременно. 
Так ли это в действительности? Если Солнце бы мгновенно исчезло, полетела бы Земля сразу же по прямой линии или же продолжила вращаться вокруг местоположения Солнца в течение еще 8 минут и 20 секунд? По общей теории относительности, ответ ближе ко второму варианту, поскольку не масса определяет гравитацию, а искривление пространства, которое определяется суммой всей материи и энергии в нем. Если бы Солнце исчезло, пространство стало бы не искривленным, а плоским, но эта трансформация была бы не мгновенной. Поскольку пространство-время — это ткань, переход стал бы неким «переливанием», которое отправило бы гигантскую рябь — гравитационные волны — через Вселенную, подобную ряби от брошенного в пруд камня. 
Скорость этой ряби определяется так же, как и скорость всего остального в ОТО: ее энергией и массой. Поскольку гравитационные волны не обладают массой, но имеют конечную энергию, они должны двигаться со скоростью света. А это значит, что Земля притягивается не к тому месту, где находится в пространстве Солнце, а к тому, где оно было чуть больше восьми минут назад. 
Если бы это была единственная разница между теориями гравитации Эйнштейна и Ньютона, мы немедленно заключили бы, что Эйнштейн ошибался. Орбиты планет так хорошо изучены и так точно и долго записывались (с конца 1500-х!), что если бы гравитация просто притягивала планеты к месту Солнца со скоростью света, предсказанные положения планет сильно не соответствовали бы их актуальному положению. Необходима блестящая логика, чтобы понять, что законы Ньютона требуют невероятной скорости гравитации такой точности, что если бы это было единственное ограничение, скорость гравитации должна была бы быть больше чем в 20 миллиардов раз быстрее скорости света. 
Но в ОТО есть еще один кусок головоломки, который имеет большое значение: орбитальная скорость планеты по мере ее движения вокруг Солнца. Земля, например, тоже движется, «покачиваясь» на волнах гравитации и часто опускаясь не там, где поднималась. Налицо два эффекта: скорость каждого объекта влияет на то, как он испытывает силу гравитации, а с ней и изменения в гравитационных полях. 
Но что особенно интересно, так это то, что изменения в гравитационном поле при конечной скорости гравитации и эффекты зависимых от скорости взаимодействий почти точно уравновешиваются. Именно неточность этого равновесия позволяет нам определить экспериментально, какая теория соответствует нашей Вселенной: ньютонова модель «бесконечной скорости гравитации» или эйнштейнова модель «скорость гравитации равна скорости света». В теории, мы знаем, что скорость гравитации должна соответствовать скорости света. Но гравитационная сила Солнца слишком слабая, чтобы измерить этот эффект. На самом деле, изменить его очень сложно, поскольку когда нечто движется с постоянной скоростью в постоянном гравитационном поле, никакого наблюдаемого эффекта нет вовсе. В идеале, нам нужна была бы система, в которой массивный объект движется с изменяющейся скорость через меняющееся гравитационное поле. Другими словами, нам нужна система, состоящая из тесной пары вращающихся наблюдаемых останков звезд, хотя бы одна из которых будет нейтронной. 
По мере вращения нейтронных звезд, они пульсируют, и эти импульсы видны нам на Земле всякий раз, когда полюс нейтронной звезды проходит через нашу линию визирования. Предсказания теории гравитации Эйнштейна невероятно чувствительны к скорости света, так что с самого первого обнаружения бинарной системы пульсаров в 1980-х годах, PSR1913+16 (Халса-Тейлора), мы свели скорость гравитации до равной скорости света с погрешностью измерения всего в 0,2%. 
Конечно, это непрямое измерение. Мы смогли осуществить косвенное измерение другого типа в 2002 году, когда в результате случайного совпадения Земля, Юпитер и очень мощный радиоквазар (QSO J0842+1835) выстроились на одну линию визирования. По мере движения Юпитера между Землей и квазаром, гравитационное искривление Юпитера позволило нам измерить скорость гравитации, исключить бесконечную скорость и определить, что она где-то между 2,55 х 108 и 3,81 х 108 метров в секунду, что полностью соответствует предсказаниям Эйнштейна. 
В идеале, мы могли бы измерить скорость этой ряби напрямую за счет прямого обнаружения гравитационных волн. LIGO нашла первую такую, в конце концов. К сожалению, из-за нашей неспособности правильно триангулировать место рождения этих волн, мы не знаем, с какой стороны они пришли. Рассчитав дистанцию между двумя независимыми детекторами (в Вашингтоне и Луизиане) и измерив разницу во времени прибытия сигнала, мы можем определить, что скорость гравитации соответствует скорости света и определить самые жесткие ограничения по скорости. 
Тем не менее, самые жесткие ограничения дают нам косвенные измерения от очень редких систем пульсаров. Лучшие результаты на настоящий момент говорят нам, что скорость гравитации между 2,993 х 108 и 3,003 х 108 метров в секунду, что прекрасно подтверждает ОТО и ужасно сказывается на альтернативных теориях гравитации (прости, Ньютон). 

_______________________________________________________________________________________________

Мы наполовину состоим из материи других галактик.

Выводы последнего исследования говорят о том, что половина (что гораздо больше, чем предполагалось в более ранних исследованиях) материи Млечного Пути, включая атомы, из которых мы все состоим, могли прийти сюда из-за пределов нашей галактики. Такие выводы были сделаны на основе проведенных с помощью суперкомпьютеров симуляций. Благодаря этому ученые смогли определить новый феномен, прозванный межгалактическим переносом. И он, по мнению исследователей, может помочь нам открыть секреты развития галактик. 
Моделирование, проводившееся командой астрофизиков из Северо-Западного университета, показало, что взрывы сверхновых способны выбрасывать большой объем газа за пределы тех галактик, в которых они находятся. При этом атомы этой материи переносятся из одной галактики в другую с помощью мощных галактических ветров. 
«Учитывая, сколько материи, из которой мы состоим, могло прийти из других галактик, мы можем уверенно рассматривать себя космическими путешественниками или межгалактическими иммигрантами», — заявил ведущий исследователь проекта Даниэль Англес-Алькасар. 
«Вероятно, значительная часть материи Млечного Пути изначально принадлежала другим галактикам, а затем была выброшена из них мощными ветрами, благодаря которым она пересекла межгалактическое пространство и наконец нашла свой новый дом в нашей галактике».
Несмотря на мнение о том, что эти межгалактические ветра были очень быстрыми – возможно, со скоростью в несколько сотен километров в секунду – огромные расстояния, разделяющие галактики, позволили атомам перебраться из одной галактики в другую лишь спустя миллиарды лет. 
Используя симуляционную систему FIRE (Feedback In Realistic Environments), исследователи смогли создать реалистичные 3D-модели эволюции галактик с момента Большого взрыва и до сегодняшних дней. Затем ученые использовали специальные алгоритмы для обработки данных о материи, которую галактики могли в себя впитать из других источников. Оказалось, что огромные объемы газа перетекли из мелких галактик в более крупные, как наш Млечный Путь. 
Более крупные галактики изначально обладали большим запасом материи. Кроме того, материи, попавшей в них из других источников, сложнее покинуть такие галактики. О том, что материя может переходить из одних галактик в другие, ученым было известно давно. Неизвестен был лишь масштаб и возможный объем этой материи. И согласно новому исследованию, атомы материи больших галактик, как та, в которой мы живем, могут брать свое начало за миллионы световых лет от них. 
«Это исследование изменяет наше понимание о том, как галактики формировались после Большого взрыва», — говорит Клод-Андре Фоше-Жиге, один из исследователей. 
Галактики представляют собой большое скопление звезд, связанных между собой гравитационным притяжением единого источника массы, роль которого, как правило, играют сверхмассивные черные дыры, находящиеся прямо в их центрах. Однако почти сразу после Большого взрыва почти 14 миллиардов лет назад никаких звезд и галактик не было. Пространство было заполнено лишь однородным газом. 
Легкие изменения в потоках этого газа и гравитационный пул в конечном итоге привели к формированию первых звезд, скоплений и, в конце концов, галактик. Новое же исследование, по словам ученых, дает свежий взгляд на понимание процесса галактического формирования. 
«Получается, что мы не такие уж и «местные». Это исследование дает нам представление о том, как могут быть между собой связаны удаленные объекты в небе», — отмечает Фоше-Жиге. Источник: hi-news.ru

_______________________________________________________________________________________________

В Гарварде создали материал, способный заклеить любую рану.

Несомненно, одной из основных проблем хирургов при проведении экстренных операций (или же в случае непредвиденных осложнений) является борьба с кровотечениями. При этом «стандартные» методы коагуляции и ушивания ран не всегда удобны и быстры. Но недавно группе ученых из Гарварда удалось разработать клей для человеческих тканей. Этот клей хорошо прилипает к любым мокрым поверхностям, обеспечивая возможность «заклеить» даже поврежденную сердечную мышцу. 
О новой разработке сообщает редакция журнала Science. Согласно сообщению, новое вещество разработано на основе соединения, выделяемого сухопутным слизнем Arion subfuscus, обитающим в Западной и Центральной Европе. Arion subfuscus вырабатывает клейкую субстанцию, которая не растворяется в воде и при этом хорошо прилипает к любой мокрой поверхности, даже к грунту. «Природный клей» состоит из ряда белковых цепочек, заряженных отрицательно и положительно. Эти цепочки, связываясь между собой, образуют длинные звенья. 
Используя альгинаты, сахаристые волокна, извлеченные из водорослей, гидрогель и аналог соединения слизня, ученые и разработали «клей для человеческих тканей». Жидкое вещество или даже пластырь на основе нового материала приклеивается к поверхности тремя разными путями, формируя прочные ковалентные, а также менее прочные ионные и водородные связи. Сила «схватывания», образующегося благодаря этим связям, как утверждают эксперты, значительно выше аналогичного параметра для связок и хрящей. Нити альгината участвуют в формировании самых прочных связей и рассеивают энергию при сжатии и растяжении склеенной поверхности. Пластырь на основе новой технологии можно растянуть в 14 раз, и он не разорвется. 
Свой материал ученые испытали в ходе ряда лабораторных тестов. Им удалось успешно заклеить поврежденные мышцы крыс, кожу свиней и даже поврежденное свиное сердце. Само вещество не вызывает раздражения, аллергических реакций и иных осложнений. Как заявил Дональд Ингбер, работавший над технологией, 
«Природа часто предлагает нам элегантные пути решения обыденных проблем. Главное — понимать, где найти решение. Мы очень рады тому, что наша технология, родоначальником которой послужила простая улитка, может стать основой для новых методик лечения ран и проведения хирургических операций». Источник: hi-news.ru

_____________________________________________________________________________________________

Туманность Ориона поставила под сомнение понимание процесса образования звезд в скоплениях.

Новые наблюдения на Обзорном телескопе VST ESO позволили астрономам обнаружить три поколения новорожденных звезд в звездном скоплении внутри Туманности Ориона. Неожиданное открытие стало значительным шагом к пониманию того, как формируются такие скопления. Оно показывает, что звездообразование может идти всплесками, причем каждый такой всплеск происходит на гораздо более короткой временной шкале, чем считалось прежде. 
Знаменитая Туманность Ориона – один из самых близких к нам звездных «инкубаторов», в котором образуются как маломассивные, так и массивные звезды. 
Группа исследователей под руководством астронома ESO Джакомо Беккари воспользовалась беспрецедентным качеством новых данных, чтобы точно измерить блеск и цвета всех звезд скопления Туманности Ориона. Эти измерения позволили астрономам определить массу и возраст звезд. К их удивлению, полученные результаты выявили три группы звезд, различающихся по возрасту.
«Высочайшее качество изображений, получаемых с камерой OmegaCAM, позволяет с уверенностью утверждать, что мы видим в центральной части Туманности Ориона три различных звездных популяции», – рассказывает Джакомо Беккари. 
Значение новых результатов очень велико. Звезды в скоплении образовались не одновременно, а это, возможно, означает, что понимание процесса образования звезд в скоплениях нуждается в пересмотре. 
Исследователи тщательно проанализировали возможность другой интерпретации полученных результатов: необычный цвет некоторых звезд мог быть связан не с их возрастом, а с расположенными рядом с ними скрытыми звездами-компаньонами, из-за чего звезды казались ярче и краснее, чем на самом деле. Но таким двойным системам пришлось бы приписать свойства, которые никогда у них не наблюдались. К тому же измерения других параметров звезд скопления, таких, как их скоростей вращения и спектров, также указывали на различие в возрасте.
«Хотя мы не можем полностью исключить возможность того, что эти звезды являются двойными, гораздо более естественно заключить, что мы действительно видим три поколения звезд, образовавшихся друг за другом менее чем за три миллиона лет», – пояснил Джакомо Беккари. 
Новые результаты являются веским аргументом в пользу того, что звездообразование в скоплении Туманности Ориона происходило всплесками, и что эти всплески следовали друг за другом быстрее, чем считалось до сих пор.

________________________________________________________________________________________________

Если вся материя во вселенной исчезнет, будет ли пространство существовать?

Если вся материя во вселенной внезапно исчезнет, будет ли пространство существовать? Исаак Ньютон считал, что будет. С его точки зрения, пространство — это нечто похожее на симулятор голографических образов из «Звездного пути»: своеобразная трехмерная сеть, на которую проецируются все объекты вселенной. На первых страницах своей работы «Математические начала натуральной философии» Ньютон написал: «Абсолютное пространство по самой своей сущности, безотносительно к чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным».
Убедительные подтверждения этой мысли можно найти в нашей повседневной жизни. Я иду на восток, вы идете на запад, а здание почты остается на месте: система координат остается статичной. Но современник Ньютона, немецкий математик и философ Готфрид Лейбниц, не принял идею абсолютного пространства. Если убрать все те разнообразные объекты, которые вместе составляют вселенную, утверждал он, «пространство» больше не будет иметь никакого смысла. Аргументы Лейбница становятся гораздо убедительнее, если вы попадаете в космос, где вы можете отмечать только свою удаленность от солнца или других планет — объектов, которые находятся в постоянном движении относительно друг друга. По мнению Лейбница, единственный разумный вывод заключается в том, что пространство «относительно»: пространство представляет собой множество постоянно изменяющихся расстояний между вами и различными объектами (и расстояний между ними), а вовсе не «абсолютную реальность».
Напротив, ответил Ньютон. Эффекты абсолютного пространства вполне наблюдаемы. И, чтобы это доказать, сэр Исаак провел эксперимент с вращающимся ведром воды. Несмотря на свою внешнюю простоту, этот эксперимент спровоцировал начало споров о природе пространства, времени, движения, ускорения и силы, которые продолжаются до сих пор.
В своих «Математических началах натуральной философии» Ньютон предлагает нам представить себе ведро воды, подвешенное на веревке за ручку. Если поворачивать его по часовой стрелке, веревка будет закручиваться. Что произойдет, если отпустить ведро? Ведро начнет вращаться против часовой стрелки — сначала медленно, а затем быстрее. Но произойдет еще кое-что: как пишет Ньютон, поверхность воды «постепенно будет принимать вогнутую форму, опускаясь посередине и поднимаясь у края. В течение некоторого времени ведро и вода будут вращаться вместе. В конце концов вращение ведра замедлится, и оно начнет вращаться в другую сторону; вращение воды тоже замедлится, и ее поверхность снова станет гладкой.
Ученики старших классов уже знают о центробежной силе, но что заставляет воду подниматься у края ведра? По мнению Ньютона, это не может быть движение воды относительно ведра, потому что поверхность воды становится наиболее искривленной в тот момент, когда вода вращается быстрее всего, «синхронно» с ведром. Разумеется, ведро и вода вращаются относительно Земли, но это тоже не может служить объяснением, потому что такой же эксперимент, проведенный в космосе, по мнению Ньютона, покажет тот же результат.
С точки зрения Ньютона, единственный способ объяснить эксперимент с ведром — это сказать, что вода вращается относительно абсолютного пространства. Здесь возникает понятие инерции — еще одного ключевого понятия в «Математических началах натуральной философии» — то есть сопротивления тела любым изменениям в скорости или направлении его движения. Когда ведро и вода вращаются, стенки ведра мешают воде двигаться прямо в стороны, поэтому она поднимается у края ведра.
Но почему объекты вообще обладают инерцией? В 19 веке австрийский физик Эрнст Мах (Ernst Mach) выдвинул идею о том, что любое объяснение движения и инерции — в том числе движения воды во вращающемся ведре — можно рассматривать только относительно всей остальной материи во вселенной. С точки зрения Маха, сама Земля представляет собой более сложную и масштабную версию ведра: с момента формирования солнечной системы миллиарды лет назад Земля непрерывно вращалась, и ее экватор «выпячивался», подобно воде во вращающемся ведре. Мах задумался: если вращение Земли остановить и заставить все другие планеты и звезды вращаться вокруг нее, останется ли ее экватор выпуклым?
Ньютон сказал бы, что нет: нет вращения — нет выпячивания. Однако, с точки зрения Маха, ответ на этот вопрос зависит от того, откуда берется инерция объекта. Если она каким-то образом является следствием массы материи во вселенной, тогда планета останется выпуклой у экватора, пока другие планеты и звезды будут вращаться вокруг нее. Это картина относительности Лейбница в усиленном варианте: по мнению Маха, движение относительно, а инерция является мерой отношения между тем или иным объектом и всей остальной материей во вселенной. Если теория Маха верна, то звезды и галактики, близкие и дальние, в определенной мере обуславливают форму Земли и вогнутую поверхность воды во вращающемся ведре Ньютона. Но Мах не объяснил, каким образом эти далекие звезды и галактики влияют на Землю — и даже сегодня ответ на этот вопрос остается загадкой.
Возможно, самым внимательным читателем трудов Маха стал Альберт Эйнштейн, который позже сумел инкорпорировать то, что он назвал «принципом Маха» — идею о том, что инерция тела зависит от совокупности материи во вселенной — в свою теорию общей относительности.
Огромный успех теории Эйнштейна стал финальным ударом по ньютоновской концепции абсолютного пространства, но без этой концепции абсолютного пространства мы до сих пор не можем понять смысл эксперимента с вращающимся ведром. В своей книге «Ткань космоса» физик Брайан Грин пишет, что, хотя теория Эйнштейна уничтожила ньютоновскую концепцию абсолютного пространства, она дала нам нечто взамен — четырехмерную структуру, называемую пространственно-временным континуумом — и он, по мнению Грина, является абсолютным. Мы с вами можем спорить о длительности парада или о расстоянии, которое прошли его участники, но мы сойдемся во мнениях относительно общего расстояния в пространственно-временном континууме между началом и концом парада. Это довольно трудно наглядно объяснить, поскольку мы не способны видеть четыре измерения, однако уравнения в теории Эйнштейна это подтверждают.
Тем не менее, это не последнее слово Грина в этом вопросе. Сейчас физики выдвигают гипотезу, что «поле Хиггса», наделяющее частицы массой, пронизывает всю вселенную. В то время как пространственно-временной континуум Эйнштейна может служить системой координат, относительно которой можно измерять ускорение, теория поля Хиггса идет еще дальше: наделяя сопротивлением все то, что это поле пронизывает, оно может объяснить, откуда у объектов берется инерция.
Еще одну интересную теорию выдвинул Пол Дэвис , физик из государственного университета Аризоны, предположивший, что «пустое» пространство на самом деле подобно кипящей пене, состоящей из субатомных частиц, которые непрерывно образуются и исчезают. С его точки зрения, эта «шалость вакуума» может служить заменой абсолютному пространству.
Прошло уже более трех столетий, а вопросы, вызванные вращающимся ведром Ньютона — касающиеся пространства и движения, массы и инерции — продолжают волновать физиков и философов. Что-то заставляет воду подниматься у краев ведра, но является ли это следствием структуры пространственно-временного континуума, поля Хиггса или некой квантовой пены, пока остается загадкой.
________________________________________________________________________________________________

Во Вселенной нашлась структура, протянувшаяся на 5 млрд световых лет.

Мы часто забываем, насколько велик космос, в котором даже наш Млечный Путь – не самая маленькая из галактик – не более чем незаметная песчинка. Зато некоторые объекты крупномасштабной структуры Вселенной могут достигать величин, которые трудно даже представить. Один из таких астрофизики заметили лишь недавно: на его существование указывает цепь из девяти гамма-всплесков, разнесенных на невероятные 5 млрд световых лет – почти на 10% от размеров всего наблюдаемого мира.
Гамма-всплески рождаются в результате взрывов некоторых сверхновых. Это самые мощные из всех событий, происходящих во Вселенной: за несколько секунд узкий луч гамма-всплеска может выбросить столько энергии, сколько Солнце не выделит за все время своего существования. Хорошо, что происходит такое крайне редко и далеко от нас: они наблюдаются лишь в далеких галактиках и в каждой случаются не чаще нескольких раз за миллион лет. Считается, что, если бы гамма-всплеск произошел в Млечном Пути, жизни на Земле пришел бы моментальный конец.
Зато для астрономов гамма-всплески – одни из самых интригующих объектов. Кроме того, их ярчайшие вспышки в гамма-диапазоне и долгие послесвечения на других длинах волн позволяют идентифицировать даже самые отдаленные и тусклые галактики. Такую работу провели недавно и венгерские ученые совместно с коллегами из США, обнаружив девять гамма-всплесков, которые свидетельствуют о наличии структуры из девяти гравитационно связанных галактик.
Это далеко не единственное скопление галактик, известное на настоящее время. Достаточно сказать, что наш собственный Млечный Путь входит в Местную группу, которая насчитывает их больше полусотни, а в поперечнике достигает мегапарсека – порядка 3 млн световых лет. Судя по тому, что до всех девяти галактик, найденных астрономами на этот раз, примерно по 7 млрд световых лет, их скопление мы наблюдаем практически ровно «в профиль» – и его размеры в тысячи раз больше нашей Местной группы.
Более того, они больше теоретического максимума в 1,2 млрд световых лет, который устанавливают существующие математические модели, описывающие формирование таких элементов крупномасштабной структуры Вселенной. «Если мы нигде не ошиблись, такая структура противоречит современным моделям, – говорят авторы работы. – Было большой неожиданностью найти нечто столь громадное – и мы до сих пор не понимаем, как оно могло появиться на свет».

PostHeaderIcon 1.Как превратить углекислый газ в топливо?2.Падающие в черные дыры «темные» звезды.3.Могут ли ЧД уничтожить Вселенную?4.Ядро Солнца вращается в четыре раза быстрее его поверхности.5.Может ли ткань пространства-времени быть с изъянами? 

Как превратить углекислый газ в топливо?

С каждым годом газы, выделяемые различными заводами, фабриками, да и просто автомобилями все больше загрязняют атмосферу нашей планеты. Для борьбы с вредными выбросами предприятия используют разнообразные фильтры, ведутся разработки электромобилей и придумываются безотходные технологии производства. Но что, если вредные газы можно использовать для производства топлива?
Точно так же рассудили и ученые из Калифорнийского университета в Беркли. Как сообщает издание Science Advances, группе исследователей удалось создать губчатый никель-органический фотокатализатор. Материал собирает углекислый газ из атмосферы и превращает его в монооксид углерода, из которого уже можно получить водородное топливо. Более того, в качестве источника энергии для запуска каскада реакций используется энергия солнечного света. Как сообщил автор исследования Хаймэй Чжэн,
«Активируемый светом материал создаст ценное топливо, превратив углекислый газ в монооксид углерода, а также поможет в борьбе с глобальным потеплением, уменьшив содержание углекислого газа в атмосфере. Наша технология производит почти 100% чистый монооксид углерода без каких-либо примесей вроде водорода и метана. Это очень важно. Ранее ученым не удавалось полностью избавиться от водорода при фотокаталитическом преобразовании углекислого газа».
В ходе испытания новой технологии исследователи определили, что в камере, заполненной углекислым газом, через час при комнатной температуре 1 грамм никель-органического фотокатализатора произвел 400 миллилитров монооксида углерода. Как заявляют ученые, свойства нового вещества позволяют впитывать ядовитые газы, перерабатывать их, а также использовать в качестве резервуара для хранения водородного топлива. По материалам: hi-news.ru

_____________________________________________________________________________________________

Падающие в черные дыры «темные» звезды могут быть источниками быстрых радиовсплесков.

Темная материя, падающая в черные дыры, может быть источником некоторых быстрых радиовсплесков (FRB) – таинственных импульсов радиоволн, случайно обнаруженных 10 лет назад. 
Материя, которую мы видим в космосе – звезды, планеты и газ – составляет лишь около 18 процентов массы Вселенной. Остальное – темная материя, которая невидна и обнаруживается лишь через гравитационное воздействие на обычную материю. 
Никто не знает точно, что такое темная материя, но одна гипотеза заключается в том, что она состоит из пока еще теоретических частиц, называемых аксионами. Эти частицы, если они существуют, должны быть очень легкими и слабо взаимодействовать с другими веществом, окружающим их. 
Однако, в новом исследовании Аичи Ивасаки из Университета Нишогакуши в Токио (Япония) показал, что, поскольку ранняя Вселенная была меньше и давала больше шансов на объединение аксионов, они могли бы собраться вместе и сформировать «аксионные звезды». Эти «темные» объекты сгруппировались бы вблизи центра галактик, и их обнаружение наиболее вероятно возле сверхмассивных черных дыр. 
«Если в центрах галактик много аксионных звезд, мы ожидаем, что некоторые из них столкнутся с аккреционным диском черных дыр», – рассказывает Аичи Ивасаки. 
Магнитное поле диска приведет к распаду некоторых аксионов на отдельные фотоны, которые затем будут видны на Земле в виде FRB. Этот механизм может объяснить, почему у некоторых FRB отсутствует периодичность. До сих пор был обнаружен только один повторяющийся всплеск: FRB 121102, расположенный в галактике примерно в 2,5 миллиардах световых лет от Земли. 
Согласно исследованию, повторение радиовсплесков может быть вызвано тем, что аксионная звезда проходит через аккреционный диск черной дыры снова и снова. Она будет делать это с нерегулярными интервалами, пока магнитное поле диска не превратит достаточное количество аксионов в фотоны, и аксионы больше не смогут удерживаться вместе, образуя компактный комок. 
Одна из проблем модели Аичи Ивасаки заключается в том, что он предполагает более сильное взаимодействие аксионов с магнитными полями, чем это предлагается многими другими теориями. Источник: in-space.ru

_____________________________________________________________________________________________

Могут ли черные дыры уничтожить Вселенную? 

Один из сюрпризов, которые выявил Большой адронный коллайдер, заключается в том, что бозон Хиггса оказался немного тяжелее, чем ожидалось, и это несет определенные последствия для структуры нашего вакуума. Вакуум наполняет поле Хиггса, оно дает частицам их массу, а заполненный Хиггсом вакуум, как считается, должен быть стабильным минимумом потенциала Хиггса. Если Хиггс будет значительно тяжелее, как показывают современные данные, у потенциала будет другой минимум на энергиях, которые ниже настоящего вакуума. Значит, вакуум, который нас окружает, это «ложный вакуум» и он метастабилен, не идеален. Наш ложный вакуум в конечном счете распадется на более низкое энергетическое состояние «истинного вакуума», и этот процесс будет сопровождаться выбросом энергии, которая разорвет все связанные на сегодня частицы материи. 
В списке событий, которые заслуживают названия «конец света», «вакуумный распад» идет сразу после «большого сжатия». 
Измерив массу Хиггса и другие параметры, определяющие потенциал, можно подсчитать, сколько времени понадобится нашему вакууму для распада. Ложный вакуум распадается с локального туннелирования в истинный вакуум, затем создает пузырь, который быстро расширяется и наполняет всю Вселенную. Когда симметрия Хиггса была нарушена впервые, произошло что-то похожее, что, возможно, привело к доминированию материи над антиматерией во Вселенной. 
В нашей нынешней Вселенной время, которое необходимо, чтобы произошло туннелирование, зависит от высоты потенциальной стены между истинным и ложным вакуумом, в котором мы сейчас находимся. Оценки показывают, что из того, что мы знаем о времени этого распада, оно должно быть на несколько порядков больше возраста нашей Вселенной. И даже так, если вакуум в конце концов распадется, это случится после того, как звезды сожгут все топливо и жизнь во Вселенной станет невозможной. Причин для волнения в принципе нет. 
Или все-таки есть? 
В одной из последних работ под названием «Вакуумная метастабильность черных дыр», группа ученых из Великобритании и Канады отметила, что оценка скорости распада вакуума не принимает во внимание, что гравитационные поля могут служить семенами-зародышами вакуумного распада и таким образом значительно увеличивать нестабильность существующего вакуума. В своей работе Бурда, Грегори и Мосс рассчитали вероятность того, что ложный вакуум туннелирует в истинный вакуум, и пришли к выводам, что она намного выше в присутствии черных дыр, нежели в их отсутствии. Используя ряд наборов параметров потенциала Хиггса, сопоставимые с существующими данными, они оценили время распада как грубо сравнимое со временем распада черной дыры посредством излучения Хокинга. 
Вероятный процесс туннелирования, который может произойти рядом с черной дырой, зависит от массы черной дыры. Большие черные дыры имеют малую кривизну на горизонте, потому вероятность туннелирования мала, а температура Хокинга низкая. Поскольку черная дыра теряет массу в процессе испарения, температура растет, а вместе с ней и вероятность туннелирования. При большой массе наиболее вероятным состоянием, при котором туннелирует ложный вакуум, будет истинный вакуум с черной дырой, у которой осталось мало массы внутри. Если масса будет достаточно малой, скорее всего, в процессе туннелирования просто возникнет пузырь истинного вакуума. В любом случае истинный ваккум начнет стремительно расти. 
Это говорит о том, что там, где скорость распада вакуума больше темпа излучения Хокинга, вакуум может стать нестабильным вблизи края черной дыры и расшириться внутрь чрезвычайно быстро — когда черная дыра близка к полному испарению. 
Сколько времени понадобится черной дыре, чтобы испариться и стать достаточно малой, чтобы запустить вакуумный распад? Это зависит от начальной массы черной дыры. Чем больше черная дыра, тем больше нужно времени. Все черные дыры, которые мы наблюдали — черные дыры с массой солнца и сверхмассивные черные дыры — настолько тяжелые, что в настоящее время вообще не испаряются — их температура ниже температуры космического микроволнового фона. Они не теряют массу, а растут. 
Тем не менее было предположение, что малые черные дыры могли образоваться в очень юной Вселенной из крупных колебаний плотности. Эти черные дыры называют «первичными» черными дырами, и они могут обладать любой массой сегодня. Если они существуют, некоторые уже испарились или испаряются сейчас. Сигнатуры этих черных дыр пытались найти, но пока не нашли, хотя есть мнение, что короткопериодичные гамма-всплески могут исходить от таких событий. 
Если расчеты нового документа верны, мы можем сделать вывод, что в нашей Вселенной просто не было черных дыр, которые испарились полностью, поскольку в таком случае нас бы больше не было. Поскольку распределение первичных масс черных дыр неизвестно, однако некоторые из них могут быть рядом в финальной стадии испарения, предвещая конец мира, каким мы его знаем. 
Звучит ужасно, и это правда. Но есть и другие аргументы. 
Во-первых, первичные черные дыры, строго говоря, не особо высоко ценятся среди космологов. Причина в том, что трудно найти модель, согласно которой их можно было бы произвести, не произведя много. Для того чтобы образовать их, Вселенная должна была родиться с флуктуацией плотности на 68% плотнее среднего, в то время как первичные флуктуации, которые мы наблюдаем, на 0,003% плотнее среднего. Что еще более важно, параметры потенциала Хиггса, которые входят в скорость распада вакуума, основаны на предположении, что Стандартная модель представляет собой полную теорию вплоть до масштабов, на которых становится актуальной квантовая гравитация. Но это крайне сомнительно. Более того, многие считают, что это вовсе не так. 
Ах да, и как насчет крошечных черных дыр на БАК, которые должны были съесть нашу планету в 2008 году? Нет абсолютно никаких признаков того, что БАК произвел хотя бы одну такую, и сама эта идея кажется весьма сомнительной, хотя исключать ее тоже не стоит. Могут ли эти черные дыры начать вакуумный распад? 
На основе текущих расчетов Бурды и его коллег такой вывод сделать нельзя. Не только потому что эти черные дыры БАК будут с большей размерностью, но и сам вакуум должен быть с большей размерностью, а значит и теория будет отличаться. Кажется невероятным, что микроскопические черные дыры, даже если и будут произведены на БАК, могут быть вредными, по вполне понятным причинам: БАК работает в энергетическом режиме, при котором астрофизические столкновения происходят постоянно. Они не порождали событий, которые были бы беспрецедентными в истории Вселенной. Если теорию Бурды раскрыть, она скорее исключит возможность создания черных дыр на БАК с его энергиями. 
Работа ученых имеет потенциал для развития в очень плодотворной связи между космологией, астрофизикой и экспериментами на коллайдере, которые мы проводим на Земле. По материалам: hi-news.ru

_____________________________________________________________________________________________

Звезда может лишить планеты в обитаемой зоне воды.

Новое исследование, представленное 31 мая 2017 года в журнале Nature Geoscience, наносит ощутимый удар по надежде найти живые организмы за пределами Земли. Джун Ян из Пекинского университета (Китай) со своими коллегами сообщает, что наша планета необычна в своей способности поддерживать воду жидком состоянии. 
Ранее считалось, что далекие миры, вращающиеся вокруг похожих на Солнце светил, в ходе своей эволюции будут проходить через фазу «океанов». Когда молодая звезда ледяной, безжизненной планеты, такой как ранняя Земля, начинает нагреваться и становится похожей на Солнце, она растапливает лед на мирах, вращающихся вокруг нее на определенном расстоянии в так называемой обитаемой зоне. Благодаря такому процессу далекие экзопланеты могут стать пригодными для зарождения и поддержания жизни. Но это в теории и новое исследование ставит ее под сомнение.
В своей работе Джун Ян и его команда использовали климатические модели для симуляции эволюции ледяных планет. Оказалось, что без парниковых газов в атмосфере планеты (особенность Земли) энергия, необходимая для оттаивания замороженного мира, должна быть настолько высокой, что превратит ледяную планету в ад без промежуточной, пригодной для жизни фазы. 
«Мы обнаружили, что потоки энергии, необходимые для преодоления начального состояния снежного шара, настолько велики, что они приводят к значительной потере воды и препятствуют созданию пригодной для жизни планеты», – рассказывает Джун Ян. 
По этой причине некоторые ледяные тела, по мнению исследователей, никогда не смогут поддерживать жизнь. Среди них Европа и Энцелад, которые, скорее всего, превратятся из покрытых льдом тел в огненные шары, когда Солнце достигнет фазы супер-горячего красного гиганта через несколько миллиардов лет.
Земля была ледяным миром около 600-800 миллионов лет назад, который смог оттаять «правильно» благодаря парниковым газам, выбрасываемым вулканами, а также взаимодействию углекислого газа, воды и силикатных горных пород. 
Все это ставит под сомнение обитаемость многих покрытых океанами экзопланет, открытых учеными в последние годы. Миры, которые ранее считались потенциально пригодными для жизни, на самом деле могут оказаться или парниками, или замерзшими телами, абсолютно неприспособленными для жизни. Источник: in-space.ru

______________________________________________________________________________________________

Ядро Солнца вращается в четыре раза быстрее его поверхности.

После четырех десятилетий поиска ученые нашли доказательства существования на Солнце определенного типа сейсмических волн благодаря совместному проекту Европейского космического агентства (ESA) и NASA – обсерватории SOHO. Эти низкочастотные волны, называемые g-модами, показывают, что солнечное ядро вращается примерно в четыре раза быстрее, чем его поверхность. 
«Это, безусловно, самый важный результат SOHO за последнее десятилетие», – сказал Бернхард Флек, ученый проекта SOHO. 
Подобно тому, как сейсмологи изучают структуру Земли, исследуя явления, так или иначе связанные с возникновением землетрясений, ученые, пытающиеся понять Солнце, используют гелиосейсмологию для изучения внутренней структуры нашей звезды, отслеживая движение волн. 
Ученые долго думали, что гравитационные волны, или g-моды, содержат ключ к изучению вращения ядра нашей звезды. Но их трудно найти, потому что у них нет четких сигнатур на поверхности Солнца. С другой стороны, звуковые волны, также называемые волнами давления или р-модами, легко обнаружить на поверхности, но они не дают никакой информации о вращении ядра ​​Солнца.
«Мы искали эти неуловимые g-волны на Солнце более 40 лет, и, хотя предыдущие попытки намекали на их обнаружение, окончательных доказательств не было. Наконец, мы однозначно нашли их подпись», – рассказывает Эрик Фоссат, ведущий автор исследования из Обсерватории Лазурного берега (Франция). 
Эрик Фоссат и его коллеги использовали данные, собранные за 16,5 лет с помощью инструмента GOLF на SOHO. Применяя различные аналитические и статистические методы, они смогли выявить характерный отпечаток g-мод на более легко обнаруживаемых p-модах. 
Исследователи изучили поверхностные акустические волны в атмосфере Солнца, некоторые из которых проникают в ядро звезды, где взаимодействуют с гравитационными волнами. Из этих наблюдений были обнаружены вращательные движения солнечного ядра. Ученые точно определили время, за которое акустическая волна перемещается от поверхности до центра Солнца и обратно, и что гравитационные волны оказывают незначительно влияние на это движение. 
Отпечаток g-волн предполагает, что солнечное ядро совершает один оборот примерно за одну неделю, что почти в четыре раза быстрее, чем поверхность Солнца и промежуточные слои, которые имеют периоды вращения от 25 дней на экваторе до 35 дней на полюсах. Обнаружение сигнатуры вращения солнечного ядра открывает новый набор вопросов для исследователей нашей звезды, например, как взаимодействуют по-разному вращающиеся слои Солнца, и что мы можем узнать о составе ядра на основе его вращения. 
«G-моды ранее были обнаружены у других звезд, и теперь благодаря SOHO мы, наконец, нашли убедительное доказательство их присутствия на Солнце. Очень важно получить первое косвенное измерение скорости вращения ядра нашего светила», – заключил Эрик Фоссат. 
Наиболее вероятное объяснение такого различия заключается в том, что более быстрое вращение ядра сохранилось с момента формировалось Солнца около 4,6 миллиардов лет назад, а верхние слои со временем были заторможены солнечными ветрами и солнечными пятнами. Источник: in-space.ru

______________________________________________________________________________________________

Может ли ткань пространства-времени быть с изъянами? 

Самый большой урок общей теории относительности Эйнштейна состоит в том, что пространство само по себе не является плоской, неизменной и абсолютной сущностью. Оно соткано вместе со временем в одну ткань: пространство-время. Эта ткань непрерывная, гладкая и становится изогнутой и деформированной в присутствии вещества и энергии. Все существующее в этом пространстве-времени движется по пути, определяемому кривизной пространства-времени, и его движение ограничено скоростью света. Но что, если в самой ткани будут дефекты? Это не научная фантастика, а действительно существующая идея в теоретической физике. С ней связаны высокоэнергетические реликты вроде доменных стен, космических струн и монополий. Итан Зигель постарался ответить на вопрос, каким может быть их происхождение, свойства и как они будут уживаться с обычной Вселенной. 
Получить дефектную Вселенную, как выяснилось, математически не так уж и сложно. 
Попытайтесь представить пространство как можно лучше. На что оно похоже? Будет ли оно пустым, гладким и по большей части однородным? Вы тоже думаете, что единственные отклонения от этого состояния будут связаны с присутствием масс и квантов энергии? Это хороший подход, который обычно выбирают физики. На крупных масштабах пространство будет представлять собой трехмерную сетку, единственными отклонениями в которой будут небольшие регионы пространственной кривизны малой величины, создающие гравитационную силу, которую мы хорошо знаем. Пространство в такой конфигурации будет в состоянии наименьшей энергии. 
Но как насчет возбужденных состояний? Или других? Чтобы было легче, давайте вычтем два пространственных измерения и оставим одно: линию. Линия может быть прямой, открытой и бесконечной, либо же замкнутой, как петля. В обоих случаях они будут линиями в состоянии наименьшей энергии. Каким было бы состояние высокой энергии? Представьте, что вы берете свою линию и подвешиваете ее, как струну. А теперь сделайте на струне узел, будто зашнуровываете шнурки. Струна без узла будет представлять собой одномерное пространство в состоянии с наименьшей энергией; струна с одним узлом будет представлять одномерное пространство в первом возбужденном состоянии. Этот узел будет 0-мерным топологическим дефектом. 
Теперь вы можете проделать интересные вещи с содержащей узел линией. Вы можете завязать другой узел точно так же и получить два топологических дефекта вместо одного. Но если вы завяжете узел в противоположном направлении (то есть сделаете такую же петлю, но иначе положите концы крест-накрест, прежде чем перебросить и затянуть), этот узел будет топологически противоположным оригинальному узлу. Если вы очень осторожно совместите оба узелка (изначальный и противоположный), выяснится, что они могут развязать друг друга и вернуть линию в состояние низкой энергии. 
Два типа этих нульмерных эффектов — узел и антиузел — имеют физические аналогии в нашей Вселенной: магнитные монополи. Узел соответствует изолированному северному магнитному полюсу; антиузел — изолированному южному магнитному полюсу. Если вы совместите их, они аннигилируют, как материя и антиматерия, и вернут ткань пространства-времени в низкое энергетическое состояние. Поскольку монополи это всего лишь точечные частицы, они будут вести себя как обычное вещества, не сильно отличаясь от электрических монополей (положительных и отрицательных электрических зарядов), которые есть в нашей Вселенной.
Итак, давайте вернемся к нашей трехмерной Вселенной. Теперь можете вообразить не только точечные дефекты, но и высокоразмерные дефекты: 
• Космические струны: когда одномерная линия в некотором роде пронизывает всю наблюдаемую Вселенную 
• Доменные стенки: когда двухмерная плоскость с различными свойствами от одной стороны до другой проходит через Вселенную 
• Космические текстуры: когда область трехмерного пространства закручивается в узлы 
Итак, у нас имеются монополи (0-мерные), струны (1-мерные), стенки (2-мерные) и текстуры (3-мерные) — всевозможные дефекты, которые вытекают из разных механизмов одного класса: когда нарушается симметрия.
Нарушение симметрии — серьезное дело в физике. Каждая существующая симметрия соответствует сохраняемой величине, поэтому, если симметрия нарушена, эта величина больше не сохраняется. Можно производить монополи, нарушая сферическую симметрию; можно производить струны, нарушая угловую или цилиндрическую симметрию; нарушение же дискретной симметрии может создать доменные стенки. Другие дефекты чуть сложнее нащупать, но они часто вступают в игру, когда дело доходит до сценариев с дополнительными размерностями. Но первые три — в частности монополи, космические струны и доменные стенки — представляют особый интерес для космологии. 
Мы знаем, что Стандартной моделью все не ограничивается и существует много продолжений и дополнений, которые могут иметь любопытные наблюдаемые последствия. Одно из них — это идея Великого объединения, когда электромагнитные, слабые и сильные ядерные силы объединяются при высоких энергиях. Идея объединения состоит в том, что все три силы Стандартной модели и, возможно, даже гравитацию при высоких энергиях можно было бы совместить в единой структуре. Это не только привело бы к появлению новых частиц и взаимодействий, но и позволило бы появиться магнитным монополям. Отсутствие магнитных монополей в наблюдаемой Вселенной зачастую упоминают как доказательство космической инфляции и того, что Вселенная никогда не станет достаточно горячей после конца инфляции, чтобы восстановить симметрию Теорий Великого объединения.
Космические струны и доменные стенки могли бы появиться при фазовых переходах, если бы действительно существовали, вскоре после окончания инфляции. Могут существовать некоторые чрезвычайно высокоэнергетические симметрии, образованные в ранние времена, при нарушении которых появляются подобные дефекты. Космические струны и доменные стенки — одна или целая сеть — должны были бы оставить сигнатуру в крупномасштабной структуре Вселенной, текстуры должны были бы показаться в CMB, а монополи — быть созданы в ходе прямых экспериментов. Некоторые физики указывают на магнитный монополь, открытый 14 февраля 1982 года, как на доказательство космической инфляции: был один монополь в наблюдаемой Вселенной, и мы его видели! 
И если монополи будут вести себя как вещество, космические струны, доменные стенки или космологические текстуры будут серьезно влиять на расширение Вселенной. Космические струны будут вести себя как пространственная кривизна, ограничиваясь порядка 0,4% общей энергетической плотности, а доменные стенки будут создавать форму темной энергии, которая так медленно ускоряет расширение Вселенной, что этого даже нельзя будет заметить. Космологические текстуры будут иметь такой же эффект, как и космологическая постоянная, но наша наблюдаемая Вселенная должна будет ограничиться одним-единственным дефектом, чтобы объяснить наши наблюдения. 
Монополи, струны, стенки, текстуры и прочие дефекты должны быть сверхтяжелыми, если бы существовали. Монополи стали бы самыми массивными частицами из обнаруженных (в 100 триллионов раз массивнее топ-кварка). Струны, стенки и текстуры стали бы семенами для крупномасштабных структур, стягивая вещество и образуя другие структуры, которые мы с легкостью бы разглядели при помощи современных телескопов, обследований и данных CMB. Современные ограничения говорят нам, что таких структур не существует в изобилии, и на них вряд ли пришлось бы больше нескольких процентов общего энергетического бюджета космоса. 
На сегодняшний день нет никаких доказательств того, что наша Вселенная дефектная, если не считать того единственного наблюдения магнитного монополя 35 лет назад. Хотя мы не можем опровергнуть их существование (только ограничить), нужно держать ушки на макушке и быть готовыми не только к их возможному обнаружению, но и к любым другим дополнениям Стандартной модели, не запрещенным физикой. В большинстве случаев, если их не существует, значит должно быть что-то, подавляющее их существование. Отсутствие доказательств не свидетельствует об отсутствии явления. Впрочем, и о наличии тоже. Источник: hi-news.ru

 

 

Мой электронный адрес

Если кто хочет со мной связаться, или есть какие то предложение, информации. Об пожеланиях, ошибках и.т.д.. Пишите, вот моя электронная почта:
alavka907@gmail.com

Свежие записи
Январь 2018
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Дек    
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
293031  
Архивы

Январь 2018
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Дек    
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
293031