04.05.2018

PostHeaderIcon 1.Сломанные кости…2.Ученые преодолели один из невозможных барьеров…3.Советы при выполнении малярных работ.4.Сонный паралич.5.Мочекаменная болезнь.6.Почему ничто не может быть быстрее света? 

Сломанные кости вылечат с помощью генной терапии и микропузырьков.

Если при переломе костей поврежденная область слишком велика, нужно сообразить, как «поставить заплатку». Традиционно для этого берут фрагмент кости из другой части тела пациента, а если деформация очень большая, то используют стимуляторы роста костной ткани. У них слишком много побочных эффектов – однако новая технология поможет устранить большинство проблем. 
Для быстрого восстановления костной ткани отлично подходят костные морфогенетические белки, но они плохо контролируемы. В больших концентрациях кости могут начать прорастать прямо в мягких тканях, поэтому ученые хотели бы использовать не клетки целиком, а лишь часть их генов, отвечающую за бурный рост. Но как доставить этот фрагмент генетического кода точно по адресу? 
Новый экспериментальный метод назван «sonoporation» – при помощи ультразвука в липидной оболочке клетки создаются газонаполненные микро-пузырьки, которые раздвигают клеточную защиту, создают в ней отверстие. После того, как гены доставлены внутрь, повторный ультразвуковой импульс разрушает пузырьки и все восстанавливается. Сами гены можно получить из стволовых клеток, выращивая их в нужном количестве. 
Эксперимент на сломанных костях зверей показали, что достаточно единственной инъекции генов в костную ткань вокруг повреждения, чтобы через 6-8 недель оно полностью затянулось такой же, но новой, выросшей тканью. У зверушек из контрольной группы к тому времени переломы даже не начали зарастать. До опытов на людях еще далеко, но перспективы столь быстро и эффективного лечения переломов весьма велики.

___________________________________________________________________________________________

Ученые преодолели один из невозможных барьеров в области молекулярной электроники.

Международная исследовательская группа, в состав которой входили ученые из университета Центральной Флориды, США, Лимерикского университета, Ирландия, и Национального университета Сингапура, нашла решение, благодаря которому был преодолен так называемый невозможный барьер, который уже на протяжении 20 лет препятствует практическому использованию молекулярной электроники. Данное решение имеет отношение к молекулярным диодам, являющимся одним из видов базовых компонентов практически всех электронных схем. 
Электронные схемы, находящиеся внутри каждого электронного устройства, изготавливаются сейчас преимущественно из кремния. Ученые уже достаточно давно пытаются создать дубли всех кремниевых электронных компонентов в виде элементов, состоящих из единственных молекул или нескольких соединенных друг с другом молекул. Изготовление электронных схем на молекулярном уровне позволило бы кардинально сократить размеры компьютеров, телевизоров, устройств связи и других электронных устройств. 
Диоды пропускают через себя электрический ток только в одном направлении, блокируя ток, текущий в обратном направлении. Одной из основных характеристик диода является соотношение между нормальным (прямым) током и током обратной утечки. Обычные кремниевые диоды имеют значение этой характеристики в пределах от 10^5 до 10^8. И чем выше значение соотношения токов, тем больший контроль над током можно получить при помощи определенного типа диодов. 
В течение почти 20 лет исследователи пытались создать молекулярные диоды, соотношение токов которых соответствует или превышает аналогичную характеристику кремниевых диодов. Однако, некоторые физические ограничения, связанные с размерами единственных молекул, определяли то, что соотношение токов молекулярного диода принципиально не могло быть выше 10^3. 
Для решения проблемы с молекулярными диодами исследователи спроектировали так называемый макро-туннельный переход, основанный на слое одного из типов молекулярных диодов. Особенности соединения молекулярных диодов, определенный угол наклона молекул и уровень поданного на них напряжения смещения позволили ученым добиться того, что соотношение прямого и обратного тока каждого из диодов изменилось на три порядка в лучшую сторону и стало равно 6.3 x 10^5. 
«Такой подход позволил нам преодолеть фундаментальный теоретический барьер. И теперь в нашем распоряжении имеется молекулярный диод, не уступающий по характеристикам своим кремниевым аналогам» — пишут исследователи. — «Подобный прием можно будет использовать и по отношению к другим компонентам молекулярной электроники. И все это вместе позволит поставить область молекулярной электроники на практические рельсы в не таком уж и далеком будущем». 
Естественно, что молекулярные диоды не смогут стать полноценной заменой кремниевым диодам, которые способны пропускать через себя электрический дот достаточно большой величины. Но имеется и масса областей, где использование молекулярных диодов более предпочтительно, нежели кремниевых. Кроме этого, молекулярные диоды могут изготавливаться исключительно химическим путем, благодаря чему их производство будет более дешевым, нежели производство аналогичных полупроводниковых приборов.

__________________________________________________________________________________________

Советы при выполнении малярных работ.

Потолочные малярные работы. 
Практически каждый из нас столкнулся с ситуацией при производстве ремонта, когда с потолка во время малярной работы на ручку кисточки течет краска и может легко испачкать одежду и руки. Чтобы этого не произошло, можно прибегнуть к маленькой хитрости: разрежьте маленький мяч пополам и возьмите одну половину. Сделайте в ней небольшую дырку и проденьте в нее ручку малярной кисточки. Чтобы мяч не соскальзывал — закрепите его скотчем или изоляционной лентой. 
Можно также воспользоваться резинкой либо кружком пергамина в диаметре 5-7 см. Вторую же половину нашего мячика лучше всего оставить для использования в качестве маленькой емкости для строительных смесей, которыми заготавливают поверхность. 
Если под рукой нет кисти.
Кисть в экстренных случаях можно сделать из подручных материалов. Например, из куска обычного поролона, который крепится на отрезе толстой проволоки либо палке из дерева. Подобную конструкцию можно смело использовать для проведения малярной работы. 
Что делать, если нужно обработать большую поверхность? 
При обработке больших поверхностей специфика малярных работ заключается в необходимости поделить весь сектор на более маленькие, обозначив их специальными планками либо швами. 
Что делать с кистью после работы? 
После малярных работ нужно обязательно замачивать кисть, которая была в работе! Сперва кисть необходимо добротно промыть от масел, для начала опустив ее в скипидар или керосин (подойдет и уайтспирит), и только после этого в мыльную жидкость. Особого внимания к себе требуют флейцевые и торцевые кисточки для малярных работ. Эти кисти для клеевого состава необходимо вымыть в горячей или теплой воде. Затем отжать и подвесить вниз волосками, сделав форму щетины в виде капли. Чтобы волоски кисти не торчали в разные стороны, необходимо закрепить каплевидную форму простой марлей. 
Если у вас нет растворяющего вещества, то кисточку после малярных работ с использованием лака лучше замочить в чистой воде. А после замачивания, когда лак раствориться, его остатки необходимо удалить с кисточки горячей мыльной водой. 
Подготовка края поверхности к окраске.
Симметрию краев можно получить, приклеив специальную клейкую ленту на отвес линии или при помощи обычного шнура. 
Подсохла краска? 
Перед использованием подсохшей краски от остатков пленки состав можно и не очищать. Просто поместите в подготовленную банку марлю или отрезок чулка из капрона и окунайте кисть в краску через саму тканевую поверхность. На самых краях этой банки марлю или чулок лучше зафиксировать резинкой. Высохший малярный состав может разноосновным. Например, если он нитроцеллюлозный, необходимо применить именно марлю, а не капроновый чулок. 
Подготовка новых кистей к работе.
До начала работы, приблизительно за один час, необходимо замочить новые кисточки в воде. Когда же волос малярных кистей станет мягким и разбухнет, можно быть уверенным в том, что он не оставит на окрашиваемой поверхности следов. Более того, после такого способа подготовки малярной кисти, волос меньше выпадает во время самой малярной работы. 
Для окрашивания масляными смесями малярную кисть нужно немного высушить. 
Работа с кистью. 
При окрашивании поверхности малярную кисть следует время от времени вращать руке, как по часовой стрелке, так и против, что придаст симметрию износа волоса по всему радиусу малярной кисти. При работе на поверхности без изъянов малярная кисть прослужит вам гораздо дольше. 
При нанесении состава на поверхность следует тщательно втирать краску, слегка надавливая на кисточку. С силой надавливать на инструмент не рекомендуется, так как волос может испортиться. 
В перерыве между работами следует замачивать кисточку в воде с керосином, водой или скипидаром. 
Держать кисточки можно и в банке с самой краской. Только предварительно нужно прочно зафиксировать кисть, чтобы волос деформировался при соприкосновении с дном банки.

______________________________________________________________________________________________

Сонный паралич.

Ужас, чувство страха, сильное удушье, тяжесть на теле, странные существа, чувство чьего-то присутствия, галлюцинации, при попытке кричать — ничего не выходит. Все это симптомы «сонного паралича» или как его называли в простонародье «Синдром старой ведьмы». 
Сонный паралич — это когда человек пробуждается парализованный, или внезапно становится парализованным при расслаблении или попытке заснуть, но ещё не спит. Простыми словами: сознание бодрствует, а тело ещё спит, парализовано. Он может проявится до засыпания или после пробуждения. С этим феноменом, по статистике, сталкивается половина населения нашей планеты. Спросите у своих знакомых или друзей. 
Самое первое, что чувствует человек при этом параличе — это сильнейшие чувство страха или ужаса, т.к. это происходит неожиданно, впервые. Потом, ощущается давления на область груди и сильный гул в ушах или чужие голоса. Затрудняется дыхание, появляется чувство «удушья». Человек пытается, кого-либо позвать, но рот не открывается; потом пытается кричать, но ничего не изменяется, лишь ощущение, что разрывается рот, но ничего на самом деле не происходит. Всё это сопровождается ощущением чьего-то присутствия, многие видят призраков, разных людей или странных существ. Часто люди видят свою комнату и идущего по ней человека без лица или уже находящегося в ней, который потом хватает за ноги и тащит вас. Надо понимать, что это всего-лишь сон и игра вашего воображения, поэтому этого не стоит бояться — лишь усугубите ситуацию. 
Ещё одна странность — это время. Сонный паралич длится от нескольких секунд до 2 минут, но на деле кажется, что проходит 10 минут. Сонный паралич безвреден. 
Факторами, которые увеличивают вероятность сонного паралича, считают депривацию сна, стресс и нарушение режима сна. Эксперименты показали, что это расстройство сопровождают нарушение фазы быстрого сна и сна в принципе. Также сонный паралич может быть связан с тревожным неврозом. 
Что же приводит к сонному параличу? 
Считают, что проблема сонного паралича связана с фазой быстрого сна. Во время этой фазы тело расслаблено – человек не видит снов. Если это состояние расслабленности (атония), наступает тогда, когда человек не спит, то может наступить временный паралич. Сонный паралич также может произойти тогда, когда нарушается фаза быстрого сна. 
Лечение сонного паралича.
Хотя вышеописанное выглядит ужасающе, это расстройство не угрожает здоровью и со временем пройдет само по себе. В лечении нет никакой надобности, но следует избегать депривации сна и стресса. Собственно, это и есть рекомендации для здорового сна.

______________________________________________________________________________________________

Мочекаменная болезнь.

Камни в почках — достаточно частое заболевание, у 12 % мужчин и 5% женщин будут обнаружены камни в почках к 70 годам. 
Как же могут образовываться камни в человеческом организме? Дело в том, что почка — это орган, ответственный за водный баланс, а также за выведение различных веществ с мочой. Моча, по сути, представляет собой раствор, в котором растворено множество веществ, в том числе минералы. Если концентрация минералов достигает определённого уровня и кислотно-основное состояние раствора смещается в ту или иную сторону, минералы могут кристаллизироваться — формировать нерастворимые агрегаты. 
Например, соли мочевой кислоты (ураты) формируют камни при кислой реакции мочи, а соли кальция и фосфатов формируют камни при щелочной реакции мочи. 
Недостаточный приём воды также ведёт к образованию камней — за счёт концентрирования мочи. 
Причины образования камней напрямую связаны с их химическим составом. Например, веганская диета, болезнь Крона и недостаток витамина С ведут к образования кальций-оксалатных камней. А приём молочных продуктов ассоциирован с кальций-фосфатными камнями. 
Насколько плохо иметь камни в почках? Конечно, хорошего в этом немного, но не стоит слишком драматизировать ситуацию. В плане симптомов наиболее опасны мелкие камни, которые могут из почек попадать в мочевыводящие пути (сначала в мочеточник — тонкую трубку, соединяющую почку и мочевой пузырь) и травмировать его изнутри, вызывая воспаление и даже временную блокаду. Это состояние называется почечной коликой и сопровождается резкой болью в пояснице с одной стороны, боль может отдавать по ходу мочевыводящих путей в низ живота и в наружные половые органы. Также характерно появление крови в моче, рвота. Лечение данного состояния заключается в введении спазмолитиков — лекарств, расслабляющих гладкие мышцы стенки мочеточника, что позволяет камню пройти дальше в мочевой пузырь. 
Опять же, эта ситуация острая и наблюдается, только если диаметр камней достаточно мал для того, чтобы попасть в мочеточник. Крупные камни, как правило, бессимптомны, потому что пролезть в мочевыводящие пути они не могут. Но это не значит, что они полностью безопасны, — если камни долгое время находятся в почке, это может способствовать застою мочи. Это, в свою очередь, может приводить к инфекциям и сдавлению вещества почки мочой, что приводит к атрофии. 
Возможными методиками лечения являются литотрипсия — дробление камней с помощью специального прибора, эндоскопическая операция (уретероскопия) или чрескожное удаление камней (чрескожная нефролитотомия). 
Интересно, что мочекаменная болезнь может быть связана с атеросклерозом — заболеванием сосудов, при котором формируются бляшки в стенках сосудов, сужается их просвет и нарушается питание органов.

_______________________________________________________________________________________________

Почему ничто не может быть быстрее света? 

В сентябре 2011 года физик Антонио Эредитато поверг мир в шок. Его заявление могло перевернуть наше понимание Вселенной. Если данные, собранные 160 учеными проекта OPERA, были правильными, наблюдалось невероятное. Частицы — в этом случае нейтрино — двигались быстрее света. Согласно теории относительности Эйнштейна, это невозможно. И последствия такого наблюдения были бы невероятными. Возможно, пришлось бы пересмотреть самые основы физики. 
Хотя Эредитато говорил, что он и его команда были «крайне уверены» в своих результатах, они не говорили о том, что данные были совершенно точными. Напротив, они попросили других ученых помочь им разобраться в том, что происходит. 
В конце концов, оказалось, что результаты OPERA были ошибочными. Из-за плохо подключенного кабеля возникла проблема синхронизации, и сигналы с GPS-спутников были неточными. Была неожиданная задержка в сигнале. Как следствие, измерения времени, которое потребовалось нейтрино на преодоление определенной дистанции, показали лишние 73 наносекунды: казалось, что нейтрино пролетели быстрее, чем свет. 
Несмотря на месяцы тщательной проверки до начала эксперимента и перепроверку данных впоследствии, ученые серьезно ошиблись. Эредитато ушел в отставку, вопреки замечаниям многих о том, что подобные ошибки всегда происходили из-за чрезвычайной сложности устройства ускорителей частиц. 
Почему предположение — одно только предположение — что нечто может двигаться быстрее света, вызвало такой шум? Насколько мы уверены, что ничто не может преодолеть этот барьер? 
Давайте сначала разберем второй из этих вопросов. Скорость света в вакууме составляет 299 792,458 километра в секунду — для удобства, это число округляют до 300 000 километров в секунду. Это весьма быстро. Солнце находится в 150 миллионах километров от Земли, и свет от него доходит до Земли всего за восемь минут и двадцать секунд. 
Может ли какое-нибудь из наших творений конкурировать в гонке со светом? Один из самых быстрых искусственных объектов среди когда-либо построенных, космический зонд «Новые горизонты», просвистел мимо Плутона и Харона в июле 2015 года. Он достиг скорости относительно Земли в 16 км/c. Намного меньше 300 000 км/с. 
Тем не менее у нас были крошечные частицы, которые двигались весьма быстро. В начале 1960-х годов Уильям Бертоцци в Массачусетском технологическом институте экспериментировал с ускорением электронов до еще более высоких скоростей. 
Поскольку электроны имеют отрицательный заряд, их можно разгонять — точнее, отталкивать — применяя тот же отрицательный заряд к материалу. Чем больше энергии прикладывается, тем быстрее разгоняются электроны. 
Можно было бы подумать, что нужно просто увеличивать прилагаемую энергию, чтобы разогнаться до скорости в 300 000 км/с. Но оказывается, что электроны просто не могут двигаться так быстро. Эксперименты Бертоцци показали, что использование большей энергии не приводит к прямо пропорциональному увеличению скорости электронов. 
Вместо этого нужно было прикладывать огромные количества дополнительной энергии, чтобы хоть немного изменить скорость движения электронов. Она приближалась к скорости света все ближе и ближе, но никогда ее не достигла. 
Представьте себе движение к двери небольшими шажочками, каждый из которых преодолевает половину расстояния от вашей текущей позиции до двери. Строго говоря, вы никогда не доберетесь до двери, поскольку после каждого вашего шага у вас будет оставаться дистанция, которую нужно преодолеть. Примерно с такой проблемой Бертоцци столкнулся, разбираясь со своими электронами. 
Но свет состоит из частиц под названием фотоны. Почему эти частицы могут двигаться на скорости света, а электроны — нет? 
«По мере того как объекты движутся все быстрее и быстрее, они становятся все тяжелее — чем тяжелее они становятся, тем труднее им разогнаться, поэтому вы никогда на наберете скорость света», говорит Роджер Рассул, физик из Университета Мельбурна в Австралии. «У фотона нет массы. Если бы у него была масса, он не мог бы двигаться со скоростью света». 
Фотоны особенные. У них не только отсутствует масса, что обеспечивает им полную свободу перемещений в космическом вакууме, им еще и разгоняться не нужно. Естественная энергия, которой они располагают, перемещается волнами, как и они, поэтому в момент их создания они уже обладают максимальной скоростью. В некотором смысле проще думать о свете как о энергии, а не как о потоке частиц, хотя, по правде говоря, свет является и тем и другим. 
Тем не менее свет движется намного медленнее, чем мы могли бы ожидать. Хотя интернет-техники любят говорить о коммуникациях, которые работают «на скорости света» в оптоволокне, свет движется на 40% медленнее в стекле этого оптоволокна, чем в вакууме. 
В реальности, фотоны движутся на скорости 300 000 км/с, но сталкиваются с определенной интерференцией, помехами, вызванными другими фотонами, которые испускаются атомами стекла, когда проходит главная световая волна. Понять это может быть нелегко, но мы хотя бы попытались. 
Точно так же, в рамках специальных экспериментов с отдельными фотонами, удавалось замедлить их весьма внушительно. Но для большинства случаев будет справедливо число в 300 000. Мы не видели и не создавали ничего, что могло бы двигаться так же быстро, либо еще быстрее. Есть особые моменты, но прежде чем мы их коснемся, давайте затронем другой наш вопрос. Почему так важно, чтобы правило скорости света выполнялось строго? 
Ответ связан с человеком по имени Альберт Эйнштейн, как часто бывает в физике. Его специальная теория относительности исследует множество последствий его универсальных пределов скорости. Одним из важнейших элементов теории является идея того, что скорость света постоянна. Независимо от того, где вы и как быстро движетесь, свет всегда движется с одинаковой скоростью. 
Но из этого вытекает несколько концептуальных проблем. 
Представьте себе свет, который падает от фонарика на зеркало на потолке стационарного космического аппарата. Свет идет вверх, отражается от зеркала и падает на пол космического аппарата. Скажем, он преодолевает дистанцию в 10 метров. 
Теперь представим, что этот космический аппарат начинает движение с колоссальной скоростью во многие тысячи километров в секунду. Когда вы включаете фонарик, свет ведет себя как прежде: светит вверх, попадает в зеркало и отражается в пол. Но чтобы это сделать, свету придется преодолеть диагональное расстояние, а не вертикальное. В конце концов, зеркало теперь быстро движется вместе с космическим аппаратом. 
Соответственно, увеличивается дистанция, которую преодолевает свет. Скажем, на 5 метров. Выходит 15 метров в общем, а не 10. 
И несмотря на это, хотя дистанция увеличилась, теории Эйнштейна утверждают, что свет по-прежнему будет двигаться с той же скоростью. Поскольку скорость — это расстояние, деленное на время, раз скорость осталась прежней, а расстояние увеличилось, время тоже должно увеличиться. Да, само время должно растянуться. И хотя это звучит странно, но это было подтверждено экспериментально. 
Этот феномен называется замедлением времени. Время движется медленнее для людей, которые передвигаются в быстро движущемся транспорте, относительно тех, кто неподвижен. 
К примеру, время идет на 0,007 секунды медленнее для астронавтов на Международной космической станции, которая движется со скоростью 7,66 км/с относительно Земли, если сравнивать с людьми на планете. Еще интереснее ситуация с частицами вроде вышеупомянутых электронов, которые могут двигаться близко к скорости света. В случае с этими частицами, степень замедления будет огромной. 
Стивен Кольтхаммер, физик-экспериментатор из Оксфордского университета в Великобритании, указывает на пример с частицами под названием мюоны. 
Мюоны нестабильны: они быстро распадаются на более простые частицы. Так быстро, что большинство мюонов, покидающих Солнце, должны распадаться к моменту достижения Земли. Но в реальности мюоны прибывают на Землю с Солнца в колоссальных объемах. Физики долгое время пытались понять почему. 
«Ответом на эту загадку является то, что мюоны генерируются с такой энергией, что движутся на скорости близкой к световой, — говорит Кольтхаммер. — Их ощущение времени, так сказать, их внутренние часы идут медленно». 
Мюоны «остаются в живых» дольше, чем ожидалось, относительно нас, благодаря настоящему, естественному искривлению времени. Когда объекты движутся быстро относительно других объектов, их длина также уменьшается, сжимается. Эти последствия, замедление времени и уменьшение длины, представляют собой примеры того, как изменяется пространство-время в зависимости от движения вещей — меня, тебя или космического аппарата — обладающих массой. 
Что важно, как говорил Эйнштейн, на свет это не влияет, поскольку у него нет массы. Вот почему эти принципы идут рука об руку. Если бы предметы могли двигаться быстрее света, они бы подчинялись фундаментальным законам, которые описывают работу Вселенной. Это ключевые принципы. Теперь мы можем поговорить о нескольких исключениях и отступлениях. 
С одной стороны, хотя мы не видели ничего, что двигалось бы быстрее света, это не означает, что этот предел скорости нельзя теоретически побить в весьма специфических условиях. К примеру, возьмем расширение самой Вселенной. Галактики во Вселенной удаляются друг от друга на скорости, значительно превышающей световую. 
Другая интересная ситуация касается частиц, которые разделяют одни и те же свойства в одно и то же время, независимо от того, как далеко находятся друг от друга. Это так называемая «квантовая запутанность». Фотон будет вращаться вверх и вниз, случайно выбирая из двух возможных состояний, но выбор направления вращения будет точно отражаться на другом фотоне где-либо еще, если они запутаны. 
Два ученых, каждый из которых изучает свой собственный фотон, получат один и тот же результат одновременно, быстрее, чем могла бы позволить скорость света. 
Однако в обоих этих примерах важно отметить, что никакая информация не перемещается быстрее скорости света между двумя объектами. Мы можем вычислить расширение Вселенной, но не можем наблюдать объекты быстрее света в ней: они исчезли из поля зрения. 
Что касается двух ученых с их фотонами, хотя они могли бы получить один результат одновременно, они не могли бы дать об этом знать друг другу быстрее, чем перемещается свет между ними. 
«Это не создает нам никаких проблем, поскольку если вы способны посылать сигналы быстрее света, вы получаете причудливые парадоксы, в соответствии с которыми информация может каким-то образом вернуться назад во времени», говорит Кольтхаммер. 
Есть и другой возможный способ сделать путешествия быстрее света технически возможными: разломы в пространстве-времени, которые позволят путешественнику избежать правил обычного путешествия. 
Джеральд Кливер из Университета Бейлор в Техасе считает, что однажды мы сможем построить космический аппарат, путешествующий быстрее света. Который движется через червоточину. Червоточины — это петли в пространстве-времени, прекрасно вписывающиеся в теории Эйншейна. Они могли бы позволить астронавту перескочить из одного конца Вселенной в другой с помощью аномалии в пространстве-времени, некой формы космического короткого пути. 
Объект, путешествующий через червоточину, не будет превышать скорость света, но теоретически может достичь пункта назначения быстрее, чем свет, который идет по «обычному» пути. Но червоточины могут быть вообще недоступными для космических путешествий. Может ли быть другой способ активно исказить пространство-время, чтобы двигаться быстрее 300 000 км/c относительно кого-нибудь еще? 
Кливер также исследовал идею «двигателя Алькубьерре», предложенную физиком-теоретиком Мигелем Алькубьерре в 1994 году. Он описывает ситуацию, в которой пространство-время сжимается перед космическим аппаратом, толкая его вперед, и расширяется позади него, также толкая его вперед. «Но потом, — говорит Кливер, — возникли проблемы: как это сделать и сколько понадобится энергии». 
В 2008 году он и его аспирант Ричард Обоузи рассчитали, сколько понадобится энергии. 
«Мы представили корабль 10 м х 10 м х 10 м — 1000 кубометров — и подсчитали, что количество энергии, необходимое для начала процесса, будет эквивалентно массе целого Юпитера». 
После этого, энергия должна постоянно «подливаться», чтобы процесс не завершился. Никто не знает, станет ли это когда-нибудь возможно, либо на что будут похожи необходимые технологии. «Я не хочу, чтобы меня потом столетиями цитировали, будто я предсказывал что-то, чего никогда не будет, — говорит Кливер, — но пока я не вижу решений». 
Итак, путешествия быстрее скорости света остаются фантастикой на текущий момент. Пока единственный способ посетить экзопланету при жизни — погрузиться в глубокий анабиоз. И все же не все так плохо. В большинстве случаев мы говорили о видимом свете. Но в реальности свет — это намного большее. От радиоволн и микроволн до видимого света, ультрафиолетового излучения, рентгеновских лучей и гамма-лучей, испускаемых атомами в процессе распада — все эти прекрасные лучи состоят из одного и того же: фотонов. 
Разница в энергии, а значит — в длине волны. Все вместе, эти лучи составляют электромагнитный спектр. То, что радиоволны, к примеру, движутся со скоростью света, невероятно полезно для коммуникаций. 
В своем исследовании Кольтхаммер создает схему, которая использует фотоны для передачи сигналов из одной части схемы в другую, так что вполне заслуживает права прокомментировать полезность невероятной скорости света. 
«Сам факт того, что мы построили инфраструктуру Интернета, к примеру, а до него и радио, основанную на свете, имеет отношение к легкости, с которой мы можем его передавать», отмечает он. И добавляет, что свет выступает как коммуникационная сила Вселенной. Когда электроны в мобильном телефоне начинают дрожать, фотоны вылетают и приводят к тому, что электроны в другом мобильном телефоне тоже дрожат. Так рождается телефонный звонок. Дрожь электронов на Солнце также испускает фотоны — в огромных количествах — которые, конечно, образуют свет, дающий жизни на Земле тепло и кхм, свет. 
Свет — это универсальный язык Вселенной. Его скорость — 299 792,458 км/с — остается постоянной. Между тем, пространство и время податливы. Возможно, нам стоит задумываться не о том, как двигаться быстрее света, а как быстрее перемещаться по этому пространству и этому времени?  Источник: hi-news.ru

 

 

 

PostHeaderIcon 1.Искусственный интеллект.2.Белые карлики.3.Существует ли такое понятие, как чистая энергия?4.Что такое галактика?

Искусственный интеллект — идеальный инструмент для исследования Вселенной.

В попытке понять Вселенную мы становимся одержимыми — нас манит жажда наблюдений. Спутники передают сотни терабайт данных информации каждый год, а всего один телескоп в Чили будет выдавать 15 терабайт картинок космоса каждую ночь. Ни один человек не сможет обработать их вручную. Как говорит астроном Карло Энрико Петрильо, «смотреть на снимки галактик — самая романтическая часть нашей работы. Проблема в том, как оставаться сосредоточенными». Поэтому Петрильо разрабатывает ИИ, который будет ему помогать. 
Петрильо и его коллеги искали явление, которое по сути представляет собой космический телескоп. Когда массивный объект (галактика или черная дыра) оказывается между далеким источником света и наблюдателем на Земле, он изгибает пространство и свет вокруг него, создавая линзу, позволяющую астрономам поближе взглянуть на невероятно старые и далекие участки Вселенной, сокрытые от нашего взгляда. Этот эффект называется гравитационным линзированием, и эти линзы являются ключом к пониманию того, из чего состоит Вселенная. До сих пор искать их было медленно и утомительно. 
Именно здесь нужен искусственный интеллект — и поиск гравитационных линз это самое начало. Как выразился стэнфордский профессор Эндрю Ын, способность ИИ позволяет автоматизировать всё, что «типичный человек может сделать меньше чем за одну секунду мышления». Меньше секунды может показаться не особо щедрым, но когда дело доходит до просеивания больших объемов данных, это просто дар небес. 
Новая волна астрономов рассматривает ИИ не только как сортировщик данных. Они исследуют нечто, что может быть совершенно новым способом поиска научных открытий, когда искусственный интеллект будет отображать части Вселенной, которых мы никогда не видели. 
Но сперва: гравитационные линзы. Общая теория относительности Эйнштейна предсказала это явление еще в 1930-х годах, но первые примеры появились только в 1979 году. Почему? Потому что космос очень и очень большой, и людям нужно было много времени, чтобы его осмотреть, особенно без современных телескопов. Охота на гравитационные линзы была сложной. 
«Линзы, которые у нас есть сейчас, были найдены разными способами», говорит Лилия Уильямс, профессор астрофизики в Университете Миннесоты. «Некоторые были обнаружены случайно, люди искали что-то совершенно другое. Некоторые были найдены людьми, которые их искали, со второго или третьего раза». 
Смотреть на картинки ИИ умеет очень хорошо. Поэтому Петрильо и его коллеги обратились к инструменту ИИ, любимому в Кремниевой долине: типу компьютерной программы, состоящей из цифровых «нейронов», смоделированных по образу настоящих, которые активируются в ответ на ввод. Скормите этим программам (нейронным сетям) кучу данных — и они научатся распознавать схемы и закономерности. Особенно хорошо они работают с визуальной информацией и используются в самых разных системах машинного зрения — от камер в самоуправляемых автомобилях до распознавания лиц на картинках в Facebook. 
Как было написано в статье, опубликованной в прошлом месяце, применение этой технологии для охоты на гравитационные линзы, было удивительно простым. Во-первых, ученые сделали набор данных для обучения нейронной сети — сгенерировали 6 миллионов фейковых изображений с гравитационными линзами и без них. Затем скормили нейронной сети свои данные и оставили разбираться в паттернах. Немного тонкой настройки и получилась программа, распознающая гравитационные линзы в мгновение ока. 
«Отличный классификатор в лице человека разбирает изображения со скоростью тысячу в час», говорит Петрильо. Одна линза находится примерно раз в 30 000 галактик. Поэтому классификатору придется работать без сна и отдыха в течение недели, чтобы найти всего пять-шесть линз. Нейронная сеть, для сравнения, разбирается 21 789 изображений всего за 20 минут. И это с одним древним процессором. 
Нейронная сеть была не такой точной, как компьютер. Чтобы та не проглядела линзы, ей задали широкие параметры. Она выдала 761 возможных кандидатов, которые люди изучили и сократили до 56. Чтобы подтвердить, что это настоящие линзы, придется проверить и подтвердить находки, но Петрильо полагает, что треть окажутся настоящими. Получается примерно по одной линзе в минуту, если сравнивать с сотней линз, обнаруженных всем научным сообществом за последние несколько десятилетий. Скорость невероятная, перспективы — огромные. 
Поиск этих линз необходим для понимания одной из величайших загадок астрономии: из чего состоит Вселенная? Материя, которую мы знаем (планеты, звезды, астероиды и т. д.) представляют лишь 5% всего физического вещества, и еще 95% нам совершенно недоступны. Эти 95% представлены гипотетическим веществом — темной материей, которую мы никогда не наблюдали напрямую. Нам остается только изучать гравитационное влияние, которое она оказывает на остальную Вселенную, и гравитационные линзы служат одним из важнейших индикаторов. 
Что еще может делать ИИ? Ученые работают над рядом новых инструментов. Некоторые, как Петрильо, берут на себя задачу идентификации: классифицируют галактики, например. Другие прочесывают потоки данных в поисках интересных сигналов. Некоторые нейронные сети устраняют искусственные помехи для радиотелескопа, вычленяя только полезные сигналы. Другие использовались для идентификации пульсаров, необычных экзопланет или улучшения телескопов с низким разрешением. Короче говоря, потенциальных применений много. 
Этот взрыв частично объясняется общими тенденциями в области аппаратного обеспечения, которые позволяют расширить поле применения ИИ, вроде доступности дешевой вычислительной мощности. Астрономам больше не нужно просиживать штаны безоблачными ночами, наблюдая за движением отдельных планет; вместо этого они используют сложную технику, которая просматривает участки неба один за другим. Улучшенные телескопы и технологии хранения данных означают, что возможностей для анализа теперь еще больше, говорит Уильямс. 
Анализ больших наборов данных — вот что отлично умеет делать искусственный интеллект. Мы можем научить его распознавать закономерности и заставить работать его неустанно, и он ни разу не моргнет и не ошибется. 
Волнуются ли астрономы, что они доверяют машине, которой может не хватить человеческого понимания, чтобы обнаружить нечто сенсационное? Петрильо говорит, что нет. «В целом люди более предвзяты, менее эффективны и более склонны к ошибкам, чем машины». Уияльмс соглашается. «Компьютеры могут упускать определенные вещи, но они будут упускать их систематически». Но пока мы знаем то, чего не знают они, мы можем разворачивать автоматизированные системы без особого риска. 
Для некоторых астрономов потенциал ИИ выходит за рамки простой сортировки данных. Они считают, что искусственный интеллект может быть использован для создания информации, заполняющей слепые пятна в наших наблюдениях за Вселенной. 
Астроном Кевин Шавински и его команда, специализирующаяся на астрофизике галактик и черных дыр, используют ИИ для повышения разрешения размытых снимков телескопов. С этой целью они развернули нейронную сеть, которая непревзойденно генерирует вариации изучаемых данных, будто хороший фальсификатор имитирует стиль известного художника. Эти же сети использовались для создания фейковых изображений снимков звезд; фейковых аудиодиалогов, имитирующих настоящие голоса; и других типов данных. По мнению Шавинского, такие нейросети создают информацию, которая была ранее нам недоступна. 
В работе, опубликованной Шавинским и его командой в начале этого года, они показали, что эти сети могут улучшать качество снимков космоса. Они понизили качество изображений ряда галактик, добавили шума и размытия, а затем пропустили их через нейросети вместе с оригинальными снимками. Результат был поразительный. Но ученые пока не могут им поделиться. 
Шавински осторожно относится к проекту. В конце концов, он идет вразрез с основными принципами науки: вы можете узнать Вселенную, только наблюдая ее непосредственно. «По этой причине этот инструмент опасен», говорит он. И его можно использовать только тогда, когда у нас есть точные данные и когда мы можем проверить результат. Можно обучить нейросеть генерировать данные о черных дырах и отправить ее на работу в определенный участок неба, который до сих пор был плохо исследован. И если она найдет черную дыру, астрономы должны будут подтвердить находку собственноручно — как в случае с гравитационными линзами. 
Если эти методы окажутся плодотворными, они могут стать совершенно новыми методами исследования, дополнить классическое компьютерное моделирование и старое доброе наблюдение. Пока все только начинается, но перспективы очень многообещающие. «Будь у вас этот инструмент, вы могли бы взять все данные из архивов, улучшить некоторые из них и извлечь большую научную ценность». Ценность, которой прежде не было. ИИ станет научным алхимиком, помогающим нам превращать старые знания в новые. И мы могли бы исследования космос, как никогда раньше, даже не покидая Землю. Источник: hi-news.ru

_____________________________________________________________________________________________

Белые карлики характеризуются быстрым сжатием.

Впервые в истории астрономических наблюдений было зафиксировано сжатие белых карликов. Это удалось сделать ученым из России и Италии. Такие процессы возможны с «выгоревшими», компактными звездами в начальные этапы их жизни. Сжимающийся объект был зафиксирован в созвездии Кормы. 
Одна из гипотез говорит о том, что белые карлики — это «останки» солнцеподобных звезд, на начальном этапе жизни которых происходит сильное сжатие из-за постоянного понижения температуры. За первые несколько лет такое сжатие приводит к уменьшению радиуса космического объекта в сотни раз. Но подтвердить существующую теорию было крайне сложно, так как известные ученым белые карлики имели большой возраст, и измерить из радиус было практически невозможно. 
Российские астрофизики во главе с Сергеем Поповым, которые работают Государственном астрономическом институте имени П.К.Штернберга, проводили наблюдение систему с двойной звездой HD49798/RX J0648.0-4418; она расположена в 2 000 световых лет от нашей планеты. По мнению исследователей объект с периодом вращения в 13 секунд , представляет собой белый карлик, возраст которого не достиг 2 миллионов лет. 
Было замечено, что за последние несколько десятилетий период вращения космического объекта уменьшается на 7 наносекунда в год. Проанализировав полученные в ходе наблюдения данные, астрофизики пришли к выводу, что сжатие белого карлика происходит со скоростью 1 см в год. Источник:  kosmos-x.net.ru

______________________________________________________________________________________________

Существует ли такое понятие, как чистая энергия?

Энергия играет важнейшую роль не только в нашей повседневной жизни, наполненной технологиями, но и в фундаментальной физике. Химическая энергия, хранящаяся в бензине, преобразуется в кинетическую энергию наших средств передвижения, а электроэнергия с электростанций преобразуется в свет, тепло и другие виды энергии в наших домах. Но эта энергия будто бы существует в виде одного свойства независимой системы. Но обязательно ли всё должно быть именно так? 
Существует ли чистая энергия, возможно, некоторое малое время перед тем, как превратиться в частицу или фотон? Или это всего лишь удобная математическая абстракция, эквивалент, используемый нами в физике? 
На фундаментальном уровне энергия может принимать различные виды.
Простейшая и самая известна форма энергии выражается через массу. Обычно мы не рассуждаем в терминах эйнштейновского E = mc2, но каждый физический объект, когда-либо существовавший во Вселенной, состоит из массивных частиц, и просто потому, что у них есть масса, у этих частиц есть и энергия. Если эти частицы движутся, у них появляется дополнительная энергия – кинетическая, или энергия движения.
Наконец, эти частицы могут связываться друг с другом различными способами, формируя более сложные структуры – ядра, атомы, молекулы, клетки, организмы, планеты и т.п. Эта разновидность энергии известна как энергия связи, и она на самом деле отрицательная. Она уменьшает массу покоя всей системы, и поэтому ядерный синтез, происходящий в ядрах звёзд, может испускать столько света и тепла: превращая массу в энергию через ту же самую формулу E = mc2. За 4,5 миллиардолетнюю историю Солнца оно потеряло примерно массу Сатурна просто из-за синтеза гелия из водорода. 
Солнце представляет другой пример энергии: свет и тепло, идущие в виде фотонов, отличающихся от описанных нами форм энергий. Есть и безмассовые частицы – частицы без энергии покоя – и эти частицы, фотоны, глюоны и гипотетические гравитоны, движутся со скоростью света. Однако они переносят энергию в виде кинетической энергии, и, в случае глюонов, отвечают за энергию связи внутри атомных ядер и протонов.
Фундаментальный вопрос состоит в том, может ли энергия существовать независимо от любой из этих частиц. Существовала соблазнительная возможность того, что это она существует отдельно в виде гравитации: много десятилетий мы наблюдали за орбитами двойных нейтронных звёзд – двух остатков коллапсировавших звёзд, вращавшихся вокруг друг друга. Благодаря измерениям длительности импульсов пульсаров, когда одна из звёзд отправляет регулярные сигналы в нашу сторону, мы смогли определить, что эти орбиты уменьшаются и сближаются по спирали. С возрастанием их энергии связи должно происходить излучение энергии в какой-либо форме. Мы могли засечь эффекты уменьшения, но не излучаемую энергию.
Единственным способом объяснить это было введением некоего типа гравитационного излучения: нам нужно было, чтобы гравитационные волны существовали. Первое слияние чёрных дыр, зафиксированное детектором LIGO 14 сентября 2015 года, должно было проверить эту теорию. В тот день мы зафиксировали две чёрные дыры, по спирали сближавшиеся друг с другом, и прямые гравитационные волны, испущенные этим слиянием. Изначальные чёрные дыры обладали массами в 36 и 29 солнечных; итоговая дыра после слияния имела массу в 62 солнечных.
Пропавшие три солнечных массы были излучены в виде гравитационных волн, и сила уловленных нами волн точно совпадала с расчётной, необходимой для сохранения энергии. Эйнштейновское E = mc2 и перенос энергии в виде частиц или физических явлений снова были подтверждены. 
Энергия принимает различные формы, и некоторые из них фундаментальны. Масса покоя частицы со временем не меняется, как не меняется она от частицы к частице. Энергия этого типа присуща всему во Вселенной. Все остальные существующие формы энергии связаны с ней. Атом в возбуждённом состоянии несёт больше энергии, чем атом в основном состоянии – из-за разницы в энергии связи. Если вы хотите перейти на более низкое состояние энергии, вам нужно испустить фотон; нельзя сделать этот переход, не сохраняя энергию, и эту энергию должна унести частица – пусть и безмассовая.
Странный факт состоит в том, что энергия фотона, или любая кинетическая форма энергии (энергия движения) не фундаментальна, а зависит от движения наблюдателя. Если вы движетесь навстречу фотону, его энергия для вас будет казаться больше (длина волны сдвигается в синюю часть спектра), а если вы двигаетесь от него, его энергия будет меньше, и он будет казаться сдвинутым в красную часть спектра. Энергия относительна, но для любого наблюдателя она сохраняется. Вне зависимости от взаимодействий энергия никогда не существует сама по себе, а только лишь как часть системы частиц, массивных или нет.
Есть один вид энергии, которая, вероятно, может обойтись без частиц: тёмная энергия. Та форма энергии, что заставляет Вселенную расширяться с ускорением, может оказаться энергией, присущей самой ткани Вселенной! Такая интерпретация тёмной энергии внутренне непротиворечива и совпадает с наблюдениями за удалёнными и удаляющимися от нас галактиками и квазарами. Единственная проблема – эту форму энергии нельзя использовать для создания или уничтожения частиц, и конвертировать между другими формами энергии. Она кажется сущностью в себе, не связанной взаимодействиями с другими формами энергии, существующими во Вселенной. 
Так что полностью ответ на вопрос о существовании чистой энергии будет таким: 
• Для всех существующих частиц, массивных и нет, энергия – одно из их свойств, и не может существовать отдельно. 
• Для всех ситуаций, в которых кажется, что энергия теряется в системе, допустим, при гравитационном угасании, существует какая-либо форма излучения, уносящая эту энергию, сохраняя её. 
• Тёмная энергия может оказаться чистейшей формой энергии, существующей вне зависимости от частиц, но, за исключением расширения Вселенной, эта энергия недоступна ни для чего другого во Вселенной. 
Насколько нам известно, энергия – это не то, что можно изолировать в лаборатории, но одно из множества свойств, которыми обладают материя, антиматерия и излучение. Создание независимой от частиц энергии? Возможно, Вселенная этим и занимается, но пока мы не научимся создавать или уничтожать пространство-время, у нас такие действия не выходят. 
Итан Сигель – астрофизик, популяризатор науки, автор блога Starts With A Bang! Написал книги «За пределами галактики», и «Трекнология: наука Звёздного пути». Источник: geektimes.ru

____________________________________________________________________________________________

Что такое галактика?

История изучения планет и звезд измеряется тысячелетиями, Солнца, комет, астероидов и метеоритов — столетиями. А вот галактики, разбросанные по Вселенной скопления звезд, космического газа и пылевых частиц, стали объектом научного исследования лишь в 1920-е годы.
Галактики наблюдали с незапамятных времен. Человек с острым зрением может различить на ночном небосводе светлые пятна, похожие на капли молока. В Х веке персидский астроном Абд-аль-Раман аль-Суфи упомянул в своей «Книге о неподвижных звездах» два подобных пятна, известных теперь как Большое Магелланово облако и галактика М31, она же Андромеда. С появлением телескопов астрономы наблюдали все больше таких объектов, получивших название туманностей. Если английский астроном Эдмунд Галлей в 1716 году перечислил всего шесть туманностей, то каталог, опубликованный в 1784 году астрономом французского военно-морского флота Шарлем Мессье, содержал уже 110 — и среди них четыре десятка настоящих галактик (в том числе и М31). В 1802 году Уильям Гершель опубликовал перечень из 2500 туманностей, а его сын Джон в 1864 году издал каталог, где было более 5000 туманностей.
Природа этих объектов долгое время ускользала от понимания. В середине XVIII века некоторые проницательные умы увидели в них звездные системы, подобные Млечному Пути, однако телескопы в то время не предоставляли возможности проверить эту гипотезу. Столетием позже восторжествовало мнение, что каждая туманность — это газовое облако, подсвеченное изнутри молодой звездой. Позже астрономы убедились, что некоторые туманности, в том числе и Андромеда, содержат множество звезд, однако еще долго не было ясно, расположены они в нашей Галактике или за ее пределами. И лишь в 1923—1924 годах Эдвин Хаббл определил, что расстояние от Земли до Андромеды как минимум троекратно превосходит диаметр Млечного Пути (на самом деле примерно в 20 раз) и что М33, другая туманность из каталога Мессье, удалена от нас на никак не меньшую дистанцию. Эти результаты положили начало новой научной дисциплине — галактической астрономии.
Вселенная заполнена галактиками разного размера и разных масс. Их количество известно весьма приблизительно. Семь лет назад орбитальный телескоп «Хаббл» за три с половиной месяца обнаружил около 10 000 галактик, сканируя в южном созвездии Печи участок небосвода, в сто раз меньший, нежели площадь лунного диска. Если предположить, что галактики распределяются по небесной сфере с такой же плотностью, получится, что в наблюдаемом космосе их 200 млрд. Однако эта оценка сильно занижена, поскольку телескоп не смог заметить великое множество очень тусклых галактик.
Среди галактик есть и карлики, и гиганты. В авторитетном оксфордском справочнике Companion to Cosmology 2008 года издания написано, что самые мелкие галактики содержат миллионы звезд, а самые крупные — триллионы. Эта информация уже успела устареть. Как рассказал «ПМ» профессор Техасского университета в Остине Джон Корменди, в последние годы было открыто семейство мини-галактик всего лишь с сотнями звезд: «Это так называемые ультракомпактные карлики, линейные размеры которых лежат в пределах 20 парсек. Несмотря на малое количество звезд, масса таких галактик составляет миллионы и десятки миллионов солнечных масс. Скорее всего, в этом в основном повинна темная материя, хотя некоторые ученые полагают, что немалый вклад принадлежит черным дырам и нейтронным звездам. Как бы то ни было, старое определение галактики как крупного автономного звездного скопления больше не работает». На верхней границе галактического спектра находятся сверхгиганты диаметром порядка мегапарсека, у которых численность звездного населения достигает сотни триллионов. 
Форма и содержание.
Галактики различаются и морфологией (то есть формой). В целом их подразделяют на три основных класса — дисковидные, эллиптические и неправильные (иррегулярные). Это общая классификация, есть гораздо более детальные.
Дисковидная галактика — это звездный блин, вращающийся вокруг оси, проходящей через его геометрический центр. Обычно по обе стороны центральной зоны блина имеется овальное вздутие — балдж (от англ. bulge). Балдж тоже вращается, однако с меньшей угловой скоростью, нежели диск. В плоскости диска нередко наблюдаются спиральные ветви, изобилующие сравнительно молодыми яркими светилами. Однако есть галактические диски и без спиральной структуры, где таких звезд много меньше. 
Центральную зону дисковидной галактики может рассекать звездная перемычка — бар. Пространство внутри диска заполнено газопылевой средой — исходным материалом для новых звезд и планетных систем. Галактика имеет два диска: звездный и газовый. Они окружены галактическим гало — сферическим облаком разреженного горячего газа и темной материи, которая и вносит основной вклад в полную массу галактики. Гало вмещает также отдельные старые звезды и шаровые звездные скопления (глобулярные кластеры) возрастом до 13 млрд лет. В центре едва ли не любой дисковидной галактики, как с балджем, так и без балджа, расположена сверхмассивная черная дыра. Самые крупные галактики этого типа содержат по 500 млрд звезд.
Млечный путь.
Солнце обращается вокруг центра вполне рядовой спиральной галактики, в состав которой входят 200−400 миллиардов звезд. Ее диаметр приблизительно равен 28 килопарсекам (чуть больше 90 световых лет). Радиус солнечной внутригалактической орбиты — 8,5 килопарсек (так что наше светило смещено к внешнему краю галактического диска), время полного оборота вокруг центра Галактики — примерно 250 миллионов лет. 
Балдж Млечного Пути имеет эллипсовидную форму и наделен баром, который обнаружили совсем недавно. В центре балджа находится компактное ядро, заполненное звездами различного возраста — от нескольких миллионов лет до миллиарда и старше. Внутри ядра за плотными пылевыми облаками скрывается достаточно скромная по галактическим стандартам черная дыра — всего лишь 3,7 миллиона солнечных масс. 
Наша Галактика может похвастаться двойным звездным диском. На долю внутреннего диска, который имеет по вертикали не более 500 парсек, приходится 95% звезд дисковой зоны, в том числе все молодые яркие звезды. Его охватывает внешний диск толщиной в полторы тысячи парсек, где обитают звезды постарше. Газовый (точнее, газо-пылевой) диск Млечного Пути имеет в толщину не менее 3,5 килопарсек. Четыре спиральных рукава диска представляют собой области повышенной плотности газо-пылевой среды и содержат большинство самых массивных звезд. 
Диаметр гало Млечного Пути не менее, чем вдвое больше диаметра диска. Там обнаружено порядка 150 глобулярных кластеров, причем, скорее всего, еще с полсотни пока не открыты. Возраст старейших кластеров превышает 13 миллиардов лет. Гало заполнено темной материей, имеющей комковатую структуру. До недавнего времени полагали, что гало почти шарообразно, однако, по последним данным, оно может быть значительно приплюснуто. Общая масса Галактики может составлять до 3 триллионов солнечных масс, причем на долю темной материи приходится 90−95%. Масса звезд Млечного Пути оценивается в 90−100 миллиардов масс Солнца. 
Эллиптическая галактика, как и следует из ее названия, имеет форму эллипсоида. Она не вращается как целое и потому не обладает осевой симметрией. Ее звезды, которые в основном имеют сравнительно небольшую массу и солидный возраст, обращаются вокруг галактического центра в разных плоскостях и иногда не по отдельности, а сильно вытянутыми цепочками. Новые светила в эллиптических галактиках загораются редко в связи с дефицитом исходного сырья — молекулярного водорода.
Как самые крупные, так и самые мелкие галактики относятся к эллиптическому типу. Общая доля его представителей в галактическом населении Вселенной всего около 20%. Эти галактики (возможно, за исключением самых мелких и тусклых) также скрывают в своих центральных зонах сверхмассивные черные дыры. Эллиптические галактики имеют и гало, но не столь четкие, как у дисковидных. 
Все прочие галактики считаются иррегулярными. Они содержат много пыли и газа и активно порождают молодые звезды. На умеренных расстояниях от Млечного Пути таких галактик немного, всего-то 3%. Однако среди объектов с большим красным смещением, чей свет был испущен не позже, чем через 3 млрд лет после Большого взрыва, их доля резко возрастает. Судя по всему, все звездные системы первого поколения были невелики и обладали неправильными очертаниями, а крупные дисковидные и эллиптические галактики возникли гораздо позже.
Рождение галактик.
Галактики появились на свет вскоре после звезд. Считается, что первые светила вспыхнули никак не позднее, чем спустя 150 млн лет после Большого взрыва. В январе 2011 года команда астрономов, обрабатывавших информацию с космического телескопа «Хаббл», сообщила о вероятном наблюдении галактики, чей свет ушел в космос через 480 млн лет после Большого взрыва. В апреле еще одна исследовательская группа обнаружила галактику, которая, по всей вероятности, уже вполне сформировалась, когда юной Вселенной было около 200 млн лет. 
Условия для рождения звезд и галактик возникли задолго до его начала. Когда Вселенная прошла возрастную отметку в 400 000 лет, плазма в космическом пространстве заменилась смесью из нейтрального гелия и водорода. Этот газ был еще чересчур горяч, чтобы стянуться в молекулярные облака, дающие начало звездам. Однако он соседствовал с частицами темной материи, изначально распределенными в пространстве не вполне равномерно — где чуть плотнее, где разреженнее. Они не взаимодействовали с барионным газом и потому под действием взаимного притяжения свободно стягивались в зоны повышенной плотности. Согласно модельным вычислениям, уже через сотню миллионов лет после Большого взрыва в космосе образовались облака темной материи величиной с нынешнюю Солнечную систему. Они объединялись в более крупные структуры, невзирая на расширение пространства. Так возникли скопления облаков темной материи, а потом и скопления этих скоплений. Они втягивали в себя космический газ, предоставляя ему возможность сгущаться и коллапсировать. Таким путем появились первые сверхмассивные звезды, которые быстро взрывались сверхновыми и оставляли после себя черные дыры. Эти взрывы обогащали космическое пространство элементами тяжелее гелия, которые способствовали охлаждению коллапсирующих газовых облаков и потому делали возможным появление менее массивных звезд второго поколения. Такие звезды уже могли существовать миллиарды лет и потому были в состоянии формировать (опять-таки с помощью темной материи) гравитационно связанные системы. Так возникли долгоживущие галактики, в том числе и наша. 
«Многие детали галактогенеза еще скрыты в тумане, — говорит Джон Корменди. — В частности, это относится к роли черных дыр. Их массы варьируют от десятков тысяч масс Солнца до абсолютного на сегодняшний день рекорда в 6,6 млрд солнечных масс, принадлежащего черной дыре из ядра эллиптической галактики М87, расположенной в 53,5 млн световых лет от Солнца. Дыры в центрах эллиптических галактик, как правило, окружены балджами, составленными из старых звезд. Спиральные галактики могут вовсе не иметь балджей или же обладать их плоскими подобиями, псевдобалджами. Масса черной дыры обычно на три порядка меньше массы балджа — естественно, если оный наличествует. Эта закономерность подтверждается наблюдениями, охватывающими дыры массой от миллиона до миллиарда солнечных масс». 
Как полагает профессор Корменди, галактические черные дыры набирают массу двумя путями. Дыра, окруженная полноценным балджем, растет за счет поглощения газа, который приходит к балджу из внешней зоны галактики. Во время слияния галактик интенсивность поступления этого газа резко возрастает, что инициирует вспышки квазаров. В результате балджи и дыры эволюционируют параллельно, что и объясняет корреляцию между их массами (правда, могут работать и другие, еще неизвестные механизмы).
Иное дело безбалджевые галактики и галактики с псевдобалджами. Массы их дыр обычно не превышают 104−106 солнечных масс. По мнению профессора Корменди, они подкармливаются газом за счет случайных процессов, которые происходят недалеко от дыры, а не простираются на целую галактику. Такая дыра растет вне зависимости от эволюции галактики или ее псевдобалджа, чем и обусловлено отсутствие корреляции между их массами. 
Растущие галактики.
Галактики могут увеличивать и размер, и массу. «В далеком прошлом галактики делали это гораздо эффективней, нежели в недавние космологические эпохи, — объясняет профессор астрономии и астрофизики Калифорнийского университета в Санта-Круз Гарт Иллингворт. — Темпы рождения новых звезд оценивают в терминах годового производства единицы массы звездного вещества (в этом качестве выступает масса Солнца) на единицу объема космического пространства (обычно это кубический мегапарсек). Во времена формирования первых галактик этот показатель был весьма невелик, а затем пошел в быстрый рост, продолжавшийся до тех пор, пока Вселенной не исполнилось 2 млрд лет. Еще 3 млрд лет он был относительно постоянным, потом начал снижаться почти пропорционально времени, и снижение это продолжается по сей день. Так что 7−8 млрд лет назад средний темп звездообразования в 10−20 раз превышал современный. Большинство доступных наблюдению галактик уже полностью сформировались в ту далекую эпоху».
В общих чертах эта тенденция понятна. Галактики увеличиваются двумя основными способами. Во‑первых, они получают свежий материал для звездообразования, втягивая из окружающего пространства газ и частицы пыли. В течение нескольких миллиардов лет после Большого взрыва этот механизм исправно работал просто потому, что звездного сырья в космосе хватало всем. Потом, когда запасы истощились, темп звездного рождения упал. Однако галактики нашли возможность увеличивать его за счет столкновения и слияния. Правда, для реализации этого варианта необходимо, чтобы сталкивающиеся галактики располагали приличным запасом межзвездного водорода. Крупным эллиптическим галактикам, где его практически не осталось, слияние не помогает, зато в дисковидных и неправильных оно работает. 
Курс на столкновение.
Посмотрим, что происходит при слиянии двух примерно одинаковых галактик дискового типа. Их звезды практически никогда не сталкиваются — слишком велики расстояния между ними. Однако газовый диск каждой галактики ощущает приливные силы, обусловленные притяжением соседки. Барионное вещество диска теряет часть углового момента и смещается к центру галактики, где возникают условия для взрывного роста скорости звездообразования. Часть этого вещества поглощается черными дырами, которые тоже набирают массу. В заключительной фазе объединения галактик черные дыры сливаются, а звездные диски обеих галактик теряют былую структуру и рассредоточиваются в пространстве. В итоге из пары спиральных галактик образуется одна эллиптическая. Но это отнюдь не полная картина. Излучение молодых ярких звезд способно выдуть часть водорода за пределы новорожденной галактики. В то же время активная аккреция газа на черную дыру вынуждает последнюю время от времени выстреливать в пространство струи частиц огромной энергии, подогревающие газ по всей галактике и тем препятствующие формированию новых звезд. Галактика постепенно затихает — скорее всего, навсегда.
Галактики неодинакового калибра сталкиваются по‑иному. Крупная галактика способна поглотить карликовую (сразу или в несколько приемов) и при этом сохранить собственную структуру. Этот галактический каннибализм тоже может стимулировать процессы звездообразования. Карликовая галактика полностью разрушается, оставляя после себя цепочки звезд и струи космического газа, которые наблюдаются как в нашей Галактике, так и в соседней Андромеде. Если же одна из сталкивающихся галактик не слишком превосходит другую, возможны даже более интересные эффекты. 

 

 

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
Май 2018
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Апр   Июн »
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031  
Архивы

Май 2018
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Апр   Июн »
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031