Новости

Основываясь на результатах сложнейшего моделирования квантовых хронодинамических (QCD) процессов, выполненного на суперкомпьютере K Computer, на одном из самых мощных в мире суперкомпьютеров, группа японских ученых из HAL QCD Collaboration, RIKEN iTHEMS и нескольких университетов предсказала возможность существования весьма и весьма экзотической элементарной частицы, дибариона «dibaryon», которая состоит из шести кварков, а не трех, как все другие обычные частицы. Дальнейшие исследования в данном направлении помогут ученым лучше понять принципы взаимодействия между элементарными частицами, находящимися в чрезвычайной окружающей среде, к примеру, в материи нейтронных звезд или в материи, которой была заполнена Вселенная в первые секунды после Большого Взрыва.

 di-Omega
© Keiko Murano

Элементарные частицы, известные как барионы, к которым относятся протоны и нейтроны, состоят из связанных друг с другом трех кварков различных типов, называемых в науке «ароматом». Дибарион, по сути, является частицей, содержащей два бариона, и единственным известным людям дибарионом является ядро дейтерия. Но уже достаточно давно ученые задавались вопросом о возможности существования и других типов дибарионов.

Японские исследователи использовали мощные теоретические и вычислительные методы для предсказания возможности существования самого необычного вида дибариона, состоящего из двух Омега-барионов, которые состоят, в свою очередь, из трех странных кварков каждый. Этот дибарион получил название Di-Omega, и его поиски японские исследователи предлагают начать со столкновений ионов тяжелых элементов, которые будут проводиться в рамках экспериментов, уже запланированных в Японии и Европе.

Данное открытие было сделано, благодаря комбинации самых современных методов QCD-вычислений, наилучших алгоритмов моделирования и мощного суперкомпьютера. Ключевым моментом всего этого является теория, имеющая название «time-dependent HAL QCD method», математические методы, основанные на этой теории, позволяют ученым рассчитать силы взаимодействия между частицами-барионами. Вторым ключевым моментом стал новый алгоритм, который позволил существенно сократить количество вычислений при построении модели системы с большим количеством кварков в ее составе.

Отметим, что даже с учетом использования оптимизированных алгоритмов, поиски частицы Di-Omega заняли три с половиной года. И в скором времени мощности суперкомпьютера K Computer могут потребоваться для поиска следов присутствия следов экзотических дибарионов в огромных наборах данных, полученных в результате столкновений ядер тяжелых элементов.

Статья опубликована в журнале Physical Review Letters
Источник: dailytechinfo .org

РИА Новости. Луны свыше ста планет-гигантов, вращающихся вокруг далеких звезд, могут поддерживать жизнь в том виде, в котором она существует на Земле, заявляют астрофизики в статье, опубликованной в Astrophysical Journal.

Экзопланета Кеплер-186F
© NASA / Ames/SETI Institute/JPL-Caltech

«В Солнечной системе присутствует как минимум 175 лун, вращающихся вокруг восьми ее планет. И хотя большая часть из них сопровождает Юпитер и Сатурн, которые находятся далеко за пределами «зоны жизни», экзолуны могут находиться в более благоприятных условиях. Их поиски заметно повысят наши шансы найти внеземную жизнь», — заявил Стивен Кейн (Stephen Kane), астроном из университета Калифорнии в Риверсайде (США).

За последние два десятилетия астрономы открыли почти четыре тысячи планет, вращающихся вокруг далеких звезд, многие из которых обитают в достаточно сложных звездных системах, почти не уступающих Солнечной системе в сложности. За все это время была открыта лишь одна экзолуна и несколько кандидатов на эту роль, вращающихся вокруг «планет-изгоев», выброшенных за пределы звездных систем.

Первый спутник планеты вне пределов Солнечной системы был открыт двумя известными планетологами, Дэвидом Киппингом и Алексом Тичи, в июле этого года. Эта луна вращается вокруг планеты Kepler-1625b, аналога Сатурна, чей радиус примерно в два раза меньше, чем у Юпитера и в 6 раз больше, чем у Земли. Она совершает один оборот вокруг светила за примерно 287 дней и находится практически посередине «зоны жизни».

Ее открытие и отсутствие других лун в данных с «Кеплера» заставило астрономов задуматься о том, как часто экзопланеты обладают спутниками, может ли на них существовать жизнь и почему за все время наблюдений был открыт лишь один из них.

Кейн и его коллеги попытались оценить общее число обитаемых лун в Галактике, проанализировав данные, которые телескоп «Кеплер» собирал во время двух этапов своей работы на орбите. Для этого ученые повторно оценили границы «зоны жизни», ориентируясь на условия на Венере и Марсе, на которых жизнь могла существовать в далеком прошлом.

Как показали эти расчеты, газовые гиганты гораздо чаще оказываются внутри этого «бублика» орбит, чем землеподобные планеты – примерно 6-11% из них могут иметь спутники, где в теории способна зародиться жизнь, тогда как лишь 2% планет, похожих на Землю, находятся на «правильной» орбите у звезд-«двойников» Солнца.

В общей сложности им удалось найти десять дюжин газовых гигантов, на орбите которых в принципе может существовать жизнь, если там присутствуют луны, похожие по своим свойствам и размерам на Европу и Энцелад, два потенциально обитаемых спутника Юпитера и Сатурна.

Эти луны, как отмечает Кейн, пока невозможно обнаружить при помощи «Кеплера» или наземных телескопов, однако его наследник TESS, недавно выведенный на орбиту, и новое поколение гигантских оптических обсерваторий смогут решить эту задачу.

Источник: РИА Новости

Нейтрино является одной из самых загадочных элементарных частиц, второй из наиболее распространенных частиц во Вселенной после фотонов, частиц света. Согласно Стандартной Модели физики элементарных частиц существует три типа нейтрино — электронное нейтрино, мюонное и тау-нейтрино, и загадочность этих частиц заключается в том, что нейтрино могут колебаться, т.е. переходить от одного типа к другому спонтанно или под влиянием различных факторов. Но в последнее время результаты некоторых научных экспериментов указывают на то, что существует еще один тип частиц нейтрино, так называемые стерильные нейтрино.

MiniBooNE 
© Wikimedia Commons

В прошлом году группой ученых была опубликована работа, ставящая под сомнение возможность существования стерильных нейтрино. И не так давно ученые, используя данные эксперимента MiniBooNE, совмещенные с данными от датчика Liquid Scintillator Neutrino Detector, получили первые существенные доказательства факта существования стерильного нейтрино.

MiniBooNE — это датчик, который улавливает нейтрино, рождающиеся при столкновении луча протонов с мишенью из определенного материала на установке в Лаборатории имени Ферми в Иллинойсе. Это сфера, диаметром 12.2 метра, заполненная 800 тоннами специальных углеводородов. Когда частица нейтрино ударяет в молекулу углеводорода, возникает слабая вспышка света. Фотонные ламповые усилители превращают эти вспышки в электрические сигналы, по параметрам которых компьютер может рассчитать время, место столкновения и вид элементарной частицы.

Доказательства, полученные экспериментом MiniBooNE, показывают, что количество зарегистрированных датчиком электронных нейтрино в единицу времени составляет 460.5 плюс/минус 95.8. Это гораздо больше, чем ожидалось и чем должно быть согласно Стандартной Модели. Такое несоответствие можно объяснить только наличием новой частицы, которая совершила колебание в сторону электронного нейтрино на общем фоне колебаний от мюонных в тау-нейтрино.

Ученые-физики озадачены и взволнованы предполагаемым открытием, ведь стерильное нейтрино может стать первой элементарной частицей, обнаруженной после того, как физики CERN обнаружили бозон Хиггса в 2012 году. И стерильное нейтрино может стать первой частицей, существование которой выходит за рамки Стандартной Модели.

Окончательная точка над «i» в вопросе существования стерильного нейтрино может быть поставлена в ходе экспериментов KPipe и IsoDAR, проведение которых планируется в Японии, и дополнительных данных, которые предстоит собрать датчику MiniBooNE.

«Эксперименты следующего поколения разрабатываются с прицелом на решение данной проблемы» — пишут исследователи, — «Их результаты смогут или закрыть эту главу полностью, или предоставить окончательные подтверждения».

По материалам gizmodo .com
Источник: dailytechinfo .org

Телескопы ALMA и VLT Европейской Южной обсерватории (ESO) показали, что как галактики со вспышками звездообразования в ранней Вселенной, так и область звездообразования в близлежащей галактике содержат гораздо большую долю массивных звезд, чем их находится в более спокойных галактиках. Это открытие ставит под сомнение современные воззрения на эволюцию галактик, меняет наше понимание истории звездообразования во Вселенной и наши представления об образовании химических элементов. Об открытии рассказывает пресс-релиз ESO.

Четыре удаленных галактики со вспышками звездообразования, наблюдавшиеся на ALMA.
Изображения в верхнем ряду показывают излучение 13C в каждой из галактик, в нижнем – эмиссию 18O.
© ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Zhang et al.

Группа астрономов под руководством Чжиюй Чжана (Zhi-Yu Zhang) из Эдинбургского университета, исследуя удаленные области Вселенной при помощи решетки радиотелескопов ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), измерила долю массивных звезд в четырех удаленных богатых газом галактик со вспышками звездообразования. Эти галактики наблюдаются в эпоху, когда Вселенная была значительно моложе, чем сейчас. Поэтому маловероятно, чтобы столь молодые галактики уже успели пройти много предшествующих этапов звездообразования.

В галактиках данного типа наблюдается очень интенсивное возникновение звезд. Частота образования новых звезд в них может в 100 или более раз превосходить частоту образования звезд в нашей Галактике Млечного Пути. В таких галактиках массивные звезды испускают ионизирующее излучение, выбрасывают потоки материи и заканчивают свой жизненный цикл взрывом сверхновой, и все это существенно влияет на динамическую и химическую эволюцию окружающей их среды. Исследование распределения масс звезд в этих галактиках может рассказать нам как об эволюции этих галактик в целом, так и об эволюции всей Вселенной.

Чжан и его группа разработали новую методику, аналогичную радиоуглеродному методу датировки по содержанию изотопа углерод-14 на Земле, для измерения обилия различных видов окиси углерода в четырех очень далеких погруженных в пылевые оболочки галактик со вспышками звездообразования. Важное отличие этого метода состоит в том, что доля углерода-14 вследствие распада постоянно уменьшается, и это позволяет вычислить время, когда умерло данное животное или растение, тогда как изотопы углерод-13 и кислород-18, использованные в исследовании, выполненном на ALMA, устойчивы и их содержание за время жизни галактик постоянно растет, так как эти изотопы синтезируются в процессе термоядерных реакций в недрах звезд.

Астрономы измерили отношение двух видов окиси углерода, содержащих различные изотопы (углерод-12 или 13, кислород-16, 17 или 18). «Изотопы углерода и кислорода имеют различное происхождение, – объясняет Чжан. 18O в большей степени образуется в массивных звездах, а 13C – в маломассивных и в звездах промежуточной массы». Благодаря новой методике группа сумела проникнуть за пылевую завесу, скрывающую эти галактики и впервые оценить массы находящихся в них звезд. Масса звезды является самым важным фактором, определяющим ее будущую эволюцию. Массивные звезды сияют очень ярко и имеют маленькую продолжительность жизни, а менее массивные, такие, как Солнце, имеют меньшую светимость, но сохраняют ее в течение миллиардов лет. Таким образом, зная долю звезд различных масс, формирующихся в галактиках, астрономы могут проследить ход образования и эволюции галактик на протяжении всей истории Вселенной. Эта информация дает нам ключ к пониманию обилий химических элементов, имеющихся в наличии при образовании новых звезд и планет, и наконец, позволяет оценить количество зарождающихся черных дыр, которые могут постепенно накапливать массу в процессе поглощения окружающего вещества и превращаться в сверхмассивные черные дыры, наблюдаемые в центрах многих галактик.

Соавтор работы Донателла Романо (Donatella Romano) из INAF- Института астрофизики Академии наук Италии и Болонской астрофизической обсерватории так рассказывает о сделанном открытии: «Отношение изотопа ¹⁸O к ¹³C в наблюдавшихся нами галактиках ранней Вселенной со вспышками звездообразования оказалось примерно в десять раз выше, чем в таких галактиках, как Млечный Путь. Это значит, что в этих галактиках со вспышками звездообразования доля массивных звезд гораздо выше».

Наблюдения на ALMA перекликаются с другим исследованием, проведенным на материале окружающей нас части Вселенной. Группа, которой руководил Фабиан Шнайдер (Fabian Schneider) из Оксфордского университета в Веикобритании, выполнила спектроскопические измерения на Очень Большом Телескопе (VLT): с целью исследования общего распределения звезд по возрасту и начальным массам наблюдалось 800 звезд в гигантской области звездообразования 30 Золотой Рыбы в Большом Магеллановом Облаке. Наблюдения проводились при помощи волоконно-оптического многоэлементного спектрографа FLAMES (Fibre Large Array Multi Element Spectrograph), смонтированного на Очень Большом Телескопе.

Фабиан Шнайдер рассказывает:

«Звезд с массами более 30 солнечных мы нашли примерно на 30%, а с массами более 60 солнечных примерно на 70% больше, чем ожидали. Наши результаты ставят под сомнение ранее предсказанный предел в 150 солнечных масс для максимальной массы новорожденной звезды и позволяют предположить, что рождающиеся звезды могут иметь массы до 300 солнечных!»

Роб Айвисон (Rob Ivison), соавтор новой работы на ALMA, заключает: «Наши находки заставляют нас усомниться в правильности нашего понимания космической истории. Астрономы, занимающиеся моделированием Вселенной, теперь придется немало поработать над еще большим усложнением своих моделей».

Результаты наблюдений на ALMA опубликованы в журнале Nature, а результаты, полученные на VLT – в журнале Science.

Источник: polit .ru

Ученые из МГУ им. М.В. Ломоносова совместно с рядом зарубежных коллег предложили новый способ обнаружения гравитационных волн особо низкой частоты. С его помощью, полагают исследователи, можно будет обнаружить в триста раз больше слияний черных дыр средних и малых масс.

Так художник представил себе сливающиеся черные дыры и
вырабатываемые ими гравитационные волны
© Michael Koppitz / aei

Начиная с 2016 года крупный лазерный интерферометр LIGO обнаружил более десятка гравитационных волн от слияний черных дыр и нейтронных звезд. Устроен LIGO следующим образом: из центральной точки выкопаны два туннеля (плеча), каждый длиной четыре километра. В обоих туннелях создан искусственный вакуум (удален весь воздух), а на их концах подвешены на тонких стеклянных нитях специальные огромные полупрозрачные зеркала. В центральной точке физики поставили светоделитель. На него с определенной периодичностью подается лазерный импульс. Светоделитель расщепляет его и отправляет одновременно два луча-копии по обоим туннелям. Лучи попадают в зеркала, отражаются и возвращаются обратно к светоделителю.

Вернувшиеся лучи в обычных условиях должны накладываться друг на друга и взаимно подавляться. Если же через интерферометр пройдет гравитационная волна, то реальная длина одного из его плеч изменится. Это не увидеть, приложив к нему линейку, потому что линейку от волны тоже «сожмет» (гравиволна сжимает само пространство-время вместе со всем, что в нем находится). Но, поскольку второе плечо при этом растянет, отраженный от второго зеркала луч вернется к светоделителю не одновременно с первым. В итоге гашения наложением не будет — часть света просочится через светоделитель обратно и сработает установленный за ним фотодетектор.

Авторы новой работы предлагают существенно модифицировать работу подобных интерферометров, определяющих прохождения гравиволн. В их схеме сам интерферометр остается практически неизменным, однако лазерный луч, входящий в него, теперь состоит из поляризованных фотонов. Причем его луч содержит фотоны, «закрученные» как по часовой, так и против часовой стрелки. В остальном интерферометр работает точно так же, однако за счет того, что гравитационная волна меняет поляризацию фотонов в более близком к источнику такой волны плече интерферометра, его чувствительность значительно возрастает.

Согласно расчетам, для слияния черных дыр массой от 100 до 1000 солнечных чувствительность системы повысится примерно в 300 раз. Учитывая, что наиболее сложным является как раз обнаружение гравиволн от таких не очень массивных черных дыр, новая схема повысит чувствительность детекторов типа LIGO настолько, что они будут обнаруживать не несколько гравиволн в год, а в десятки и сотни раз больше.

Обнаружение гравиволн крайне важно для астрономии и астрофизики. Черные дыры и нейтронные звезды очень мало излучают, поэтому наблюдать их слияние в электромагнитных волнах сложно. Зато гравиволны при таких слияниях образуются всегда и могут дать ученым немало ценной информации как о самих черных дырах, так и о процессе их слияния.

Статья опубликована в Light: Science & Applications
Источник: chrdk .ru

Порой чудеса Вселенной похожи на туманность Муравей: гигантские радужные узоры, расплескавшиеся по просторам пустоты. Но зачастую они не так заметны — подобно одинокой нейтронной звезде, обнаруженной примерно в 200 тысячах световых лет от Земли.

Нейтронная звезда 1E 0102.2-7219 посреди остатков сверхновой
в рентгеновском спектре 
© NASA

Она находится среди остатков сверхновой и является первой подобной звездой, обнаруженной за пределами Млечного Пути. Объект обладает некоторыми странными свойствами, которые астрономы пытаются объяснить.

Нейтронные звезды необычны уже по своей природе. Вот как их описывает NASA:

«Когда ядро массивной звезды проходит стадию гравитационного коллапса в конце жизни, протоны и электроны буквально скручиваются вместе, оставляя за собой одно из наиболее удивительных чудес в природе — нейтронную звезду. Нейтронные звезды сжимают размеры примерно от 1,3 до 2,5 солнечной массы в сферы размером с город и диаметром около 20 километров. Материя сжимается так плотно, что ее кусочек размером с сахарный кубик весил бы около одного миллиарда тонн — примерно столько весит гора Эверест».

Такая нейтронная звезда, найденная среди остатков сверхновой и получившая название 1E 0102.2-7219, уникальна тем, что у нее нет звезды-компаньона (которые считаются типичными для нейтронных звезд) и магнитного поля.

Несмотря на то что сверхновая взорвалась уже достаточно давно, взрывная волна (состоящая из рентгеновского излучения) до сих пор расширяется, оставляя за собой небольшое кольцо газа. А в середине всего этого беспорядка — нейтронная звезда, самостоятельно испускающая рентгеновские сигналы. Пока что астрономы обнаружили только десять таких нейтронных звезд.

Еще больше вопросов вызывает ее расположение. Звезда находится не точно в середине кругов, создаваемых газом и взрывными волнами. Это ставит перед учеными еще один вопрос: что же ее так сместило? Будем надеяться, что вскоре исследователи расскажут нам больше об этом межзвездном отшельнике и его таинственном прошлом.

Источник: naked-science .ru

РИА Новости. Сверхбыстрое охлаждение видимой материи Вселенной и неожиданно раннее формирование звезд и галактик, открытое недавно, можно объяснить тем, что темная материя имеет очень слабый, но не нулевой электрический заряд, заявляют астрономы в статье, опубликованной в журнале Nature.

Так художник представил себе эволюцию Вселенной и рождение эха Большого Взрыва
© CfA/M. Weiss

«Мы выяснили, что частицы темной материи могут обладать очень небольшим электрическим зарядом, примерно в миллион раз меньшим, чем у электрона. Столь мизерный заряд невозможно обнаружить при помощи БАК и других ускорителей частиц. С другой стороны, радиосигналы, пойманные нашими коллегами во время наблюдений за юной Вселенной, говорят о том, что они могут существовать», — заявил Абрахам Лоеб (Abraham Loeb) из Гарвардского университета (США).

В конце февраля этого года астрономы заявили о потрясающем открытии – им удалось зафиксировать следы существования звезд, живших во Вселенной примерно через 180 миллионов лет после Большого Взрыва.

Это открытие породило массу ожесточенных споров среди космологов и астрофизиков. Дело в том, что современные теории, описывающие появление Вселенной, не допускают столь раннего рождения звезд – 200 миллионов лет назад она была слишком «горячей» для того, чтобы внутри нее могло возникнуть достаточное количество молекул водорода, из которых могли формироваться плотные облака газа и светила.

В реальности, если верить данным наблюдений с «Хаббла», температура Вселенной в то время была примерно в два раза ниже, чем предсказывает теория, что позволило звездам возникнуть почти сразу после рождения мироздания и сделать его пределы прозрачными в рекордно короткие сроки. Почему это так, ученые пока не знают, и часть из них сомневается в результатах этих замеров.

Лоеб и его коллега Джулиан Муньос (Julian Munoz) нашли объяснение этой аномалии, предположив, что темная материя вела себя в далеком прошлом не так, как сегодня. Часть ее «атомов», как подумали ученые, могла быть похожей на ионы обычной материи, и иметь частичный положительный или отрицательный заряд.

В таком случае, как показывают расчеты космологов, «современная» темная материя будет вести себя примерно так же, как показывают наблюдения за ближайшими галактиками, но при этом совершенно иначе влиять на материю в первые дни жизни Вселенной.

Даже если «заряженная» темная материя будет обладать крайне малым зарядом, ее электрические взаимодействия с протонами, электронами и прочими частицами, существовавшими до рождения звезд, должны были сильно «тормозить» их, заставляя их двигаться медленнее. В результате этого Вселенная должна была остыть гораздо быстрее, чем предсказывают классические космологические теории.

Процесс их взаимодействия, как отмечает Лоеб, оставил особые следы в радиоизлучении первых звезд, которое было зафиксировано астрономами из проекта EDGES, и в микроволновом «эхо» Большого Взрыва.

Поиски этих колебаний при помощи нового поколения радиотелескопов, как надеются авторы этой идеи, помогут понять, действительно ли темная материя может быть заряженной, что укажет на существование «новой физики», или вернет космологов к стандартной модели Большого Взрыва.

Источник: РИА Новости

Туманность Тарантул, ярко сияющая на расстоянии около 160 000 световых лет от нас – самая заметная и красивая деталь в Большом Магеллановом Облаке, галактике-спутнике нашей Галактики Млечного Пути. Обзорный телескоп VLT в обсерватории Параналь в Чили получил исключительно детальные изображения этой области и ее плотно заполненных звездами окрестностей. В поле различаются звездные скопления, светящиеся газовые облака и рассеянные остатки взрывов сверхновых. С таким высоким разрешением изображение этой области получено впервые. О полученных результатах сообщает пресс-релиз Европейской Южной обсерватории.

Туманность Тарантул
© ESO

Туманность Тарантул, известная еще как 30 Золотой Рыбы (30 Doradus) – самая яркая и бурно развивающаяся область звездообразования в Местной Группе галактик. Она простирается более чем на 1000 световых лет в созвездии Золотой Рыбы, видимом только на небе южного полушария. Эта великолепная туманность является частью Большого Магелланова Облака, карликовой галактики размером всего примерно 14 000 световых лет, одной из ближайших к Млечному Пути. В центре туманности Тарантул находится гигантское молодое звездное скопление NGC 2070. В плотном ядре этой области, в которой происходит вспышка звездообразования, R136, находятся некоторые из самых массивных и имеющих наиболее высокую светимость из всех известных звезд. Яркое свечение самой Туманности Тарантул впервые заметил французский астроном Николя-Луи Лакайль (Nicolas-Louis de Lacaille) в 1751 году.

Другое, значительно более старое звездное скопление в туманности Тарантул – Hodge 301, в котором по меньшей мере 40 звезд в прошлом вспыхнули в виде сверхновых, распространив газовые потоки по всей области. Один из остатков этих сверхновых – «сверхпузырь» SNR N157B, заключающий в себе рассеянное звездное скопление NGC 2060. Это скопление впервые наблюдал британский астроном Джон Гершель (John Herschel) в 1836 году на 18,6-дюймовом рефлекторе на Мысе Доброй Надежды в Южной Африке. На окраине туманности Тарантул в правом нижнем углу кадра, можно идентифицировать место вспышки знаменитой сверхновой SN 1987A.

Слева от Туманности Тарантул можно увидеть яркое рассеянное скопление NGC 2100 с сияющей россыпью голубых звезд в окружении красных. Это скопление открыл шотландский астроном Джеймс Данлоп (James Dunlop) в 1826 г. во время своей работы в Австралии на 9-дюймовом (23-см) рефлекторе собственного изготовления.

В центре снимка – звездное скопление и эмиссионная туманность NGC 2074, еще одна крупная область звездообразования, открытая Джоном Гершелем. Внимательно приглядевшись, можно заметить темное пылевое образование в форме головы лошади. Это “Туманность Конская Голова в Большом Магеллановом Облаке” – гигантский пылевой столб длиной примерно в 20 световых лет, почти вчетверо больше расстояния от Солнца до ближайшей к нему звезды Альфы Центавра. Эта туманность обречена на исчезновение в течение ближайшего миллиона лет: по мере того, как в скоплении будут образовываться новые звезды, их излучение и мощный звездный ветер постепенно рассеют пылевые столбы в пространстве.

Получить это замечательное изображение стало возможно только благодаря специально спроектированной для телескопа VST 256-мегапиксельной камере OmegaCAM. Фото составлено из изображений, полученных с OmegaCAM в четырех различных цветных светофильтрах, один из которых выделяет красное свечение ионизованного водорода.

Источник: polit .ru

Когда мы думаем о галактиках, первое, что приходит в голову, — вихрь, наполненный звездами. Однако астрофизики нашли нечто необычное: галактики в ранней Вселенной с крайне малым количеством звезд, а, возможно, вообще без них.

Темные галактики излучают крайне мало видимого света 
© Marino et al., The Astrophysical Journal

Предполагается, что эти беззвездные галактики — известные как темные галактики — могли быть самой ранней стадией галактического формирования. Согласно некоторым теоретическим моделям, их могло быть гораздо больше в молодой Вселенной, когда галактикам было сложнее формировать звезды.

Тем не менее из-за того, что в темных галактиках нет звезд, а только материя и газ, они излучают мало видимого света, и это сильно осложняет их обнаружение и изучение. За все время астрофизических исследований было замечено всего несколько кандидатов в эту категорию.

Так что обнаружение шести новых темных галактик может существенно помочь в понимании того, чем они являются и какова их роль в галактическом формировании.

Журнал The Astrophysical Journal опубликовал материал об открытии, сделанном физиками из Швейцарской высшей технической школы Цюриха при помощи комбинации новой технологии и старой техники.

Метод опирается на присутствие квазаров — одних из самых ярких объектов Вселенной, питающихся от сверхмассивных черных дыр в центрах галактик. Свет исходит не от самой черной дыры, а из-за невероятно высокого трения в аккреционном диске вокруг нее. Они излучают интенсивный ультрафиолет, флуоресцирующий соседние атомы водорода. Это излучение называют линией Лайман-альфа.

Если темная галактика, наполненная водородом, находится рядом с галактикой с квазаром в центре, вторая будет действовать как своего рода фонарик, подсвечивая эту линию в спектре излучений первой.

Такая техника уже использовалась ранее — прежде всего для определения количества претендентов в темные галактики ранней Вселенной в 2012 году при помощи Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории.

В 2014 году к телескопу добавили новый инструмент — спектроскопический обозреватель MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer). Это позволило команде смотреть в космос дальше, чем с прежней аппаратурой, и находить более ранние темные галактики, чем обнаруженные до этого.

Исследователи направили MUSE на шесть квазарных участков, изучая каждый в течение 10 часов наблюдательного времени. Они получили информацию о полном спектре каждой из всех возможных темных галактик и смогли выделить их из примерно 200 излучателей Лайма-альфа — как галактики без нормального звездообразования.

Пока нет доказательства того, что это действительно темные галактики. Однако они не похожи ни на что другое. Значит, MUSE может быть очень мощным инструментом для поиска таких таинственных объектов.

«Каждый квазарный участок, наблюдаемый с помощью MUSE, предоставляет возможность обнаружить потенциальные темные галактики и получить важную информацию о ранних и темных фазах галактического формирования», — заявляют исследователи в своем докладе.

Источник: naked-science .ru

 

Швейцарские ученые впервые в истории смогли разделить воду на две разные жидкости, состоящие из двух типов молекул воды. Методика этого процесса отражена в журнале Nature Communications.

© Fotolia / 123dartist

«Мы показали, что реакции с участием параводы идут на 25% быстрее, чем с ортоводой, что связано с тем, как спин ядра атомов водорода влияет на вращение всей молекулы. Это очень важно, так как без полного контроля и понимания того, как ведут себя молекулы во время реакций, мы не сможем раскрыть механизмы, управляющие их ходом», — заявил Штефан Виллич (Stefan Willitsch) из университета Базеля (Швейцария).

Пространственная структура и некоторые физические свойства молекул воды зависят от спина атомов водорода. Если спин у обоих атомов одинаковый, такая молекула называется параводой, если они противоположны — ортоводой. Точные различия между ними пока не известны, однако в 2002 году российские физики показали, что ортовода конденсируется хуже, чем паравода.

Законы квантовой механики запрещают прямое превращение одной формы воды в другую, поэтому в любом стакане с жидкостью должны одновременно присутствовать обособленные группы и пара-, и ортоводы. Тем не менее первые же опыты показали, что разделить их невозможно, так как некоторые взаимодействия между молекулами воды, характер которых пока не ясен, иногда заставляют их менять спин атомов водорода.

Виллич и его коллеги впервые смогли решить эту, казалось, невозможную задачу, охладив воду до температуры, близкой к абсолютному нулю, и заставив молекулы пара- и ортоводы самостоятельно разделиться на два лагеря, не соприкасающиеся друг с другом.

Этого удалось добиться, превратив воду в своеобразный пар — чрезвычайно разреженную смесь молекул воды и атомов аргона, не застывающую даже при сверхнизких температурах. Подготовив достаточное количество этой смеси, ученые пропустили ее через мощный генератор электростатических полей. Она разделилась на два узких потока молекул, один из которых состоял только из параводы, а второй — только из ортоводы.

Потоки врезались в облачко другого газа, состоявшего из ионов кальция и диазенилия — непрочного соединения двух атомов азота и одного атома водорода. Диазенилий, даже при сверхнизких температурах активно взаимодействуйствующий с водой, отдавая ей лишний водород, стал одним из первых межзвездных химических соединений, открытых астрономами в космосе в последние 50 лет.

Обстреливая это облако и потоки лучами ультрафиолета, ученые смогли проследить за тем, как обе формы воды взаимодействуют с диазенилием, и раскрыть несколько интересных свойств пара- и ортоводы. К примеру, выяснилось, что паравода заметно быстрее и активнее вступает в реакции с молекулами N₂H, что говорит о существенных различиях в их «поведении» и химических взаимодействиях.

Дальнейшие эксперименты с «чистыми» версиями воды, как надеются ученые, помогут также выявить иные различия между ними и понять, почему пропорции пара- и ортоводы на Земле отличаются от тех значений, которые вычислены для других звездных систем. Все это, в свою очередь, может оказаться критически важным для раскрытия история формирования планеты и зарождения жизни.

Источник: РИА Новости