Новости

Международная группа физиков, среди которых были и исследователи из Университета ИТМО, впервые зарегистрировала переход между двумя принципиально разными состояниями. Одно из них — распространяющийся поляритонный солитон, второе — конденсат Бозе — Эйнштейна. Физики объяснили такой переход и нашли способ управлять им, «переключая» разные состояния материи за счет изменения интенсивности лазерной накачки.

Конденсат Бозе – Эйнштейна
© NIST/JILA/CU-Boulder

Поляритоны — это квазичастицы, возникающие при взаимодействии фотонов (электромагнитных волн) с колебаниями тех или иных сред, а солитон — это устойчивая одиночная волна, ведущая себя как частица. Для солитонов характерно сохранение своей структуры даже при очень длительном перемещении в пространстве и взаимодействии с другими возмущениями. Солитоны могут образовываться как результат коллективного возбуждения поляритонов. Наконец, конденсат Бозе — Эйнштейна — это особое агрегатное состояние материи, в котором все частицы переходят в основное квантовое состояние с минимальной энергией и равномерно распределяются по всей системе. Условно, солитон — это волна, распространяющаяся по среде, а конденсат Бозе — Эйнштейна — это когда вся среда ведет себя как одна большая волна.

Авторы новой работы сперва создали модель, с помощью которой рассчитали структуры из полупроводника с точно заданными свойствами — такими, чтобы при обстреле их лазером при температуре в 4 градуса по Кельвину они давали нужное по параметрам световое излучение от образовавшихся поляритонов. Затем такие полупроводниковые структуры были созданы и задействованы в серии экспериментов.

В опытах физики регистрировали испускаемый полупроводниковыми структурами свет, который позволял точно отследить, что именно в них происходит. Оказалось, что при увеличении мощности лазерной накачки в системе запускаются нелинейные эффекты — за счет того, что в ней становится все больше фотонов и порожденных ими поляритонов. Все они начинают взаимодействовать между собой, отчего система и переходит в нелинейный режим. Тогда из отдельных поляритонов образуются их согласованные группы — солитоны, а затем все они переходят в конденсат Бозе — Эйнштейна.

Новая работа имеет заметное фундаментальное значение, поскольку она описывает совершенно новое физическое явление — до сих пор переход солитонов в конденсат Бозе — Эйнштейна никем зарегистрирован не был. Однако авторы планируют извлечь из нее и конкретные прикладные результаты. Они намерены миниатюризировать устройства, пригодные для управляемого переключения от солитонов к конденсату Бозе — Эйнштейна. В теории такие переходы можно будет использовать для улучшения параметров систем связи или, например, для создания новых лазеров.

Cтатья опубликована в Physical Review Letters
Источник: chrdk .ru

Ученые-физики из Ливерморской национальной лаборатории провели эксперименты, наведя лучи множества мощных лазеров на небольшую железную частичку. Условия, которые возникли при этом на очень короткое время, были максимально приближены к условиям, присутствующим в центральных областях массивных планет, масса которых в несколько раз превышает массу Земли. Проведенные во время эксперимента измерения дали ученым в руки множество данных, содержащих ответы на вопрос о том, как ведет себя железо в подобных условиях.

© Mark Meamber/NIF

Эксперимент был проведен на лазерной установке National Ignition Facility. Ученые навели лучи 176 лазеров на железный шарик, диаметром в несколько микрометров, покрытый тонким слоем золота. Лучи лазерного света за 30 миллиардных долей секунды поставили такое количество энергии, что железо сжалось под давлением, превышающим в 14 миллионов раз нормальное атмосферное давление. Во время этого сверхбыстрого сжатия ученые измеряли изменения плотности железа и изменения других параметров этого материала.

Столь высокое давление, по расчетам ученых, присутствует в центральных областях ядер каменистых экзопланет, масса которых в три-четыре раза превышает массу Земли. В нашей Солнечной системе нет ни одной такой планеты, однако, такие планеты относятся к самому распространенному типу в нашей галактике. И, согласно некоторым предположениям, некоторые массивные экзопланеты могут по составу и строению быть весьма схожими с нашей Землей.

Подобие некоторых экзопланет Земле служит источником надежд на то, что у этих планет имеется ряд факторов и параметров, делающих их благоприятными для жизни, таких, как магнитное поле, к примеру. Ученые рассчитывают, что новый охотник за экзопланетами, космический телескоп TESS, запуск которого был недавно отложен, найдет сотни подобных планет в непосредственной близости от Солнечной системы.

Несмотря на то, что количество обнаруженных экзопланет уже исчисляется тысячами и это количество будет увеличено в ближайшем будущем, у людей пока еще отсутствуют инструменты, позволяющие даже изучать внешнюю часть экзопланет. А о том, чтобы исследовать то, что происходит в их недрах и говорить пока преждевременно. Поэтому ученым остается только экстраполировать все имеющиеся данные, совмещая их с данными, полученными путем математического моделирования или проведения подобных экспериментов. И результаты данного эксперимента позволят ученым обрести большую уверенность в том, что имеющиеся на сегодняшний день математические модели в какой-то мере соответствуют действительности.

«Проведенный нами эксперимент является одним из экспериментов, результаты которого можно использовать по отношению к любой планете нашей галактики» — пишут ученые, — «И результаты подобных экспериментов станут иметь еще более важное значение, когда мы, вооруженные новыми инструментами, займемся более подробным изучением и каталогизацией планет, находящихся за пределами Солнечной системы».

Статья опубликована в журнале Nature Astronomy
По материалам Science News
Источник: dailytechinfo .org

 

Сотрудники Федерального научно-клинического центра (ФНКЦ) физико-химической медицины изучили способность молекул ДНК образовывать необычные структуры — i-мотивы. Они характерны для некоторых фрагментов ДНК и РНК и представляют собой четырехнитевые крестообразные конструкции. Эти конструкции могут быть сенсорами и наноконтейнерами, которые высвобождают хранимые вещества при определенных условиях, что полезно, например, при доставке лекарств. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ) и опубликована в журнале Physical Chemistry Chemical Physics, кратко о ней сообщает пресс-релиз РНФ.

В последние годы появляются работы, описывающие очень необычные, так называемые неканонические структуры молекул ДНК. Например, фрагменты спирали, содержащие большое количество одного типа ее частей нуклеотидов (цитидина, С), — С-богатые фрагменты ДНК или РНК — образуют четырехнитевую структуру i-мотивов. По словам ученых, объяснить их строение проще на пальцах, причем буквально. Сначала соедините концы пальцев обеих рук. Так образуются связи между двумя нуклеотидными цепочками в обычной ДНК. Теперь попросите друга сделать то же самое, но предварительно просунув свои пальцы между вашими. Получился i-мотив, точнее, его ядро. Такие структуры могут образовываться в системе из одной, двух, трех и четырех отдельных молекул ДНК.

Для того чтобы понять закономерности сборки многомерных i-мотивов, ученые исследовали поведение молекул ДНК, состоящих из блоков цитидина (C-блок) и инертных фрагментов, то есть не принимающих участие в образовании i-мотива. Формирование и разнообразие сборок особенно наглядно можно наблюдать с помощью атомно-силовой микроскопии, которая позволяет определять рельеф поверхности с очень высоким разрешением, вплоть до атомарного. Оказалось, что С-блоки формируют плотную упорядоченную структуру, при этом число образующихся у них хвостов позволяет судить о количестве нуклеотидных цепей в составе структуры. В целом конструкции напоминают «жучков» или «гусениц»: i-мотив образует «тело», а инертные фрагменты выпячиваются в виде «ножек».

«Сегодня понятно, что изменение пространственной организации хроматина играет важную регуляторную роль. Развитие 3D-геномики, изучение приспособительных механизмов и природы патологий, связанных с геномными перестройками – онкологии, нейродегенеративных заболеваний и других, – требуют понимания динамики структур ДНК. Данные последних исследований свидетельствуют о том, что способность одних и тех же нуклеотидных фрагментов формировать различные структуры и участвовать в самосборке комплексов с другими молекулами является природной функцией ДНК и РНК. Поэтому очень важно исследовать закономерности структурных переходов, выяснить, как именно и почему складываются необычные конструкции», — рассказывает Галина Позмогова, доктор химических наук, профессор, руководитель лаборатории искусственного антителогенеза ФНКЦ физико-химической медицины.

Ученые сконструировали небольшие нуклеотидные цепи из цитидина (ядро i-мотива, или «тело жучков») и инертного к i-мотиву тимидина («ножки жучков»). С применением арсенала физико-химических методов они выяснили, что в зависимости от длины С-блока и условий сборки можно получать комплексы с разным числом «ножек». Кроме того, исследователи предложили фундаментальный принцип сборки нуклеотидных цепей в подобные структуры. Длинные С-участки разных молекул укладываются так, чтобы образовать единое ядро i-мотива с минимальным количеством петель для каждой нуклеотидной цепи. Компьютерное моделирование показало, что подобное поведение молекул энергетически выгодно, а потому получающаяся структура стабильна.

«На примере новых сборок мы показали, что можем найти правила, по которым формируются разветвленные наноконструкции, особенно востребованные при создании объемных моделей ДНК-оригами. Значение наших результатов двояко. С одной стороны, они интересны с точки зрения биологической функции i-мотивов — регуляции процессов с участием ДНК. С другой стороны, важное значение они имеют для разработки и создания наноструктур с заданными регулируемыми параметрами. У нас это количество «ножек», к концам которых можно присоединить какие-нибудь функциональные химические группы. А для того чтобы регулировать другой важный параметр стабильности i-мотивных структур — рН-зависимое изменение формы, мы предложили вводить в состав исходных нуклеотидных цепей специальные химически модифицированные звенья, что расширяет возможности их применения в живых системах», — заключает Галина Позмогова.

Источник: polit .ru

Исследователи из Всероссийского научно-исследовательского института сельскохозяйственной микробиологии (г. Санкт-Петербург) определили, какие амилоидные полипептиды могут в больших количествах образовывать клубеньковые (порядок Rhizobiales) и родственные им бактерии. Число таких полипептидов, способных нанести вред другим организмам, оказалось значительным. При этом большая их часть находится на внешней мембране клубеньковых бактерий.

Корневые клубеньки на корнях Lotus pedunculatus,
растения из семейства бобовых
© Frank Vincentz 

Ученые проанализировали протеомы (совокупности белков, производимых организмом) 87 видов и штаммов бактерий порядка Rhizobiales (порядок у бактерий, растений и грибов — аналог отряда у животных). В белках, входящих в состав каждого протеома, они искали последовательности аминокислот, способные слипаться с аналогичными по составу участками других белков и таким образом формировать амилоидные фибриллы — нерастворимые нити. Как правило, такие участки богаты аминокислотами глутамином и аспарагином.

Выяснилось, что клетки исследованных штаммов содержат последовательности аминокислот, способные образовывать амилоидные структуры, в белках, участвующих в заражении других организмов, и в белках, выполняющих транспортные функции и участвующих в движении клетки. Также авторы работы выявили, в каких частях клеток бактерий больше всего потенциал образования амилоидных фибрилл. Оказалось, что амилоиды в первую очередь присутствуют во внешней мембране (у Rhizobiales их несколько), при этом большие участки их молекул «свисают» наружу клеток. Также амилоидные белки можно встретить рядом со жгутиками — структурами, обеспечивающими движение.

Амилоидные структуры играют большую роль в жизнедеятельности самых разных организмов. Одна из самых известных — бета-амилоид, скопления которого, согласно одной из популярных теорий, вызывают болезнь Альцгеймера. Поэтому важно изучить, какие именно амилоидные фибриллы могут образовывать организмы, с которыми человек часто контактирует.

Клубеньковые бактерии — это микроорганизмы, обитающие в специальных расширениях корней (клубеньках) у растений семейства бобовых. Они могут поглощать азот из воздуха и фиксировать его — переводить в соединения, доступные для усвоения растений и животных. Газ азот, находящийся в атмосфере, практически не вступает в химические реакции и поэтому большинством живых существ не используется. Клубеньковые бактерии отдают часть фиксированного ими азота бобовым, а сами получают от них некоторые нужные вещества. Они считаются весьма полезными для сельского хозяйства. Однако, как можно видеть из результатов описанного исследования, они также представляют собой потенциальный источник патогенных молекул — амилоидных белков.

С другой стороны, вполне вероятно, что многие последовательности аминокислот, способные образовать амилоидные фибриллы, помогают бактериям Rhizobiales формировать полезные, симбиотические связи с растениями. Дело в том, что для симбиоза, как и для паразитизма, необходимо тесное взаимодействие клеток бактерий с клетками хозяев. Учитывая, что амилоиды расположены чаще всего с внешней стороны наружной мембраны Rhizobiales, они вполне могут обеспечивать такие взаимодействия.

Статья опубликована в журнале Evolutionary Bioinformatics
Источник: chrdk .ru

 

Группа исследователей из Великобритании, Нидерландов и Кении установила, что возбудитель малярии, живущий в крови человека, изменяет его запах, чтобы привлечь к нему как можно больше комаров.

Anopheles albimanus
© James Gathany/Penn State University

В подтверждающем это эксперименте использовались носки 45 кенийских школьников, часть из которых была заражена малярией, но внешние симптомы болезни еще не проявлялись. Носки разных детей помещались в контейнеры, соединенные стеклянной трубкой. В трубку запускался комар, у которого была возможность выбора, в какую сторону ему лететь. Комары предпочитали лететь к носкам зараженных детей. Также большинство комаров выбирали носки, которые носил ребенок во время болезни, а не те, что носил он же после выздоровления.

Ученые проанализировали химические компоненты запаха и выявили среди них те, концентрация которых была повышена у больных малярией, и которые вызывали более активную реакцию у комаров (ее определяли, прикрепив к комарам миниатюрные электроды). Как оказалось, комаров привлекают гептановый, октановый и нонановый альдегиды. Если эти вещества добавить в искусственную приманку, имитирующую запах человека, комары летят к ней значительно охотнее.

Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences
Источник: polit .ru

Разнообразие микробных экосистем при попытках обоснования приводит к «парадоксу планктона». Ученые Сергей Маслов и Акшит Гоял (Akshit Goyal) создали математическую модель, адекватно описывающую динамическое состояние в такой системе.

Сравнение кривых разрежения для эмпирических наблюдений (красная линия) и
модели (серая зона). Слева — линейная шкала, справа —логарифмическая 
© Physical Review Letters

Планктон и микробные сообщества состоят из сотен видов, основных и «периферийных», последних в системе меньше. Но как эти организмы сосуществуют? Конкуренция не поддерживает сразу много видов, выживает сильнейший. Ресурсы ограничены. Микроорганизмы способны к экспоненциальному увеличению количества: случайно полученное преимущество вызывает взрывной рост популяции. Известен принцип конкурентного исключения: число видов в экосистеме устойчиво и не может превышать количество доступных питательных веществ. Такая устойчивость обеспечена специализацией питания микроорганизмов.

Эта «естественная» теоретическая модель проста, понятна, противоречит фактам и потому названа «парадоксом планктона». Его объяснение — в дополнительных факторах. Часть видов питается вторичными продуктами — отходами жизнедеятельности других видов. «Добавочные» микроорганизмы осваивают свободные экологические ниши или конкурируют за занятые.

С. Маслов и А. Гоял разработали математическую модель экосистемы микроорганизмов. Каждый вид потребляет строго один ресурс, причем случайным образом, — этот параметр назвали сродством. Новый вид в системе имеет две вероятности существования. Когда нужный ресурс никто не потребляет, он выживает и включается в экосистему. Если же источник «занят», то сродство к нему определяет сильнейший вид. Каждый вид микроорганизма не только потребляет ресурс, но и производит отходы — как результат метаболизма. Некоторые виды могут использовать их в качестве собственного ресурса. Первичная модель содержала один общий ресурс, а основные виды производили по два вида вторичного, также учитывался рост биомассы. Для удобства моделирования количественные отношения высчитывались как концентрации соответствующих ресурсов. Несмотря на простоту, эта модель реалистично показывает экологию экосистемы микроорганизмов.

Если новый вид вытеснит старый, погибнут микроорганизмы, которые потребляли продукты метаболизма. Исследователи отметили, что со временем «спектр» вымирающих видов растет, экосистема производит устойчивые разветвленные питательные цепочки. Графическое изображение пищевых зависимостей приобретает древовидную структуру. В начале эволюции экосистемы случаются массовые вымирания видов, смена доминирования по количеству, но постепенно все приходит в стабильное состояние.

Отличие разработанной модели от раннего подхода — в явном учете энергосбережения. Ресурсы уходят не только на рост биомассы, но и на образование побочных продуктов и отходов, пригодных для других видов микроорганизмов. Второе приближение к действительности — моделирование взаимодействия множества видов. Вычисления проводили многократно, со случайной изменчивостью параметров модели.

Проверку работы модели осуществили в нескольких средах: почвенная микробная экосистема, станция очистки сточных вод, биореактор для производства метана и образцы микрофлоры полости рта человека. Эксперимент показал эффективность модели, что видно по кривой разрежения — изменению числа видов в пробах экосистем.

Даже при учете одного ресурса модель экосистемы соответствует наблюдаемой изменчивости. Ученые планируют доработать модель. Микроорганизмы могут использовать несколько ресурсов, причем как параллельно, так и последовательно — оба варианта существуют в природе. Сродство к ресурсу не обязательно критично для выживания: кроме вымирания, конкуренция приводит к «торговым» отношениям между видами, формирующими некую пропорцию количества. При этом необходимо иметь в виду системные взаимодействия с потреблением других ресурсов. Учет питания видов можно уподобить логической схеме и/или: вид монополизирует одни источники ресурса, а другие делит с остальными.

Источник: naked-science .ru

Российские ученые в сотрудничестве с американскими коллегами создали алгоритм для наиболее быстрого и эффективного выявления случаев туберкулеза с множественной лекарственной устойчивостью (МЛУ ТБ). Это позволит снизить частоту тяжелых случаев заболевания в лечебных учреждениях и замедлить распространение устойчивости к антибиотикам среди возбудителей туберкулеза.

© AP Photo/Dake Kan

Ежегодно туберкулезом заболевают около 10,4 миллиона человек по всему миру. Из них у каждого двадцатого наблюдается устойчивость к изониазиду и рифампину — двум основным антибиотикам, применяющимся против возбудителя туберкулеза, палочки Коха. Хотя передача резистентных к антибиотикам палочек Коха возможна при контакте с инфицированным в любых условиях, чаще всего это происходит именно в больницах. Поэтому особенно важно как можно раньше отделять пациентов с устойчивой к лекарственным препаратам формой туберкулеза от остальных.

Чтобы добиться этого, авторы нового исследования разработали алгоритм, ускоряющий выявление и изоляцию больных туберкулезом с множественной лекарственной устойчивостью. Она включает в себя молекулярно-биологический тест, позволяющий в кратчайшие сроки определить наличие у пациента палочек Коха (Mycobacterium tuberculosis) с генами, обеспечивающими устойчивость к рифампицину и другим антибиотикам. Тех больных, у которых присутствуют такие микроорганизмы, изолируют от других пациентов и максимально быстро начинают лечить противомикробными средствами, устойчивости к которым у их патогенов не имеется (в идеале — по меньшей мере тремя препаратами сразу).

Эффективность данного алгоритма медики проверили в двух российских противотуберкулезных диспансерах — в Воронеже и Петрозаводске. Они проанализировали данные по встречаемости МЛУ ТБ среди совершеннолетних пациентов противотуберкулезных диспансеров до применения их разработки (2009—2010 годы в Воронеже и в 2010—2011 годы в Петрозаводске) и после ее внедрения (май 2013 — ноябрь 2014-го в Воронеже и весь 2014 год в Петрозаводске). Изначально всем больным помогала терапия рифампицином и изониазидом, однако некоторые в ходе пребывания в стационаре были случайно инфицированы устойчивыми к этим лекарствам палочками Коха.

В обоих случаях до применения алгоритма доля заразившихся туберкулезом с множественной лекарственной устойчивостью была выше, чем после его внедрения. В 2009—2011 годах МЛУ ТБ во время пребывания в диспансере заболели 12,2 процента человек (55 из 450), а в 2013—2014-м — лишь 3,1 процента (8 из 259). Таким образом, очевидно, что алгоритм выявления пациентов с МЛУ ТБ и изоляция их от других больных замедляет распространение этой сложно поддающейся лечению болезни. Применять его особенно важно в нашей стране — у нас одна из самых неблагоприятных по туберкулезу обстановка. В России доля больных МЛУ ТБ существенно выше, чем в среднем по миру: в 2015 году туберкулезом заболело 115 000, и из них более половины (60 000 человек) — его формой с множественной лекарственной устойчивостью.

Cтатья опубликована в The Journal of Infectious Diseases
Источник: chrdk .ru

 

Чтобы заставить вещества вступать друг с другом в химические реакции, реагенты смешивают; отдельные атомы и молекулы, сближаясь, разрывают старые и (или) образуют новые химические связи. Реакция в смеси проходит благодаря множеству случайностей. Даже если это происходит в лаборатории, в строго определенных условиях, ученые не контролируют взаимодействие отдельных атомов и молекул.

В новом эксперименте специалисты создали связь между двумя атомами, манипулируя ими с помощью лазерного (оптического) пинцета — инструмента, который позволяет с точностью до нескольких нанометров перемещать очень маленькие объекты, в том числе индивидуальные атомы, с помощью быстрых серий лазерных импульсов.

Сначала атомы щелочных металлов, цезия и натрия, охладили до температуры ниже одной десятитысячной градуса, а затем начали толкать их лазерными лучами навстречу друг другу до тех пор, пока лучи не наслоились один на другой. Пульс третьего лазера сообщил обоим атомам энергию, необходимую для образования химической связи; в результате образовалась молекула NaCs.

Такие контролируемые реакции на отдельных атомах и молекулах в будущем позволят ученым изучить физические процессы, ведущие к образованию межатомных связей, а также понять поведение изолированных молекул. Кроме того, с помощью лазерных пинцетов можно будет создавать молекулы с заданными квантовыми свойствами, полагает руководитель исследовательской группы, химик из Гарварда Ни Кан-Куэн (Kang-Kuen Ni). Такие молекулы найдут применение в квантовых компьютерах, где их можно использовать в качестве кубитов, поясняют авторы эксперимента.

Статья об эксперименте опубликована 12 апреля в журнале Science
Источник: naked-science .ru

Глобальное потепление ослабляет атлантическое течение Гольфстрим, приносящее южное тепло на север Америки и в Европу. Сегодня оно уже оказалось рекордно слабым за всю историю наблюдений, а в будущем может вовсе исчезнуть. Об этом климатологи из Потсдамского университета пишут в статье, опубликованной в журнале Nature.

Схема переноса тепла течением Гольфстрим
© RedAndr

По данным Стефана Рамшторфа (Stefan Rahmstorf) и его коллег, Гольфстрим (в широком понимании — как вся система теплых меридиональных течений в северной части Атлантики) сегодня оказался на 15 процентов слабее, чем в середине ХХ века. Это значительное падение, уменьшившее объемы переносимой воды на три миллиона кубометров в год — что соответствует стоку 15 таких рек, как Амазонка. Ученые отмечают, что скорость Гольфстрима уменьшалась все последние 150 лет, а сегодня достигла более чем полуторатысячелетнего минимума.

В норме эти токи доставляют тепло на север из экваториальных широт, а остывшая холодная вода возвращается с глубинными течениями. Их ослабление может быть связано и с аномальными летними «волнами» жары, которые наблюдаются в последние годы, и с таянием ледников Арктики и Гренландии, развивающимся пугающими темпами. По словам профессора Рамшторфа, «это — то, что климатические модели предсказывали уже давно, хотя до сих пор мы не были окончательно уверены, что это происходит в реальности».

Прямые измерения скорости Гольфстрима начались совсем недавно, поэтому авторы обратились к косвенным свидетельствам, таким как замеры температуры в различных частях Атлантического океана и прибрежных стран. Заметим, что в том же номере Nature опубликована еще одна статья — ее авторы также изучили ослабление Гольфстрима. Однако Дэвид Торнали (David Thornalley) и его коллеги из Университетского колледжа Лондона опирались на данные о распределении на дне переносимых течениями частиц.

Более того, британские ученые объяснили ослабление североатлантических течений не влиянием человека, а естественными причинами и изменениями ледников, которые начались еще более века назад.

Источник: naked-science .ru

Астрономы Европейской Южной обсерватории (ESO) смогли разглядеть пылевые диски вокруг близлежащих молодых звезд в гораздо больших подробностях, чем прежде. Сделано это было при помощи приемника SPHERE на Очень Большом Телескопе ESO.

Пылевой диск вокруг звезды IM Lupi
© ESO/H. Avenhaus et al./DARTT-S collaboration

Приемник SPHERE, смонтированный на Очень Большом Телескопе ESO (VLT) в Чили, позволяет астрономам маскировать влияние сильной засветки, создаваемой центральными звездами, и получать благодаря этому лучшие изображения их окрестностей. Таким способом на новых снимках, сделанных на SPHERE, обнаружена целая коллекция пылевых дисков вокруг молодых звезд. Эти диски оказались исключительно разнообразными по размерам и по форме: в некоторых из них заметны яркие кольца, в других – темные, а третьи напоминают по виду гамбургер. Диски очень отличаются и по ориентации на небе: от круглых, видимых плашмя, до узких, повернутых к нам ребром.

Главная задача приемника SPHERE – обнаруживать и исследовать гигантские экзопланеты вокруг близких к нам звезд методом прямых изображений. Но в то же время этот инструмент сейчас один из лучших в мире и для получения изображений дисков вокруг молодых звезд — областей возможного формирования планет. Изучение таких дисков имеет огромное значение для выяснения связей между свойствами диска и формированием или присутствием в нем планет. Многие молодые звезды, изображения окрестностей которых получены на SPHERE, принадлежат новому обозрению звезд типа Т Тельца: класса очень молодых (моложе 10 миллионов лет) переменных звезд. В дисках вокруг этих звезд содержатся газ, пыль и планетeзимали – «строительные элементы», из которых образуются планеты и планетные системы. Полученные изображения дают представление и о том, как могла выглядеть наша Солнечная система на ранних стадиях своего формирования, более четырех миллиардов лет назад.

Большинство изображений получено в рамках обозрения DARTTS-S (Disks Around T Tauri Stars with SPHERE). Расстояния до объектов обозрения заключены в пределах от 230 до 550 световых лет от Земли, а так как поперечник Млечного Пути примерно равен 100 000 световых лет, можно сказать, что эти звезды являются близкими соседями Солнца. Но даже и на малых расстояниях получение хороших изображений отражательных дисков является очень трудной задачей, так как их слабый блеск многократно перекрывается сиянием центральных звезд.

Наблюдения с приемником SPHERE привели также к открытию видимого с ребра диска вокруг звезды GSC 07396-00759, входящей в кратную звездную систему из обозрения DARTTS-S. Как ни странно, этот диск выглядит более проэволюционировавшим, чем богатый газом диск вокруг звезды типа T Tauri в той же кратной системе, хотя возраст у обеих звезд один и тот же. Это загадочное различие в эволюции дисков вокруг двух звезд одинакового возраста – еще одна причина интереса астрономов к изучению околозвездных дисков и их характеристик.

С приемником SPHERE астрономы уже получили множество впечатляющих изображений в рамках различных исследований, в том числе, касающихся взаимодействия планет с веществом диска, орбитальных движений внутри системы и эволюции дисков. Новые результаты, полученные с приемником SPHERE, наряду с данными, которые получаются на других телескопах, таких как ALMA, революционизируют понимание астрономами физических условий в окрестностях молодых звезд и сложных механизмов образования планет.

Изображения дисков звезд типа T Tauri представлены в статье, которая публикуется в Astrophysical Journal. Об открытии видимого с ребра диска сообщается в статье в журнале Astronomy & Astrophysics.

Источник: polit .ru