Aeghis
Награды:
4089 рейтинг
5 подписчиков
1 подписка
48 постов
9 в горячем
В поисках недостающей материи нашей Вселенной
Астрономы при помощи космической обсерватории XMM-Newton Европейского космического агентства изучили наполненные газом гало вокруг галактик в попытке найти «недостающую материю», которая, предположительно, могла находиться в этих гало – однако эти поиски показали отсутствие такой материи. Так где же эта недостающая материя?
Вся материя во Вселенной находится в форме «нормальной» материи или постоянно ускользающей от наших наблюдений невидимой «темной материи», отношение между которыми составляет примерно 1 к 6 соответственно.
Однако, к своему удивлению, исследователи, изучающие близлежащие галактики в последние годы обнаружили, что галактики содержат в три раза меньше нормальной материи, по сравнению с ожидаемым, при этом наша собственная галактика Млечный путь содержит меньше половины от ожидаемого для нее количества нормальной материи.
В поисках этой недостающей нормальной материи команда исследователей под руководством Янтао Ли (Jiangtao Li) из Мичиганского университета, США, обратила внимание на область горячего газа вокруг галактики, называемую галактическим гало. Ученые решили проверить количество материи, содержащейся в этих загадочных структурах, плохо доступных наблюдениям. Наблюдения горячих сферических гало галактик ранее уже проводились, однако эти области являются настолько тусклыми, что их подробное наблюдение представляет большую проблему – рентгеновское излучение материи гало смешивается с рентгеновским фоном других источников, расположенных вокруг и позади галактики. Часто ученые наблюдают лишь небольшую часть гало, прилегающую к диску галактики, и экстраполируют полученные цифры на весь объем гало – однако это приводит к значительному снижению точности измерений.
В своей работе Янтао и его команда нашли изящное решение этой проблемы – они проанализировали шесть похожих по параметрам галактик, и «усреднили» параметры их гало, что позволило им повысить толщину доступного измерениям слоя гало в три раза. Однако проанализировав состав этого слоя, исследователи пришли к выводу, что нормальной материи в нем все равно слишком мало – примерно трех четвертей ожидаемого количества материала ученые всё же недосчитались. Объяснение этого факта согласно команде Янтао может состоять либо в том, что недостающая материя находится либо в такой газовой фазе, которая плохо доступна для наблюдений, либо в области пространства, которая недоступна для имеющихся в нашем арсенале средств наблюдения или слабо излучает в рентгеновском диапазоне.
Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.
Источник:
http://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=10854
Показать полностью
1
Существование Вселенной оказалось парадоксом
Международная группа физиков с рекордной точностью измерила энергию перехода позитрона в атоме антиводорода из основного в возбужденное состояние. Оказалось, что она соответствует таковой у водорода, что исключает нарушение фундаментальной симметрии во Вселенной (CPT-симметрии). Обнаружение отклонений в последней могло бы объяснить преобладание вещества над антивеществом. Статья ученых опубликована в журнале Nature.
CPT-симметрия подразумевает, что физические процессы в веществе протекают так же, как и в том случае, если все частицы заменить на античастицы, отразить их в зеркале и запустить время в обратном направлении. Согласно этой концепции, энергия перехода позитрона при поглощении двух фотонов с одного уровня на другой (1S–2S) должна быть равна энергии 1S–2S-перехода электрона в атоме водорода. В 2016 году удалось доказать равенство с точностью, большей, чем две части на 10 в минус 10-й.
В новом эксперименте ученые коллаборации ALPHA (ЦЕРН) изучили сверхтонкую структуру атома антиводорода, которая образуется благодаря расщеплению энергетических уровней на несколько подуровней. Это происходит из-за особенностей взаимодействия магнитного момента позитрона с магнитным моментом антипротона. Поскольку антивещество при контакте с обычным веществом аннигилирует, для исследования была использована магнитная ловушка, в которую удалось поймать 20 атомов антиводорода.
Атомы облучали электромагнитной радиацией (лазером или микроволнами), в результате чего в них происходил переход 1S–2S, а сами они вырывались из ловушки и сталкивались со стенками аппарата и аннигилировали, рождая пионы. Последние регистрировались детектором.
Оказалось, что форма спектральной линии и резонансная частота соответствовали таковым у атома водорода. Точность измерения составляла две части на 10 в минус 12-й, что на два порядка превышает прошлый результат.
Как пишет издание Science Alert, небольшое нарушение CPT-симметрии могло бы объяснить, почему существует вещество во Вселенной. Считается, что в момент зарождения последней в ней присутствовало одинаковое количество вещества и антивещества, которые должны были аннигилировать. Однако отклонение меньшее, чем две триллионных, менее вероятно могло внести вклад в преобладание обычной материи. Такой результат сильно ограничивает применимость различных теорий, объясняющих этот парадокс.
Показать полностью
Ученые выяснили, когда на Земле впервые появилась вода
МОСКВА, 29 мар – РИА Новости. Вода появилась на поверхности Земли практически сразу после ее рождения, еще до ее столкновения с будущей Луной, что противоречит общепринятым представлениям об эволюции нашей планеты, говорится в статье, опубликованной в журнале Science Advances.
"То, что земная вода смогла "пережить" рождение Луны и бомбардировку нашей планеты астероидами и кометами, заметно повышает шансы на существование внеземной жизни. Вода, как мы выяснили, невероятно живуча — она не исчезает, даже если расплавить и испарить планету, как это произошло с Землей и многими экзопланетами", — заявил Ричард Гринвуд (Richard Greenwood) из Открытого университета Великобритании в Милтон-Кинс.
Земля и прочие планеты Солнечной системы сформировались внутри газопылевой туманности, окружавшей новорожденное Солнце в первые несколько сотен миллионов лет его жизни. Изначально Земля представляла собой раскаленный шар, на поверхности которого просто не могли существовать летучие элементы и вещества, в том числе вода, углерод и соединения азота, а также органические "кирпичики жизни".
Возникает вопрос, почему тогда все эти вещества встречаются на поверхности Земли и в земной коре в большом изобилии. На этот счет у ученых есть несколько теорий. К примеру, присутствие воды на Земле объясняется тем, что ее могли "завезти" на нашу планету астероиды и кометы, бомбардировавшие поверхность Земли примерно 3,8 миллиарда лет назад.
Гринвуд и его коллеги выяснили, что это не так. Они обнаружили, что первые запасы воды на Земле появились задолго до этого, практически во время рождения планеты, изучая фрагменты лунных пород, доставленные на Землю в рамках программы "Аполлон".
Геологов интересовало одно важное свойство этих пород – то, как много кислорода в них присутствует. Дело в том, что доли изотопов кислорода являются своеобразным "паспортом" для небесных тел, который указывает на то, где и в каких условиях они сформировались. Соответственно, по их соотношению можно понять, возникли ли те или другие планеты, астероиды или кометы в одной и той же точке Солнечной системы или в разных ее уголках.
Руководствуясь этой идеей, команда Гринвуда сравнила доли изотопов кислорода в лунных породах, метеоритах и в образцах грунта, извлеченных со дна океанов Земли. Как отмечает геолог, они ожидали увидеть достаточно существенные различия между нашей планетой и Луной, так как ее прародительница, Тейя, должна была сформироваться в другой точке Солнечной системы, и принести свои собственные запасы воды.
Реальная картина оказалась совсем другой. Доли изотопов кислорода в земных и лунных породах были почти равными – они отличались всего на 3 части на миллион. Это говорит о двух вещах – вода присутствовала на Земле задолго до ее столкновения с Тейей, и она пережила их столкновение и полное "взаимное уничтожение".
В свою очередь, присутствие небольших, но различий в долях изотопов кислорода говорит о том, что астероиды и кометы действительно "привезли" воду на Землю, но лишь небольшую часть их текущих запасов – около 5%. Иными словами, их запасы воды почти никак не могли повлиять на облик планеты и объемы ее океанов, которые должны были возникнуть почти сразу после рождения Земли.
Подобное открытие, как отмечают планетологи, ставит перед нами больше новых вопросов, чем дает ответов. Теперь непонятно, как этой воде удалось пережить столкновение Земли и Тейи и последующую бомбардировку планеты астероидами, и почему она не испарилась в космос на первых этапах формирования Земли. Возможно, что наша планета родилась на гораздо более далеком расстоянии от Солнца, чем было принято считать, заключают ученые.
Показать полностью
Луна играет важную роль в поддержании магнитного поля Земли, выяснили астрономы
Магнитное поле Земли постоянно защищает нас от заряженных частиц и излучений, формируемых на Солнце. Этот "щит" образуется в результате процесса, называемого "геодинамо", стремительного движения больших количеств жидкого железа во внешней части ядра планеты. Для поддержания такого магнитного поля классическая модель до настоящего дня требовала, чтобы ядро Земли охладилось примерно на 3000 градусов Цельсия за последние 4,3 миллиарда лет. Теперь же команда исследователей из Национального центра научных исследований и Университета Блеза Паскаля, оба научных организации Франция, во главе с Денисом Алдро сообщает о том, что на самом деле температура за это время упала лишь на 300 градусов Цельсия. Однако действие Луны, до сих пор не включаемое в рассмотрение при анализе этой теории, может компенсировать эту разницу температур и поддерживать активность геодинамо.
Классическая модель формирования магнитного поля Земли содержит в себе крупный парадокс. Для того чтобы геодинамо работало, Земля должна была быть полностью расплавлена четыре миллиарда лет назад, и её ядро должно было медленно охлаждаться с температуры примерно 6800 градусов Цельсия до 3800 градусов Цельсия к настоящему времени. Однако новейшее моделирование ранней эволюции внутренней температуры нашей планеты и геохимические исследования самых древних карбонатитов и базальтов не поддерживают такой сценарий охлаждения. Взамен авторы новой статьи предлагают другой источник энергии.
Исследователи отмечают, что приливные силы, действующие на нашу планету со стороны Луны, способны постоянно стимулировать движение жидкого железа во внешнем ядре Земли, генерирующее магнитное поле. Земля постоянно получает примерно 3700 миллиардов ватт энергии посредством переноса гравитационной энергии из системы Земля-Луна-Солнце, и при этом для осуществления этого типа движения расплава железа во внешнем ядре, предположительно, остается свободным примерно 1 миллиард ватт энергии. Этой энергии оказывается достаточно, чтобы поддерживать геодинамо Земли и таким образом разрешить этот крупный парадокс классической теории, считают авторы работы.
Исследование увидело свет в журнале Earth and Planetary Science Letters.
Источник:
www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=8390
Показать полностью
1
Биологи из Канады решили "загадку" курицы и яйца (с палеонтологическим подтекстом, см мой первый коммент.)
МОСКВА, 30 мар – РИА Новости. Канадские биологи раскрыли одну из главных загадок куриных яиц – им удалось выяснить, как цыпленку удается выйти наружу из яйца, способного выдержать тройную массу тела несушки, говорится в статье, опубликованной в журнале Science Advances.
"Мы обнаружили, что скорлупа яйца состоит из трех слоев наноструктур, имеющих разную прочность, эластичность и прочие механические свойства. Что интересно, эти структуры меняются по мере роста зародыша, и к тому времени, когда цыпленок вылупляется из яйца, они ослабевают, что помогает ему разбить скорлупу", — заявил Марк Макки (Marc McKee), биолог из университета Макгилла (Канада).
Еще со времен античности философы, натуралисты, обыватели и ученые часто задумывались о том, как цыплята и птенцы других птиц появляются на свет. С одной стороны, даже самые слабые детеныши пернатых могут самостоятельно разбить скорлупу и выбраться из яйца, а с другой – яйца обладают необычно высокой механической прочностью, выдерживая давление тела клушки или более крупных птиц.
Макки и его коллеги смогли найти ответ на этот вопрос, используя ускоритель частиц для того, чтобы нарезать скорлупу куриного яйца на тонкие слои и изучить их при помощи электронного микроскопа. Это помогло им впервые взглянуть на то, как устроена скорлупа "изнутри" и понять, как птенцам удается разбить ее.
Как оказалось, она представляет собой крайне высокотехнологичный материал, сочетающий в себе нано- и биотехнологии. Выяснилось, что скорлупа состоит из трех слоев нанокристаллов карбоната кальция, каждый из которых играет свою собственную роль в защите будущего птенца от внешней среды.
Положением этих кристаллов, в свою очередь, управляет белок остеопонтин, который раньше ученые считали своеобразной "ошибкой эволюции" и атавизмом, наследием времен динозавров, когда яйца еще оставались покрытыми кожистой оболочкой. Макки и его коллеги обнаружили, что его молекулы были распределены по скорлупе не случайно, а служили своеобразным каркасом, к которому крепились наночастицы мела.
Как правило, чем больше остеопонтина содержалось в слое скорлупы, тем прочнее он был, так как кристаллы в результате этого располагались там не хаотично, а более упорядоченно. Максимальное количество этого белка содержалось во внешних слоях скорлупы, а минимальное – во внутренних.
Благодаря этому, а также тому, что остеопонтин постепенно исчезает из внутренней части скорлупы к моменту выхода цыпленка на свет, птенец может легко разбить скорлупу изнутри, но при этом яйцо будет оставаться достаточно прочным снаружи для того, чтобы на нем могла сидеть несушка.
"Примерно 10-20% яиц, которые попадают в магазины или в холодильники покупателей, оказываются разбитыми или поврежденными, что повышает вероятность заражения сальмонеллой. Понимание того, как работает "наноброня" яиц, поможет нам поменять работу генов куриц-несушек таким образом, что их яйца станут более прочными и защищенными от микробов", — заключает Макки.
Показать полностью
Астрономы открыли "невозможную" галактику, где нет темной материи
Галактика NGC 1052-DF2 в созвездии Кита, где нет темной материи
МОСКВА, 28 мар – РИА Новости. Телескоп "Хаббл" обнаружил в созвездии Кита галактику NGC1052-DF2, в которой практически нет темной материи, заявляют ученые в статье, опубликованной в журнале Nature.
"Открытие галактики без темной материи стало крайне неожиданным сюрпризом для нас. На протяжении десятилетий мы думали, что галактики начинают свою жизнь в виде скопления темной материи, куда постепенно "падает" газ, где рождаются звезды и формируются рукава, подобные спиралям Млечного Пути. NGC1052-DF2 ставит под сомнение все эти идеи", — заявил Питер ван Доккум (Pieter van Dokkum) из Йельского университета (США).
Достаточно долгое время ученые считали, что Вселенная состоит из той материи, которую мы видим, и которая составляет основу всех звезд, черных дыр, туманностей, скоплений пыли и планет. Но первые наблюдения за скоростью движения звезд в близлежащих к нам галактиках в 70 годах прошлого века показали, что светила на их окраинах движутся в них с невозможно высокой скоростью, которая была примерно в 10 раз выше, чем показывали расчеты на базе масс всех звезд в них.
Причиной этого, как сегодня считают ученые, была так называемая темная материя – загадочная субстанция, на чью долю приходится примерно 75% от массы материи во Вселенной. Как правило, в каждой галактике примерно в 8-10 раз больше темной материи, чем ее видимой "кузины", и эта темная материя удерживает звезды на месте и не дает им "разбежаться".
Сегодня астрономы не сомневаются в существовании этой загадочной субстанции, однако недавно они начали замечать, что многие небольшие и карликовые галактики ведут себя совсем не так, как предсказывают теории их устройства, учитывающие существование этой загадочной субстанции. К примеру, в некоторых из них темной материи неожиданно мало, а по другим она распределена слишком равномерно.
Доккум и его коллеги открыли галактику, где темной материи нет вообще, наблюдая за одними из самых тусклых и необычных "звездных мегаполисов" при помощи "Хаббла" и ряда наземных телескопов.
Так называемые "сверхтемные" галактики были открыты ван Доккумом и его коллегами в начале 2015 года при помощи телескопа DTA, который предназначен для изучения самых тусклых объектов во Вселенной. При помощи этого прибора астрономы смогли обнаружить около пятидесяти очень небольших и пустынных галактик, существование и выживание которых крайне сложно объяснить при помощи текущих астрономических теорий.
Изначально Доккум и его коллеги считали, что эти галактики почти полностью состоят из темной материи. Наблюдая за скоростями движения звезд в одной из них, NGC1052-DF2, ученые обнаружили намеки на абсолютно обратную вещь – в этом скоплении звезд, расположенном в 61 миллионах световых лет от Земли, темная материя никак не влияла на скорость движения светил.
Как показывают расчеты ученых, в NGC1052-DF2 ее как минимум в 400 раз меньше, чем в Млечном Пути и в других галактиках, и, скорее всего, ее там вообще нет. Подобное открытие, как признает Доккум, стало большой неожиданностью для него, так как астрономы считали, что галактики не могут существовать без темной материи.
"NGC1052-DF2 выглядит так, как будто кто-то взял типичную галактику и оставил от нее лишь шаровые скопления и группы звезд на ее окраинах, и выбросил все остальное. Теорий, которые бы предсказывали существование таких объектов, просто не существует. Эта галактика пока остается полной загадкой для нас, и мы не можем объяснить ни одну ее черту. Как она возникла, нам абсолютно непонятно", — заключает астрофизик.
Источник:
Показать полностью