Полтора года назад международная группа исследователей завершила первую в истории полную картографию мозга дрозофилы. Мозг этого насекомого включает в себя более 125 тысяч нейронов и превосходит полмиллиарда синаптических соединений, что делает его нейронной архитектурой изучаемым объектом для нейромоделирования. На основе данных, полученных с помощью современных методов электронной микроскопии, специалисты компании Eon Systems создали высоко точную эмуляцию дрозофильного мозга. Она воспроизводится с максимальной детализацией: каждый нейрон и каждая синапса воспроизведены в виртуальном пространстве.
Эмуляция взаимодействует с виртуальным телом так, что сенсорные впечатления, входящие в систему, передаются по сложной сети нейронных связей. Активность распространяется по всему коннектому, и в результате на выходе формируются моторные команды. Благодаря этому цифровая дрозофил-модель начинает самостоятельно двигаться в виртуальном мире, имитируя поведенческие реакции, которые встречаются у настоящей мухи. Динамика нейронных сигналов позволяет модели демонстрировать ряд типичных для дрозофилы реакций — от рефлексов до более сложных форм движения.
До этого в науке существовали лишь отдельные подходы: либо моделировались только мозги без физического тела, либо, наоборот, создавались анатомические модели тела без функциональной нейронной системы. Разработка Eon Systems означает переход к интегрированному подходу — объединению точной нейронной архитектуры и виртуального тела. Это стало значительным прорывом в нейроэмуляции.
Следующей амбициозной целью исследователей стала эмуляция мозга лабораторной мыши. Её нейронное содержимое насчитывает порядка 70 миллионов нейронов, что в 560 раз превосходит число нейронов дрозофилы. Этот масштаб значительно усложняет задачу, однако успехи в работе с мозгом дрозофилы открывают новые возможности для будущих исследований.
Красная точка по центру, это звезда Стивенсон 2-18!
Стивенсон 2-18— одна из самых крупных и экстремальных звёзд, известных в нашей галактике Млечный Путь. Это яркий красный сверхгигант, расположенный на расстоянии примерно 18 900 световых лет от Земли в направлении созвездия Щита. Изначально звезду считали частью массивного рассеянного скопления Стивенсон 2, однако поздние исследования поставили её принадлежность к скоплению под сомнение.
Само скопление было открыто в 1990 году американским астрономом Чарльз Брюс Стивенсон при анализе инфракрасных наблюдений глубокого космоса. Стивенсон 2 оказалось одним из самых богатых на красные сверхгиганты скоплений в Млечном Пути. В процессе изучения его звёзд самая яркая из них получила первоначальный номер 1, но позже выяснилось, что по положению и кинематике она отличается от остальных. В дальнейшем этой звезде присвоили номер 18, и закрепилось обозначение Стивенсон 2-18.
Стивенсон 2-18 относится к крайне позднему спектральному типу M6 — это необычно даже для красных сверхгигантов. Её температура поверхности оценивается примерно в 2900–3200 кельвинов, что делает её одной из самых холодных известных звёзд такого класса. При этом светимость по разным оценкам колеблется от 90 000 до 630 000 светимостей Солнца. Наиболее часто приводимое значение составляет около 440 000 солнечных светимостей. Радиус звезды при этих параметрах достигает примерно 2100 радиусов Солнца — это около 10 астрономических единиц. Если бы поместить её на место Солнца, она поглотила бы орбиты внутренних планет и простиралась бы примерно до орбиты Юпитера.
Сравнение размеров Стивенсон 2-18 с Солнцем!
По размерам её нередко сравнивают с такими гигантами, как Бетельгейзе, Антарес, VY Большого Пса и UY Щита. В максимальных оценках радиуса Стивенсон 2-18 способна превосходить большинство из них, что делает её одним из крупнейших кандидатов на звание самой большой известной звезды.
Звезда демонстрирует чрезвычайно высокую скорость потери массы — порядка 1,35 × 10⁻⁵ солнечных масс в год. Наблюдается значительный инфракрасный избыток, указывающий на наличие плотной пылевой оболочки, образованной выброшенным веществом. Это позволило некоторым исследователям предположить, что объект может находиться на стадии красного гипергиганта — ещё более редкой и нестабильной категории, чем обычные сверхгиганты. По своим характеристикам она приближается к таким экстремальным объектам, как VY Большого Пса.
В 2012–2013 годах Стивенсон 2-18 активно изучалась в рамках наблюдений мазерного излучения (SiO и CO). Измерения радиальной скорости показали, что она заметно отличается от большинства звёзд скопления Stephenson 2. Именно это различие стало главным аргументом против её физической связи со скоплением. Сегодня многие астрономы считают её либо звёздой, находящейся на сходном расстоянии, но не связанной гравитационно со скоплением, либо отдельным объектом переднего плана.
По своему положению на диаграмме Герцшпрунга — Рассела Stephenson 2-18 располагается в крайней правой верхней области — зоне самых холодных и одновременно самых светящихся звёзд. Это указывает на позднюю стадию эволюции массивной звезды. В ближайшие сотни тысяч лет она может перейти в фазу яркой голубой переменной или эволюционировать в звезду типа Вольфа — Райе, после чего завершить свою жизнь коллапсом ядра и вспышкой сверхновой.
Стивенсон 2-18 представляет особый интерес для астрофизики, поскольку её размеры и светимость находятся на границе теоретических моделей звёздной эволюции. Это один из самых экстремальных и загадочных красных сверхгигантов Млечного Пути — объект, который помогает понять, как живут и умирают самые массивные звёзды нашей галактики.
Тихоходки, известные как водяные медведи, лучше бы назывались Тихоходками Галактики. В отличие от вымышленной разношерстной команды, эти микроскопические существа дают реальное представление о том, как люди могут использовать внеземные ресурсы для освоения космоса и защищать Землю от загрязнений.
Международная группа, возглавляемая профессором микробиологии Кориеном Бейкермансом из университета Пенсильвании в Алтуне, обнаружила, что активность тихоходок, ключевой показатель их здоровья, значительно снизилась при размещении в имитированном марсианском реголите. Простая промывка реголита водой перед внедрением удаляет вредные элементы и смягчает воздействие на их жизнедеятельность. По словам Бейкерманса, опубликованные результаты в Международном журнале астробиологии — важный шаг к гигантскому скачку для человечества.
“При планировании отправки людей в космос нужно понимать, как среда повлияет на людей и как люди повлияют на среду,” — отметил Бейкерманс, координирующий биологическую программу университета штата Пенсильвания. Исследование рассматривает реголит как потенциальный ресурс для выращивания растений и как возможный защитный механизм от загрязнений с Земли.
Планетарная защита подразумевает защиту внеземных тел от земных загрязнений и наоборот. Она направлена на то, чтобы научные достижения в освоении космоса были максимально свободны от загрязнений, и регулируется несколькими космическими агентствами, включая НАСА.
Бейкерманс отметил, что если планета имеет собственный защитный механизм в реголите, это может стать проблемой для создания баз, но сильная защита может нанести прямой вред людям.
Мы знаем много о бактериях и грибках в имитированном реголите, но мало о влиянии на животных, в том числе на тихоходки. Исследователи использовали два марсианских имитатора реголита, MGS‑1 и OUCM‑1, основанных на образцах, собранных марсоходом Curiosity из кратера Гейл. MGS‑1 представлял глобальный реголит, а OUCM‑1 — конкретную зону с особым химическим составом.
Активные тихоходки были смешаны с образцами реголита и наблюдались под микроскопом. MGS‑1 вызвал значительное ингибирование активности в течение двух дней, в то время как OUCM‑1 проявлял более слабое подавление.
Тихоходки могут находиться в активном или спящем состоянии. В состоянии покоя они выживают в экстремальных условиях, а после регидратации сохраняют активность при низких температурах и изменении доступности пищи. Тихоходки, подвергшиеся MGS‑1, не проявляли активности через два дня.
Промывка MGS‑1 водой снизила ингибирование, что указывает на наличие растворимых опасных веществ, возможно, солей. Это открытие важно для планирования роста растений и предотвращения повреждения людей.
В космосе ограниченность воды делает промывку реголита неидеальным решением, но понимание того, что вредные компоненты могут быть смыты, расширяет базу знаний.
Исследователи также изучают влияние атмосферного давления и перепадов температур на активность тихоходок. Реголит — лишь один из компонентов, и разбор его элементов помогает глубже понять планетарную защиту.
Маттео Векки и Джиллиан Пирс из Астонского университета в Великобритании совместно с Бейкермансом опубликовали статью по этой теме.
Полярная звезда – ярчайшая и ближайшая к нам переменная звезда, обладающая величиной в +2,0m. Она находится в созвездии Малой Медведицы, вблизи Северного полюса мира, и представляет собой жёлтый сверхгигант спектрального класса F7Ib. Расстояние до Земли оценивается в 447 световых лет.
На сегодняшний момент Полярная звезда расположена менее чем в 1° от Северного полюса, поэтому за сутки она описывает вокруг него крошечный круг, почти неподвижно, и её направление почти совпадает с географическим севером. Высота над горизонтом равна широте места наблюдения в любое время года в северном полушарии, что делает её идеальным ориентиром. Из‑ прецессии земной оси положение Полярной звезды меняется; в период с 7 марта по 13 июня 2102 года она будет находиться на расстоянии 0°27′34,1″ от полюса, а затем начнёт удаляться, превысив 1° к середине 2260 года. В южном полушарии аналогичной яркой полярной звезды нет, и ориентиром Южного полюса служит вертикальная ось созвездия Южного Креста.
Расположение Полярной звезды на небе, широта Москвы. Stellarium
Полярная звезда – это ярчайшая и ближайшая к Земле переменная звезда типа дельты Цефея с периодом 3,97 дня. Однако её пульсации затухают в течение десятков лет: в 1900 году изменение яркости составляло 8 %, а в 2005 году – приблизительно 2 %. Тем временем звезда стала в среднем на 15 % ярче.
Как находить Полярную звезду.
Полярная звезда на самом деле представляет собой тройную систему. В её центре находится сверхгигант Полярная А (α UMi A), превосходящий Солнце в яркости более чем в 2000 раз и в массе в 6,4–6,7 раз. Радиус этой звезды равен 47–50 солнечным радиусам, а возраст – 55–65 миллионов лет.
Полярная B (α UMi B) массой 1,39 солнечной массы расположена на приличном удалении от Полярной А (2400 а.е.) и видна даже с поверхности Земли. В 1929 году спектральный анализ Полярной А выявил её как близкую двойную звезду, предсказанную ранее наблюдениями 1924 года. Компаньон Полярной А находится в 18,5 а.е.
Полярная P (α UMi P, α UMi a, α UMi Ab) массой 1,26 солнечной массы располагается к сверхгиганту настолько близко, что её можно было сфотографировать только с помощью телескопа «Хаббл» после перенастройки оборудования. Приблизительный период обращения Полярной P вокруг α UMi A составляет около 30 лет.
Сравнение размеров Полярной звезды и Солнца.
Полярная B обращается вокруг двойной системы α UMi A/P за примерно 100 000 лет. Дальше находятся два отдалённых компонента, α UMi C и α UMi D, которые, однако, не связаны с Полярной звёздной системой.
Считается, что Полярная звезда и окружающие её звёзды являются остатком бедного рассеянного скопления. По данным Hipparcos и 2MASS лучевые скорости ближайших соседей Полярной почти совпадают, а среднее расстояние до них близко к 100 парсекам. Диаграмма «цвет – звёздная величина», построенная для этого скопления, указывает возраст его членов (включая Полярную) в районе 80 миллионов лет.
Как ближайшая переменная цефеида, Полярная звезда используется для оценки расстояний к другим галактикам в рамках космической шкалы расстояний. Кроме того, она единственная звезда с динамически измеренной массой, и уточнение её расстояния может повлиять на точность шкалы расстояний и ограничить значение массы тёмной материи.
Полярная звезда на астро-пейзажной фотографии
В 1990 году Hipparcos оценил расстояние до Полярной звезды в 433 световых года (133 парсек). В 2006 году появилась оценка в 330 св. лет (Turner), а в 2008 году – в 359 св. лет (Usenko, Klochkova). Измерения 2012 года с высоким разрешением, проведённые группой астрономов под руководством Дэвида Тёрнера из канадского университета Святой Марии, использовавшие данные российского шестиметрового телескопа БТА, дают оценку расстояния в 99 парсеков (323 световых года). В 2020 году, опираясь на данные Gaia, оценили расстояние в 447 ± 1,6 световых лет (137 парсеков).
Из-за лунно‑солнечной прецессии земная ось движется по кругу радиусом 23° со скоростью около 1,397° за 100 лет. Поэтому в разное время ближайшими к полюсу мира становятся разные звёзды. В додинастический период Древнего Египта (5000 лет назад) таким звёздным был Тубан (альфа Дракона), в начале нашей эры ярких звёзд у полюса мира вообще не было. Через 2000 лет ближайшей к полюсу станет Альраи (гамма Цефея), а через 12 000 лет – Вега (альфа Лиры).
Реакции микробиологического гидрирования с использованием химически (слева) и ферментативно (справа) разложившихся хлебных отходов.
Новый подход, разработанный учеными из Эдинбургского университета, демонстрирует, как простая хлебная крошка может стать ключом к отказу от ископаемого топлива в химическом производстве. Вместо традиционного водорода, получаемого из углеводородов, они используют микробиологический процесс, в котором живые бактерии вырабатывают газообразный водород из хлебных отходов. Это позволяет проводить гидрирование без выбросов углерода, сохраняя эффективность и качество конечного продукта.
Гидрирование, краеугольный камень современного химического производства, традиционно полагается на газообразный водород, получаемый из ископаемого топлива при высоких температурах и давлениях. В пищевой промышленности оно превращает жидкие растительные масла в стабильные твердые жиры, а в более широком смысле используется для синтеза фармацевтических препаратов, высокодисперсных химикатов, топлива и полимеров, обычно с металлическими катализаторами (никель, палладий, платина).
Ученые из лаборатории Уоллеса доказали, что гидрирование можно осуществлять с использованием живых бактерий, которые естественным образом вырабатывают газообразный водород из хлебных отходов. В ходе эксперимента кишечная палочка, культивируемая на сахаре, полученном из хлебных отходов, без доступа кислорода, производила газообразный водород. При добавлении небольшого количества палладиевого катализатора и целевого химического вещества в тот же реакционный котел, количество водорода, выделяемого микробами, было достаточным для мягкого гидрирования с низким потреблением энергии.
Процесс проходит в герметичной колбе при температуре, близкой к комнатной, без использования ископаемого топлива или внешнего газообразного водорода. Детальный анализ показал, что использование хлебных отходов в качестве исходного материала может значительно снизить выбросы углерода. Отказ от ископаемого водорода и удаление пищевых отходов со свалок или сжигание позволяют системе удалять больше парниковых газов, чем она производит.
Команда планирует расширить этот подход на более широкий спектр повседневных ценных продуктов и исследовать различные микроорганизмы-хозяева для разработки штаммов, которые устраняют необходимость в металлическом катализаторе. Эдинбургский университет стремится к созданию более устойчивого мира через ведущие исследования, преподавание, партнерские отношения и инновации.
Профессор Стивен Уоллес отметил: «Гидрирование лежит в основе огромной части современного производства, но оно по-прежнему почти полностью зависит от водорода, получаемого из ископаемого топлива. Мы показали, что живые клетки могут поставлять этот водород напрямую, используя отходы в качестве сырья, и делать это таким образом, который фактически не содержит углерода. Этот подход также не ограничивается пищевой химией; он открывает новые возможности для устойчивого производства в больших масштабах».
Доктор Сьюзан Боди подчеркнула: «Профессор Уоллес — один из нескольких исследователей Эдинбургского университета, использующих инновационные и устойчивые методы инженерной биологии для повышения ценности отходов. Эти технологии могут помочь осуществить «зеленую революцию» в промышленном производстве в Великобритании и за ее пределами».
Дуглас Мартин добавил: «MiAlgae использует передовые биотехнологические технологии для устойчивого производства Омега‑3 жирных кислот для аквакультуры и кормов для домашних животных. Мы верим, что биотехнологии могут преобразовать промышленные процессы и обеспечить более устойчивое будущее».
Когда предметы вибрируют, они издают звуки. Молекулы тоже вибрируют, но на частотах, которые человеческое ухо не способно уловить. Их химические связи растягиваются, изгибаются и скручиваются с характерными скоростями, соответствующими инфракрасному диапазону электромагнитного спектра. Инфракрасную спектроскопию, фиксирующую, как свет возбуждает эти колебания, любят сравнивать с тем, что мы «подслушиваем» голос самой молекулы.
У каждой молекулы есть свой неповторимый тембр — вибрационный «отпечаток пальца», который отражает не только её химическое строение, но и наноразмерную среду, её окружающую. Однако голоса отдельных молекул настолько слабы, что традиционная инфракрасная спектроскопия способна уловить лишь хоровое пение миллионов или даже миллиардов молекул одновременно.
Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего под руководством Шаовея Ли нашли способ услышать соло одной молекулы. Они используют метод, который называют инфракрасно-интегрированным сканирующим туннельным микроскопом (IRiSTM). В нём сочетается инфракрасное оптическое возбуждение и сканирующая туннельная микроскопия — техника, известная по способности визуализировать отдельные атомы и молекулы благодаря измерению квантового туннелирования электронов между острым металлическим наконечником и поверхностью.
Химики десятилетиями мечтали управлять реакциями, точечно вкладывая энергию в единую химическую связь и направляя молекулу по заранее заданному пути. Инфракрасная спектроскопия одной-единственной молекулы делает эту мечту на один шаг ближе к реальности.
«Инфракрасная спектроскопия — один из наших самых мощных инструментов, но до сих пор она всегда была комплексным методом, — говорит доцент кафедры химии Шаовей Ли. — Теперь мы можем увидеть на самом фундаментальном уровне, как энергия вибраций связана с движением молекул».
На нижней панели показана фотография работающего гибкого устройства. Изображения устройства с помощью оптического микроскопа и схема показаны на верхней левой и правой панелях соответственно.
В статье, опубликованной в журнале Small, физики из Университета Айзер в Пуне (Индия) представили прорыв в области гибкой электроники: они разработали крошечные, сверхнадежные электронные устройства на основе оксиселенида висмута (Bi₂O₂Se) — нового двумерного (2D) полупроводникового материала толщиной всего в несколько атомных слоёв.
Современная электроника приближается к физическим пределам традиционных полупроводников, таких как кремний. Чтобы преодолеть этот барьер, научное сообщество активно изучает 2D-материалы — атомарно тонкие вещества, способные сочетать высокую проводимость, гибкость и энергоэффективность. Среди них Bi₂O₂Se выделяется благодаря своей стабильности при комнатной температуре, хорошей подвижности носителей заряда и естественной способности к формированию ультратонких плёнок.
Однако до настоящего времени применение Bi₂O₂Se в реальных устройствах было затруднено: его трудно получать в крупногабаритных, однородных и механически прочных нанолистах. Команда под руководством профессора Атикура Рахмана решила эту задачу, разработав простой, но точный метод химического осаждения из паровой фазы, позволяющий выращивать большие, однородные нанолисты Bi₂O₂Se толщиной менее 10 нанометров — в сотни раз тоньше человеческого волоса.
Используя эти листы, исследователи создали микроскопические транзисторы и фотодетекторы, размещённые на гибкой подложке из каптона — полимерного материала, напоминающего пластик. Затем устройства подвергли экстремальным испытаниям: их сгибали и разгибали более 10 000 раз. Результаты поразили даже самих учёных — электрические характеристики и светочувствительность оставались неизменными после всех циклов.
Потенциальные применения:
Гибкие и складные смартфоны с экранами, не ломающимися при изгибе
Носимые медицинские мониторы, вплетённые в одежду или накладываемые на кожу
«Умные» ткани, способные отслеживать пульс, температуру и уровень стресса
Электроника для космоса и робототехники, где важна устойчивость к механическим нагрузкам
Это достижение открывает путь к массовому производству гибкой электроники на основе Bi₂O₂Se — материала, который может заменить кремний в следующем поколении устройств. Учёные уже работают над интеграцией этих нанолистов в многослойные схемы и тестированием их совместимости с другими 2D-материалами.
Международная команда под руководством Института космических наук Университета Барселоны (ICCUB) и Института космических исследований Каталонии (IEEC) представила REGALADE — первый всенебесный каталог, объединяющий почти 80 миллионов галактик с беспрецедентной точностью. Результат опубликован в Astronomy & Astrophysics и открывает новую эру в изучении космических событий.
Ведущий автор — Хьюго Транин — и его коллеги Надежда Благороднова, Марко Антонио Гомес Муньос и Максим Вавассер объединили данные из 14 крупнейших астрономических обзоров, включая наблюдения миссии Gaia, чтобы очистить каталог от звёзд, ошибочно принятых за галактики. В результате — чистый, целостный и точный ресурс с измерениями расстояний, размеров и звёздных масс для подавляющего большинства объектов.
До REGALADE астрономы сталкивались с фрагментированными каталогами: каждый покрывал лишь часть неба или отсутствовал ключевыми параметрами. Теперь — единая платформа, охватывающая всё небо на расстояние до 6 млрд световых лет (почти 10% наблюдаемой Вселенной). Это позволяет идентифицировать галактики-хозяева для более 75% космических событий — от вспышек сверхновых до слияний чёрных дыр и нейтронных звёзд.
«Мы больше не ищем иголку в стоге сена — у нас есть полная карта стога», — говорит Транин.
Команда также запустила интерактивный sky viewer — инструмент, позволяющий любому пользователю исследовать миллионы галактик в реальном времени.
Особенно важен REGALADE для будущих обсерваторий, таких как Vera C. Rubin Observatory, которая будет регистрировать миллионы событий в ночь. «Без REGALADE мы не смогли бы быстро определить, где произошло событие», — подчёркивает соавтор Надежда Благороднова. «Это ключ к открытию новых типов транзиентов — например, красных новых звёзд, возникающих при слиянии звёзд».
REGALADE — не просто каталог. Это фундамент для новой астрономии, где время, точность и масштаб становятся единым инструментом открытия.
