158

Сергей Попов - Измерение масс сверхмассивных чёрных дыр

Откуда астрофизики знают, как устроены сверхмассивные чёрные дыры? Как возникают эти астрономические объекты? Как изменяются массы сверхмассивных чёрных дыр и какие методы их измерения применяют учёные? Всегда ли в центре галактики имеется сверхмассивная чёрная дыра, и могут ли галактики образовываться вокруг других космических тел?

Рассказывает Сергей Попов, астрофизик, профессор РАН, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга.

Найдены возможные дубликаты

Отредактировал FoxWithoutAName 11 дней назад
+12

Вот чем больше интересуюсь темой, тем меньше информации приносят подобные видео.

Научпоп так устроен, что есть предел простого, и дальше начинается мрак и непроходимые формулы с цифрами. Эх.

раскрыть ветку 13
+5

Соглашусь, но только отчасти. В свежих видео новые данные (уточнения или опровержения).
Иногда, когда что-то подобное слушаю, понимаю, что полученные мной ранее знания уже устарели.
Особенно в медицинских темах, там вообще без перерывов обновляется парадигма.

раскрыть ветку 1
+1

Ну да. Говорят пеницилин изобрели, надо попробовать...

+1
Теперь только в большую науку осталось идти, за знаниями для получения знаний. Я даже не знаю пределов своего невежества
раскрыть ветку 1
+1

Большая наука для учёных)) научпоп для обывателя, простыми словами о сложном, и я как обыватель высосал уже очень много информации.

И эта астрофизика даже не хобби, а просто интересная тема для изучения, познавания так сказать.

0
Зачем тебе научпоп, попробуй осилить хокинга. Если для тебя это легко (а для обычного человека это нифига не легко), то дальше вот уже без учебников и формул, научных конференций никак
раскрыть ветку 4
0

Это типа теория струн? Вся сложность заключается в осознании многомерности пространства. Хотя как осознать многомерность, когда трехмерное существо видит двумерную картинку, и максимум на что способно это понять действие на себе 4 измерения.

А простыми словами теория струн вполне легко усваивается, без деталей и всяких формул. Так что для обычного человека простыми словами и Хоккинг вполне понятен, собственно научпоп этим и занимается - упрощением науки для обывателя

раскрыть ветку 3
0

Для того, чтобы осмыслить решения уравнений Эйнштейна, тебе не нужно сложной математики. Только графически анализировать дифуры.

+ Есть годный учебник, но я проебал ссылку.

раскрыть ветку 2
+1

Ищи, ИЩИ ССЫЛКУ! Будь мужиком, блеать! [ШУТКА - к вам никаких претензий )))]

раскрыть ветку 1
-1

да, есть такое, по кругу одно и тоже гоняют. Остается ждать только каких-то новых открытий, или изобретений да развлекать себя всякими дебатами ученых с полоумными, типа верунов

+2

Ещё хорошо бы рассказали, как распределена масса внутри самой чёрной дыры. Если в центре сингулярность бесконечной плотности, значит все остальное пространство от центра до горизонта событий пустое, полный вакуум? Или что там ?

раскрыть ветку 4
+4
Ещё хорошо бы рассказали, как распределена масса внутри самой чёрной дыры
Из-за искривления пространства-времени вокруг черной дыры этот вопрос не имеет смысла.

Да, горизонт событий -- это сфера или эллипсоид, с точки зрения вселенной. Но под этой границей пространство-время искривлено настолько, что "геометрический центр" ЧД вообще не является местом в пространстве.

Если в центре сингулярность бесконечной плотности, значит все остальное пространство от центра до горизонта событий пустое, полный вакуум? Или что там ?
Если совсем в двух словах, то все остальное пространство ЧД (которое не является шаром, кстати) занято падающей в нее материей. Сингулярность в "центре" находится за пределами наших знаний о физике.
0

Философский вопрос. С одной стороны, информация в принципе не может покинуть чёрную дыру, поэтому неизвестно, что там у неё внутри. С другой стороны, есть гипотеза, что вся наша вселенная находится внутри чёрной дыры.

раскрыть ветку 1
0

Да, пусть "снаружи" думают что у нас тут ))

-2

Братан, они сами не знают. Относительно недавно... В апреле этого года было доказано существование черных дыр, благодаря сделанной фотке черной дыры с акреционным диском, до этого черная дыра существовала как теоретический объект.

-3

Товарищи ученые, доценты с кандидатами! (с)

Ну что же вы делайте-то, а?

Это ж блять видео. Видео!

Это не прямой эфир, не стрим.

Запись.

Не пора ли уже в 2019 году отказаться от формата "говорящая голова" / "говорящий торс"?

Как у вас рука поднимается взять такой интересный материал - и превратить его в унылое нечто?

Вы ж его на развлекательном сайте выкладываете.

Значит это не видео для ниибацо пафосной научной конференции светил астрономии.

Это видео - научпоп.

Значит, немного инфографики в таком формате - это не зашквар, не закидают вас за это коллеги ржавыми телескопами.

Почему нельзя разбавить 20 минут текста тремя десятью картинками иллюстрациями? Не текстом тезисы писать, которые проговаривайте, а картинку поставить.

Вот в начале видео вы говорите о том, что сверхмассивная дыра в центре удержится, а более легкую - выкинет из центра.

Вставьте смешнявую картинку, как толстая черная дыра с покерфейсом сидит в центре галактики, а недовольную худенькую - выкинуло из центра на мороз.


Если вы начитались Лебедева, который говорит, что

"Иллюстрированный аргумент воспринимается нами как украшение. У нас не умеют его ни воспринимать, ни создавать. Русская традиция во многом основана на европейской, где никогда не считалось стыдным показаться на публике с рассказом без нарисованных тезисов".

то посмотрите на дату - в 2007 году он это говорил.

В 2019 году - это уже стыдно.

раскрыть ветку 4
+3
Дружище, а ты не думал , что такой формат прекрасно воспринимается и в аудио варианте? Т.е для прослушиваниЯ в авто или когда есть смысл экономить батарею моб. устройства
раскрыть ветку 1
+1

прекрасно воспринимается и в аудио варианте?
Конечно, думал, ага.

Еще могу добавить, что такой формат идеален для слепых и слабовидящих, у тех вообще никаких претензий к формату быть не может, согласен?


Суть моих претензий, дружище, в том, что микроскопом, конечно можно забивать гвозди. Но разумный человек так не поступает, о чем я этим разумным людям и пытаюсь намекнуть.

А тут приходишь ты и говоришь что-то типа: "дохуя ты понимаешь, микроскоп - вещь универсальная. Я вот микроскопом умею открывать пиво, отбивать мясо, а если его разобрать - могу разжечь костер на пикнике в солнечный день и еще останутся детали для трубки-плевалки"

0

Мы всегда стараемся сопровождать наши видеоролики иллюстративным материалом и инфографикой там, где это возможно. Ведь для того, чтобы грамотно сопроводить видеоролик, необходимо обладать хорошими знаниями в астрофизике, дабы не вставить чего-то неправильного или лишнего. Одни изображения (если позволяют знания) мы ищем сами, другие - дают лекторы. Плюс каждый ролик отправляется на проверку лектору, дабы убедиться, что все иллюстрации расставлены верно и ошибок нет. У Сергея Борисовича, к сожалению, нет времени, а у нас - нужных знаний (среди членов команды астрофизиков, увы, нет), поэтому лекции по астрофизике - единственные лекции на нашем канале, которые выходят без иллюстраций. Если Вы располагаете нужными знаниями по астрофизике и готовы помочь в подборе иллюстраций для других видеороликов по данной теме, то мы будем рады Вашей помощи.

раскрыть ветку 1
0

@NaukaPRO,

Мы всегда стараемся сопровождать наши видеоролики иллюстративным материалом и инфографикой там, где это возможно.

Вы крутые ребята и вообще молодцы, тут вопросов нет.


У Сергея Борисовича, к сожалению, нет времени, а у нас - нужных знаний Если Вы располагаете нужными знаниями по астрофизике и готовы помочь в подборе иллюстраций для других видеороликов по данной теме, то мы будем рады Вашей помощи.
Сорян, к сожалению, у меня нет ни времени, ни знаний по астрофизике, и рисовать я могу только каляки-маляки.


необходимо обладать хорошими знаниями в астрофизике, дабы не вставить чего-то неправильного или лишнего.
Суть моего предложения в том, что я предлагаю зайти с другой стороны.

"Научные" иллюстрации, требующие знаний по астрофизике - это прикольно для текстовой статьи, но для видеоформата - не прикольно вообще.

"Научные" картинки, как правило, изобилуют массой графической информации, кучей мелкого текста, цифр, терминологией.

Их же нужно рассматривать долго и внимательно, часто их требуется увеличивать и скроллить, а с видео все это делать не удобно вообще.


Делайте иначе:

а) простой путь:

добавляйте примитивную инфографику для иллюстрации тезисов. Например такую, как ниже. Особые знания ж не нужны, просто слушайте, что говорит лектор - и миксуйте картинки из клипартов.

Например: слева - круг с большой черной точкой в центре,

справа круг с маленькой черной точкой с краю. Слева подпись "черная дыра массой ХХХХХ солнц", справа подпись "черная дыра массой хх" солнц".


б) сложный путь

добавляйте инфографику в виде примитивных комиксов.

"Кантриболс" же видели? Ну а вас будет "планетболз", например.

Самим с этим заморачиваться - не каждый осилит, но, возможно, кому-то из художников будет интересно поработать для вас бесплатно или за символическую цену, с учетом того, что его творчество увидит еще больше людей благодаря вам.


в) простой путь, но нужны деньги

Ребят, вы же тратите на оборудования сотни тысяч рубасов.

Вы же понимаете, что нельзя делать годный контент без вложений.

Одно дело, когда смотришь ролик, снятый школоло на мамкину нокию 3310, с него какой спрос. А другое дело - ваши видео.

На всяких "фрилансах" полно же разных толковых людей, которые за весьма скромные деньги нарисуют вам и инфографику и комиксы и что угодно.

Может есть смысл подумать в этом направлении?


Возможно, вы сейчас подумали: "народ совсем охуел отупел, мало им в интернете комиксов, еще в видео по астрофизике их подавай".

Но я народ, и все не так однозначно.)

Я не для лузлов это предлагаю.

Иллюстрирующая тезис картинка (даже примитивная, даже лучше если она будет примитивная) - работает для зрителя как ступенька или кирпичик к следующей части материала.

Показали картинку зрителю - у него в голове происходит магия,

сказанное лектором мгновенно переваривается, закрепляется в кратковременной памяти и освобождает "оперативку" мозгу для восприятия и обработки следующей порции информации.

Если картинок нет, а материал сложный - "оперативка" зрителя переполняется через 10 минут после начала ролика и он выключает видео со словами "прикольно, но не понятно".

А, насколько мне известно, ютуб отслеживает показатель досматриваемости видео до конца и на что-то это влияет.

Может быть, статистика просмотров ваших роликов теорию с переполнением "оперативки" опровергает, не знаю, но мой опыт говорит, что любая картинка лучше, чем ее отсутствие.

Иллюстрация к комментарию
-3
Иллюстрация к комментарию
-4

Да блять почему пространство-то  изменяется, а не траектория лятещего в твои зеньки изображения?!

раскрыть ветку 7
+3

Потому что изображение передаётся фотонами, у которых нету массы - следовательно гравитация напрямую не может на них действовать. Зато она может действовать на само пространство и визуально искривлять траекторию света.

раскрыть ветку 6
+1

У фотона есть масса. Массы покоя нет, но он и не поуоится

раскрыть ветку 4
0

У пространства выходит есть масса.  Вы меня простите, но хочу процитировать Джефри Лебовски: "Ахует! Ахуеть как интересно!!!"  https://youtu.be/ebZ1Ze0s0xc?t=87   

Похожие посты
155

Астрономы установили, куда летит Местная группа галактик

Гравитация может не только притягивать, но и отталкивать — как вам такое заявление? Причем не в какой-нибудь новой математической теории, а на самом деле — Большой Отталкиватель, как его назвала группа ученых, ответственен за половину скорости, с которой наша Галактика движется в космосе. Звучит фантастически, не так ли? Давайте разбираться.

За последние несколько десятков лет мы узнали очень многое, и слово «космография» сегодня — это не термин из фантастических романов Стругацких, а один из разделов современной астрофизики, занимающийся составлением карт доступной нам части Вселенной. Ближайшая соседка нашего Млечного Пути — это галактика Андромеда, которую можно увидеть на ночном небе и невооруженным глазом. А вот разглядеть еще несколько десятков компаньонов не получится — карликовые галактики, которые вращаются вокруг нас и Андромеды, очень тусклые, и астрофизики до сих по не уверены, что нашли их все. Тем не менее, все эти галактики (в том числе и не открытые), а также галактика Треугольника и галактика NGC 300 входят в Местную группу галактик. Сейчас в Местной группе 54 известных галактики, большая часть из которых — это уже упоминавшиеся тусклые карликовые галактики, и ее размеры превышают 10 миллионов световых лет. Местная группа вместе с еще примерно 100 скоплениями галактик входит в сверхскопление Девы, размерами больше 110 миллионов световых лет.

В 2014 году группа астрофизиков под руководством Брента Талли из Гавайского университета выяснила, что само это сверхскопление, состоящее из 30 тысяч галактик, является составной частью еще большей структуры — сверхскопления Ланиакея, в котором содержится уже более 100 тысяч галактик. Осталось сделать последний шаг — Ланиакея вместе со сверхскоплением Персея-Рыб входит в комплекс сверхскоплений Рыб-Кита, которое одновременно является галактической нитью, то есть составной частью крупномасштабной структуры Вселенной.

Наблюдения и компьютерные симуляции подтверждают, что галактики и скопления не хаотически разбросаны во Вселенной, а составляют сложную губкообразную структуру, где есть филаменты-нити, узлы и пустоты, также известные как войды. Вселенная, как почти сто лет назад показал Эдвин Хаббл, расширяется, и сверхскопления — это самые крупные образования, которые удерживаются гравитацией от разбегания. То есть, если упростить, то филаменты разбегаются друг от друга из-за воздействия темной энергии, а движение объектов внутри них в большей степени обусловлено силами гравитационного притяжения.

И теперь, зная, что вокруг нас столько галактик и скоплений, которые притягивают друг друга так сильно, что даже перебарывают расширение Вселенной, пора задать ключевой вопрос: а куда все это летит? Именно на него и пытается ответить группа ученых вместе с Иегуди Хоффманом из Еврейского университета в Иерусалиме и уже упоминавшимся Брентом Талли. Их совместная статья, вышедшая в Nature, основана на данных проекта Cosmicflows-2, который измерил расстояния и скорости более 8000 близлежащих галактик. Этот проект был запущен в 2013 году все тем же Брентом Талли вместе с коллегами, в том числе Игорем Караченцевым, одним из самых высокоцитируемых российских астрофизиков-наблюдателей.

Трехмерную карту локальной Вселенной (с русским переводом), составленную учеными, можно посмотреть в этом видео:



Трехмерная проекция участка местной Вселенной. Слева синими линиями обозначено поле скоростей всех известных галактик ближайших сверхскоплений — они очевидно двигаются в сторону Аттрактора Шэпли. Справа красным показано поле анти-скоростей (обратные значения поля скоростей). Они сходятся в точке, откуда их «выталкивает» отсутствие гравитации в этой области Вселенной.

Астрономы установили, куда летит Местная группа галактик Вселенная, Космос, Галактика, Звёзды, Астрономия, Наука, Исследования, Гравитация, Видео, Длиннопост



Итак, куда все это летит? Для ответа нужна точная карта скоростей для всех массивных тел в ближней части Вселенной. К сожалению, для ее построения данных Cosmicflows-2 недостаточно — несмотря на то, что это лучшее, что есть у человечества, они неполны, неоднородны по качеству и имеют большие погрешности. Профессор Хоффман применил к известным данным винеровское оценивание — пришедший из радиоэлектроники статистический прием отделения полезного сигнала от шума. Это оценивание позволяет ввести основную модель поведения системы (в нашем случае — это Стандартная космологическая модель), которая будет определять общее поведение всех элементов в отсутствие дополнительных сигналов. То есть движение конкретной галактики будет определяться общими положениями Стандартной модели, если для нее данных недостаточно, и данными измерений, если таковые есть.

Полученные результаты подтвердили то, что нам уже было известно — вся Местная группа галактик летит в космосе в сторону Великого аттрактора, гравитационной аномалии в центре Ланиакеи. И сам Великий аттрактор, несмотря на название, не такой уж и великий — его притягивает намного более массивное сверхскопление Шэпли, к которому мы и направляемся со скоростью 660 километров в секунду. Проблемы начались, когда астрофизики решили сравнить измеренную скорость Местной группы с расчетной, которая выводится из массы сверхскопления Шэпли. Оказалось, что несмотря на колоссальную массу (10 тысяч масс нашей Галактики), оно не могло бы разогнать нас до такой скорости. Более того, построив карту анти-скоростей (карту векторов, которые направлены в сторону, обратную векторам скоростей), ученые нашли область, которая как будто отталкивает нас от себя. Причем расположена она ровно на противоположной стороне от сверхскопления Шэпли и отталкивает именно с той скоростью, чтобы в сумме дать искомые 660 километров в секунду.

Вся притягивательно-отталкивающая конструкция напоминает формой электрический диполь, в котором силовые линии идут от одного заряда к другому.

Классический электрический диполь из учебника физики

Астрономы установили, куда летит Местная группа галактик Вселенная, Космос, Галактика, Звёзды, Астрономия, Наука, Исследования, Гравитация, Видео, Длиннопост


Но ведь это противоречит всей физике, которую мы знаем — антигравитации быть не может! Что же это за чудо такое? Для ответа давайте представим, что вас окружили и тянут в разные стороны пятеро друзей — если они это делают с одинаковой силой, то вы останетесь на месте, как будто вас никто не тянет. Однако, если один из них, стоящий справа, вас отпустит, то вы будете смещаться влево — в противоположную от него сторону. Точно так же вы будете смещаться влево, если к пяти тянущим друзьям присоединится шестой, который встанет справа и начнет не тянуть вас, а толкать.

Относительно чего мы движемся в космосе.
Отдельно нужно разобраться в том, как определяется скорость в космосе. Есть несколько разных способов, но один из самых точных и часто применимых — это использование эффекта Доплера, то есть измерение смещения спектральных линий. Одна из самых известных линий водорода, Бальмер-альфа, видна в лаборатории как ярко-красное излучение на длине волны 656,28 нанометра. А в галактике Андромеды ее длина уже 655,23 нанометра — более короткая длина волны означает, что галактика движется к нам. Галактика Андромеды — это исключение. Большинство других галактик летит от нас — и линии водорода в них будут пойманы на более длинных волнах: 658, 670, 785 нанометров — чем дальше от нас, тем быстрее летят галактики и тем больше будет смещение спектральных линий в область более длинных волн (это и называется красным смещением). Однако у этого метода есть серьезное ограничение — он может измерить нашу скорость относительно другой галактики (или скорость галактики относительно нас), но как измерить, куда мы летим вместе с той самой галактикой (и летим ли куда-нибудь)? Это как ехать на машине со сломанным спидометром и без карты — какие-то машины обгоняем мы, какие-то машины обгоняют нас, но куда все едут и какова наша скорость относительно дороги? В космосе подобной дороги, то есть абсолютной системы координат, нет. В космосе вообще нет ничего неподвижного, к чему можно было бы привязать измерения.

Ничего, кроме света.

Именно так — свет, точнее тепловое излучение, появившееся сразу после Большого Взрыва и равномерно (это важно) распространившееся по Вселенной. Мы называем его реликтовым излучением. Из-за расширения Вселенной температура реликтового излучения постоянно уменьшается и сейчас мы живем в такое время, что она равна 2,73 кельвина. Однородность — или как говорят физики изотропность — реликтового излучения означает, что в какую сторону неба ни направь телескоп — температура космоса должна быть 2,73 кельвина. Но это если мы относительно реликтового излучения не двигаемся. Однако измерения, проведенные в том числе телескопами Планк и COBE, показали, что температура половины неба чуть меньше этой величины, а второй половины — чуть больше. Это не ошибки измерений, в влияние все того же эффекта Доплера — мы смещаемся относительно реликтового излучения, и поэтому часть реликтового излучения, навстречу которой мы летим со скоростью 660 километров в секунду, кажется нам чуть теплее.
Карта реликтового излучения, полученная космической обсерваторией COBE. Дипольное распределение температуры доказывает наше движение в пространстве — мы удаляемся от более холодной области (синие цвета) в сторону более теплой области (желтые и красные цвета на этой проекции).
Астрономы установили, куда летит Местная группа галактик Вселенная, Космос, Галактика, Звёзды, Астрономия, Наука, Исследования, Гравитация, Видео, Длиннопост



Во Вселенной роль тянущих на себя друзей играют галактики и скопления галактик. Если бы они были равномерно распределены по Вселенной, то мы никуда бы не двигались — они тянули бы нас с одинаковой силой в разные стороны. А теперь представьте, что с одной стороны от нас никаких галактик нет. Поскольку все остальные галактики остались на месте, то мы будем удаляться от этой пустоты, как будто она нас отталкивает. Именно это и происходит с областью, которую ученые окрестили Великим Отталкивателем, или Великим Репеллером — несколько кубических мегапарсек пространства необычайно бедно заселены галактиками и не могут компенсировать гравитационное притяжение, которое оказывают на нас все эти скопления и сверхскопления с остальных сторон. Насколько именно это пространство бедно галактиками— еще предстоит выяснить. Дело в том, что Великий Репеллер очень неудачно расположен — он находится в зоне избегания (да, в астрофизике очень много красивых непонятных названий), то есть области пространства, закрытой от нас нашей собственной галактикой, Млечным Путем.

Огромное количество звезд и туманностей, а в особенности газ и пыль мешают свету от далеких галактик, расположенных по ту сторону галактического диска, долетать до нас. Лишь недавние наблюдения рентгеновскими и радиотелескопами, которые могут регистрировать излучение, свободно проходящее сквозь газ и пыль, позволили составить более-менее полный список галактик в зоне избегания. В области Великого Отталкивателя действительно оказалось очень мало галактик, так что, похоже, что это кандидат на звание войда — гигантской пустой области космической структуры Вселенной.

В заключение надо сказать, что как бы ни была высока скорость нашего полета сквозь космос, достичь ни Аттрактора Шэпли, ни Великого Аттрактора нам не удастся, — по расчетам ученых, это займет время, в тысячи раз превышающее возраст Вселенной, так что какой бы точной ни становилась наука космография, ее карты еще долго не будут полезными любителям путешествий.


Автор статьи: Марат Мусин

Показать полностью 3 1
185

Планетологи подтвердили существование соленых озер под южным полюсом Марса

Планетологи благодаря данным с орбитального аппарата Mars Express смогли подтвердить существование подледного озера с жидкой водой, открытого в 2018 году и расположенного на южном полюсе Марса, а также найти рядом с ним еще три небольших водоема. Ученые считают, что такие резервуары с рассолом могут быть многочисленными. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.

Планетологи подтвердили существование соленых озер под южным полюсом Марса Космос, Марс, Астрономия, Наука, Марсоход, Космонавтика

Топографическая карта области вокруг подледного озера, обнаруженного в 2018 году (отмечено черной звездой). Красным цветом показаны положения радиолокационных профилей MARSIS.


Поиск следов воды на Марсе важен не только с точки зрения понимания эволюции планеты и роли воды в формировании ее рельефа, но и для оценки возможности обитаемости Марса в прошлом и планирования будущих пилотируемых полетов к Красной планете. Высохшие русла рек и дно некоторых кратеров, а также найденные роверами осадочные отложения указывают на наличие жидкой воды в прошлом Марса, а к настоящему моменту ученым известно о залежах водяного льда на поверхности Марса и под ней. В 2018 году ученые объявили, что им удалось найти подледное озеро на южном полюсе Марса, которое может содержать жидкую соленую воду и образовалось из-за недавней вулканической активности. Это открытие возобновило научные дебаты о существовании сегодня стабильных резервуаров с жидкой водой в полярных областях Марса.

Группа планетологов во главе с Себастьяном Эмануэлем Лауро (Sebastian Emanuel Lauro) из Третьего университета Рима опубликовала новые результаты анализа данных, полученных в период с 2010 по 2019 год радарным инструментом MARSIS, установленного на борту европейского орбитального аппарата Mars Express. Ученые сосредоточились на изучении зоны размером 250×300 квадратных километров на южном полюсе Марса, которая включает в себя ранее обнаруженное подледное озеро. Целью работы было построение топографической карты местности и поиск возможных подледных озер.

В итоге ученые выяснили, что подповерхностные слои грунта в южной части исследованной области относительно сухие, в то время как в северной части района, на глубине 1,5 километра залегает озеро, обнаруженное ранее, размером от 20 до 30 километров в поперечнике. Рядом с ним находятся еще три небольших резервуара, которые отделены от озера слоями грунта. Сопоставляя данные радиолокационных наблюдений и моделирования, планетологи пришли к выводу, что озера, содержащие концентрированный рассол, богатый перхлоратами и хлоридами натрия, магния и кальция, однажды образовавшись под слоем льда, могут существовать на Марсе в метастабильном состоянии при относительно низких температурах в течение длительного периода времени по геологическим меркам.

Исследователи предполагают, что подобных резервуаров с жидкой водой может быть много под слоистыми отложениями на южном полюсе, а их исследование интересно с точки зрения возможности существования в них микроорганизмов, таких как экстремофилы, анаэробы или аэробы. Однако ученые отмечают, что не все подобные озера могут быть обнаружены в ходе радиолокационных наблюдений.

Сейчас к Красной планете направляется целый ряд новых автоматических исследовательских аппаратов: марсоход NASA «Персеверанс», несущий на себе беспилотный вертолет «Индженьюити», первый китайский марсоход и арабский орбитальный аппарат Al Amal.

Показать полностью
544

ALMA нашла в атмосфере Титана высокоактивные органические молекулы

Титан, странный спутник Сатурна, стал еще более странным.

В его атмосфере ученые засекли циклопропенилиден (C3H2) — чрезвычайно редкое углеродное соединение, которое настолько реакционноспособно, что на Земле оно может держаться лишь в лабораторных условиях.

Эта молекула настолько редко встречается, что ее еще никогда не находили в атмосферах планет: ни в Солнечной системе, ни экзопланет. Даже ученые NASA называют циклопропенилиден “очень странной маленькой молекулой”.

Единственное место, кроме лабораторий, где молекула может оставаться стабильной — это холодное межзвездное пространство. В остальных условиях она чрезвычайно быстро и легко взаимодействуют с другими молекулами и формирует соединения.

Но при этом C3H2 может быть “кирпичиком” для более сложных органических молекул, которые однажды могут сформироваться с живой организм.

ALMA нашла в атмосфере Титана высокоактивные органические молекулы Космос, Планеты и звезды, Астрономия, Титаник, NASA, Наука, Открытие

(NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/University of Idaho) Озера Титана в ближнем инфракрасном диапазоне, снимок Кассини.

Условия на Титане сильно отличаются от условий лаборатории и открытого космоса. Атмосфера состоит в основном из азота с примесями метана, в небе летают углеводородные облака. Она в четыре раза плотнее атмосферы Земли.

В 2016 году, в поиске органических молекул, планетологи из Центра космических полетов Годдарда НАСА направили на Титан взгляд антенной решетки ALMA (Чили). Тогда то в верхних слоях атмосферы, далеко от поверхности, они и заметили неизвестную химическую сигнатуру, которая оказалась молекулами циклопропенилидена.

Вероятно, разреженность этого слоя и позволяет молекуле держаться. Но остается загадкой, почему этого не происходит ни на каких других известных нам телах.

Циклопропенилиден представляет такой интерес для науки, .потому что он является кольцевой молекулой. Это три атома углерода, сцепленные друг с другом кольцом (а если точнее, треугольником).Конкретно циклопропенилиден не был замечен в биологических процессах, но ДНК и РНК имеют в основе похожие молекулярные колечки.

И чем меньше молекула, тем больше у нее потенциала — ведь с маленькими молекулами проще строятся связи, реакции происходят быстрее. Ранее самым маленьким углеродным кольцом считался бензол (C6H6). Теперь первенство у циклопропенилидена (C3H2).

Изучение состава атмосферы — это один из важнейших этапов проведения таких исследований. Пусть циклопропенилиден маленький и странный, но он такой редкий, что может помочь нам понять химию Титана.

Научная статья была опубликована в The Astronomical Journal.

Показать полностью
170

Астрономы обнаружили планету-изгоя, свободно плавающую в космосе

Астрономы обнаружили в Млечном Пути «свободно плавающую» планету, которая немного меньше Земли и не связана гравитацией ни с одной звездой.

via

253

Знали, что светятся не только газы?

На фотографии представлены газоразрядные ампулы. Фокус в том, что газы закачаны в ампулы под низким давлением, а ампулы с веществами вообще под вакуумом! Именно такие условия позволяют им светится при наведении на них электромагнитного поля. И это явление называется газовым разрядом. Суть поста не в объяснении самого явления, про которое можно почитать в Википедии, а в демонстрации самих результатов работы. Просто полюбуйтесь на эти уникальные «спектры» элементов! Это их натуральные цвета за исключением фтора, так как фтор перемешан с азотом в целях безопасности и долговечности ампулы, так что фиолетовый оттенок это скорее всего азот! Мы вообще не были уверены, что такой фокус пройдёт с некоторыми веществами, просто никогда не видели газоразрядных трубок с серой и фосфором, но всё сработало. Поэтому существует подозрение, что можно расширить список светящихся элементов, ну хотя бы на сурьму!

Знали, что светятся не только газы? Химия, Физика, Наука, Периодическая система, Таблица Менделеева, Благородные газы, Эксперимент, Опыт, Химические элементы, Длиннопост
Знали, что светятся не только газы? Химия, Физика, Наука, Периодическая система, Таблица Менделеева, Благородные газы, Эксперимент, Опыт, Химические элементы, Длиннопост
Знали, что светятся не только газы? Химия, Физика, Наука, Периодическая система, Таблица Менделеева, Благородные газы, Эксперимент, Опыт, Химические элементы, Длиннопост
Показать полностью 2
92

Как черная дыра разорвала звезду на спагетти

В СМИ активно растиражировали новость о том, что астрономы смогли увидеть как черная дыра пожирает звезду, предварительно разорвав её на спагетти. В новом видео пулковский астроном Кирилл Масленников расскажет, что астрономы увидели на самом деле, что выдумали художники и что такое «событие приливного разрушения».

С помощью телескопов Европейской южной обсерватории (ESO) и других научных учреждений мира астрономы зафиксировали редкое явление: вспышку света от звезды, разрываемой на части сверхмассивной черной дырой. Это явление, называемое событием приливного разрушения – на сегодняшний день самая близкая к нам вспышка такого происхождения; событие, вызвавшее ее, произошло на расстоянии более 215 миллионов световых лет от Земли.


Спагеттификация — при приближении к черной дыре материя подвергается сильнейшему гравитационному давлению. Когда тело оказывается слишком близко к источнику мощного гравитационного поля оно оказывается растянуто и приобретает длинную тонкую форму, как спагетти. Термин был придуман Стивеном Хокингом в книге "Краткая история времени", хотя сам эффект был описан задолго до него.


Астрономы сталкиваются с трудностямя при исследовании вспышек, сопровождающих процесс спагеттификации, так как они часто загораживаются от нас завесой пыли и обломков. Лишь теперь удалось исследователям пролить свет на происхождение этой завесы.


“Мы обнаружили, что, когда черная дыра поглощает звезду, могут происходить мощные выбросы вещества в направлении от черной дыры, которые и создают помехи при наблюдениях”, -- объясняет Саманта Оутс (Samantha Oates), также сотрудница Бирмингемского университета. Это происходит из-за того, что энергия, высвобождаемая в процессе поглощения черной дырой звездного вещества, отбрасывает часть его фрагментов вовне.


Астрономы наблюдали событие приливного разрушения AT2019qiz в спиральной галактике в созвездии Эридана на протяжении шести месяцев. “Из-за того, что мы поймали это явление на ранней его стадии, мы сумели увидеть, как из окрестностей черной дыры истекает поток вещества со скоростью до 10 000 км/c, который и образует завесу из пыли и осколочного материала”, -- говорит Кейт Алекзандер, эйнштейновский стипендиат NASA в Северо-западном университете США.

Как черная дыра разорвала звезду на спагетти Наука, Космос, Черная дыра, Видео, Длиннопост, Астрономия, Фильмы

На этой иллюстрации – звезда (на переднем плане) подвергается спагеттификации в процессе всасывания её сверхмассивной черной дырой (на заднем плане) в ходе «события приливного разрушения». В новом исследовании, выполненном при помощи Очень Большого телескопа и Телескопа новой технологии ESO, группа астрономов обнаружила, что, когда черная дыра пожирает звезду, может произойти мощный выброс материи звезды в окружающее пространство.


Релиз на сайте Европейской Южной Обсерватории, опубликованный Кириллом Масленниковым:

https://www.eso.org/public/russia/news/eso2018/

Показать полностью 1
140

Активные вулканы Ио создают на спутнике серную атмосферу

Атмосфера спутника Юпитера Ио состоит в основном из диоксида серы (SO₂). До недавних пор было неизвестно, что является основным источником, восполняющим серную атмосферу Ио: активные вулканы или залежи замороженного диоксида серы, испаряемые солнечным светом.

Активные вулканы Ио создают на спутнике серную атмосферу Солнечная система, Астрономия, Наука, Видео

Наблюдения, проведенные с помощью радиотелескопа ALMA в Чили, подтвердили, что основным источником атмосферы Ио является вулканическая деятельность. На поверхности Ио находятся примерно 400 активных вулканов.

Источник

481

Самодельная метеостанция для мониторинга погоды

Казалось бы, причем тут исследования космоса? Но далее все по-порядку :)

Мониторинг погоды с помощью самодельного оборудования оказался довольно любопытным занятием...


Идея создания автоматизированной обсерватории с удаленным управлением упёрлась в необходимость получать текущие данные состояния погоды в точке установки астрономического оборудования, вот этого:

Самодельная метеостанция для мониторинга погоды Астрономия, Наука, Телескоп, Космос, Обсерватория, Строительство, Своими руками, Arduino, Электроника, Метеостанция, Погода, Длиннопост, Рукоделие с процессом

Четыре года назад познакомился с микроконтроллерами Arduino (AVR), они оказались очень удобными для прототипирования различных устройств, которые потом можно будет сделать на более серьезных МК. Для обучения работы с Arduino решил собрать первое устройство - метеостанцию. Состояла она из двух блоков - внешнего, который висел за окном и раз в 5 минут передавал показания, и внутреннего, который принимал показания по радиоканалу и отправлял их в сеть на удаленный сервер. На внешнем блоке даже сделал солнечную панель, как помню купил по акции шесть садовых фонариков по 39 рублей, выдернул из них солнечные панели. Собрал из них одну большую, она заряжала внутренние АКБ (обычные ААА аккумуляторы). Такого симбиоза хватало на полгода бесперебойной работы метеостанции, потом аккумуляторы все-таки приходилось заряжать нормально.

Спустя год работы метеостанции, я ее отключил и разобрал. Сделана она была из подручных материалов, вот как она выглядела спустя год работы (внешний блок):

Самодельная метеостанция для мониторинга погоды Астрономия, Наука, Телескоп, Космос, Обсерватория, Строительство, Своими руками, Arduino, Электроника, Метеостанция, Погода, Длиннопост, Рукоделие с процессом

Самодельный блок с анемометром, датчиком освещенности на фоторезисторе и датчиком DHT22 - температуры и влажности.

Самодельная метеостанция для мониторинга погоды Астрономия, Наука, Телескоп, Космос, Обсерватория, Строительство, Своими руками, Arduino, Электроника, Метеостанция, Погода, Длиннопост, Рукоделие с процессом

Блок с МК, и аккумуляторами спустя год - резиновые заглушки сильно потрескались.

Самодельная метеостанция для мониторинга погоды Астрономия, Наука, Телескоп, Космос, Обсерватория, Строительство, Своими руками, Arduino, Электроника, Метеостанция, Погода, Длиннопост, Рукоделие с процессом

Ну а внутри этого блока находится вот что:

Самодельная метеостанция для мониторинга погоды Астрономия, Наука, Телескоп, Космос, Обсерватория, Строительство, Своими руками, Arduino, Электроника, Метеостанция, Погода, Длиннопост, Рукоделие с процессом

Корпус утеплял в 2-3 слоя, проклеивал. Не знаю помогло это или нет, но АКБ, которые там стояли, до сих пор держат заряд и работают исправно. Целый год работала Arduino и не было ни одного сбоя или зависания - ее не приходилось перезагружать. Разброс температур был от +45 на Солнце, до -32 зимой.

Самодельная метеостанция для мониторинга погоды Астрономия, Наука, Телескоп, Космос, Обсерватория, Строительство, Своими руками, Arduino, Электроника, Метеостанция, Погода, Длиннопост, Рукоделие с процессом

Анемометр можно было бы сделать из шариковой мышки, но я такую не нашел. Сделал из небольшого двигателя, убрал все лишнее и прорезал сбоку отверстие для отпопары. На штоке якоря убрал обмотку, поставил самодельный диск с прорезью. Ну и DHT22 датчик:

Самодельная метеостанция для мониторинга погоды Астрономия, Наука, Телескоп, Космос, Обсерватория, Строительство, Своими руками, Arduino, Электроника, Метеостанция, Погода, Длиннопост, Рукоделие с процессом

Одно из моих увлечений - астрономия, и в этом году я построил астрономическую будку с удалённым управлением (часть 1, часть 2, часть 3). И для автоматизации процесса съемки очень важно получать и обрабатывать погодные условия прямо здесь и прямо сейчас. Поэтому решил строить новую метеостанцию, опять на Arduino (понравилась мне она), но уже более серьезную.

Самодельная метеостанция для мониторинга погоды Астрономия, Наука, Телескоп, Космос, Обсерватория, Строительство, Своими руками, Arduino, Электроника, Метеостанция, Погода, Длиннопост, Рукоделие с процессом

Сперва сделал на RJ-45 розетках возможность подключения модулей, но потом переделал на жесткую пайку. Все-таки так будет надёжнее, учитывая прошлый опыт. Соединения могут давать сбои.

Самодельная метеостанция для мониторинга погоды Астрономия, Наука, Телескоп, Космос, Обсерватория, Строительство, Своими руками, Arduino, Электроника, Метеостанция, Погода, Длиннопост, Рукоделие с процессом

Все детали метеостанции напечатал на 3D принтере, получилось прям как заводское исполнение.

Самодельная метеостанция для мониторинга погоды Астрономия, Наука, Телескоп, Космос, Обсерватория, Строительство, Своими руками, Arduino, Электроника, Метеостанция, Погода, Длиннопост, Рукоделие с процессом

Метеостанция после недели тестов и отладки программного обеспечения установлена на свое место - на астрономическую обсерваторию.

Самодельная метеостанция для мониторинга погоды Астрономия, Наука, Телескоп, Космос, Обсерватория, Строительство, Своими руками, Arduino, Электроника, Метеостанция, Погода, Длиннопост, Рукоделие с процессом

Сейчас она измеряет и передает на удаленный сервер показания - температуру, влажность, точку росы, освещенность, интенсивность УФ-излучения, скорость и направление ветра. Заказал еще ИК-пирометр, для датчика облачности. Измерение уровня осадков делать не стал, так как актуально только в теплое время года.

Самодельная метеостанция для мониторинга погоды Астрономия, Наука, Телескоп, Космос, Обсерватория, Строительство, Своими руками, Arduino, Электроника, Метеостанция, Погода, Длиннопост, Рукоделие с процессом

Все данные можно смотреть через веб-интерфейс: просматривать текущие метеоусловия, а также статистику по предыдущим дням: https://meteo.miksoft.pro/

Самодельная метеостанция для мониторинга погоды Астрономия, Наука, Телескоп, Космос, Обсерватория, Строительство, Своими руками, Arduino, Электроника, Метеостанция, Погода, Длиннопост, Рукоделие с процессом

В планах - "допиливание" frontend \ backend метеостанции, сделать возможность выгрузки данных. Также сейчас метеостанция подключена и к проекту "Народный мониторинг".

Конечно, я понимаю, что для работы настоящей метеостанции должны быть выполнены большое количество условий (чтобы ее показания котировались), датчики должны быть сертифицированы, и явно быть дороже и точнее. Но сейчас, для работы удаленной астрономической обсерватории, мне этого более чем достаточно - перед запуском планировщика обсерватории я могу посмотреть текущую метеосводку. Теперь я могу быть уверенным, что в случае наступления неблагоприятных метеоусловий во время съемки (облака или осадки) - контроллер обсерватории сам припаркует телескоп и закроет крышу.

Самодельная метеостанция для мониторинга погоды Астрономия, Наука, Телескоп, Космос, Обсерватория, Строительство, Своими руками, Arduino, Электроника, Метеостанция, Погода, Длиннопост, Рукоделие с процессом

Буквально вчера получил посылку из Китая - ИК пирометр, который будет работать в паре с другим датчиком и мониторить облачность. Так что в ближайшие выходные буду добавлять новый датчик в метеостанцию.


Что дальше? Может быть стоит как-то развить этот мини-проект, сделать еще одну, но автономную, с солнечной панелью, АКБ и передачей данных по GSM?


Посты про строительство обсерватории смотрите в моем профиле.


Адрес метеостанции: https://meteo.miksoft.pro/

Мой телеграмм канал: https://t.me/nearspace (@nearspace)
Показать полностью 13
118

Сверхпроводимость при комнатной температуре, антибиотик из яда. Самые интересные новости науки за неделю

Еженедельная подборка новостей из мира науки. В этом выпуске больше информации об орудиях труда беспозвоночных; как ядовитые осы помогают создавать антибиотики; какое вещество стало сверхпроводником при комнатной температуре; что такое спагеттификация и зачем это черной дыре; как испытают вторую российскую вакцину от коронавируса и как физики смогли записать и переместить свет?

Содержание ролика:

00:30 Инструменты у беспозвоночных

02:57 Ученые рассматривают яд ос в качестве антибиотика

05:11 Сверхпроводник получили при комнатной температуре

07:20 Черная дыра спагеттифицировала неосторожную звезду

09:18 Россия зарегистрировала вторую вакцину от коронавируса

10:30 Физики смогли записать и переместить свет


(все ссылки на пруфы и исследования под роликом на ютубе. Текстовая версия ниже)


Яд ос в качестве антибиотика

Под прицел новой работы попал яд осы из Азии - Веспулы. Он содержит пептид мастопаран-Л. Для человека он не слишком опасен в малых дозах, но вызывает разрушение эритроцитов, воспаление и иногда даже анафилактический шок у слишком уязвимых людей.

Но мастопаран-Л также обладает бактериальной токсичностью, что может стать отправной точкой для разработки нового антибиотика. Вот только нельзя же одновременно и лечить, и калечить. Ученые отыскали в мастопаране-Л участок, который отвечает за вред человеческим клеткам и заменили его. Причем заменили на участок, вредящий бактериям, взяв его из базы сотен антимикробных пептидов. В дальнейших экспериментах на мышах, зараженных смертельными штаммами кишечной палочки и золотистого стафилококка, выяснилось, что при лечении модифицированным мастопараном 80% мышей выживают, а если давать мастопаран-Л, то они выживают хуже и получают серьезные побочные эффекты.


Ученые рассчитывают, что модифицируя новый мастопаран, они смогут разработать новый антибиотик. Также вероятны в дальнейшем эксперименты со змеиным, скорпионьим и другими животными ядами.


Сверхпроводник получили при комнатной температуре

Формула успеха включает смесь водорода, углерода и серы, которая была использована для синтеза углеродсодержащего гидрида серы органического происхождения в исследовательской камере высокого давления, называемом ячейкой с алмазной наковальней. Этот углеродистый гидрид серы продемонстрировал сверхпроводимость при температуре около 14,5 ° C и давлении около 2,67 миллиона атмосфер.


Черная дыра спагеттифицировала неосторожную звезду

Событие, которое в прошлом году зафиксировала ESO  при помощи Очень большого телескопа и телескопа новой технологии, произошло на расстоянии в 215 миллионов световых лет от Земли в галактике в созвездии Эриадна. Астрономы зарегистрировали яркую вспышку и направили туда свои инструменты. Возникают такие вспышки и истечения вещества от того, что черная дыра высвобождает много энергии в процессе поглощения звезды, и эта энергия отбрасывает часть вещества со скоростью до 10 тысяч километров в секунду, плюс создает помехи в виде из пыли и осколков. Астрономы увидели, как после вспышки потоки вещества стали образовывать вуаль вокруг этих объектов. Звезда была массой с наше солнце, а черная дыра в миллион раз массивнее. К тому же это самое близкое к земле событие подобного рода, которое удалось пронаблюдать.


Россия зарегистрировала вторую вакцину от коронавируса

Не успели мы распробовать первую зарегистрированную российскую аденовирусную вакцину от короновируса от центра Гамалеи, как Новосибирский центр Вектор зарегистрировал вторую вакцину, на этот раз эпитопную.

Роспотреб заявляет, что все необходимые клинические испытания вакциной ЭпиВакКорона пройдены успешно. однако данных о них в открытом доступе нет. Как и в случае с первой вакциной. Пока что говорят, что побочных эффектов особых нет, правда нет и данных о защитных титрах антител, то есть об эффективности вакцины.


Физики смогли записать и переместить свет

Оказалось, что свет действительно можно переместить, пока что вот на целых 1,25 миллиметра. Физики смогли накопить свет, а точнее сохранить его состояние, световое возбуждение в ансамбле холодных атомов, это облака охлажденных почти до абсолютного нуля атомов рубидия. Часто их используют для получения конденсата Бозе-Эйнштейна. На эти атомы записывались значения светового возбуждения.

Таким образом в ансамбле холодных атомов реализовалась квантовая световая память, и это в целом не нечто новое. А вот то, что это облако смогли переместить, вместе с накопленным светом - это впервые.

При этом свойства системы почти не изменились. Это первая попытка контролируемого перемещения сохраненного света.

Показать полностью
155

Во Вселенной слишком много золота и никто не знает, откуда оно взялось

Во Вселенной слишком много золота и никто не знает, откуда оно взялось Астрономия, Астрофизика, Золото, Сверхновая, Копипаста, Длиннопост

Впечатление художника о слиянии двух нейтронных звёзд. Авторы и права: University of Warwick/Mark Garlick.

Вот в чём проблема: золото – это элемент, а это значит, что вы не можете получить его благодаря обычным химическим реакциям, хотя алхимики пытались сделать это веками. Для получения блестящего металла, вам нужно связать 79 протонов и 118 нейтронов вместе, чтобы сформировать единое атомное ядро. Это интенсивная реакция ядерного синтеза. Но такой интенсивный синтез не происходит достаточно часто, по крайней мере, поблизости, чтобы создать гигантский кладезь золота, который мы находим на Земле и в других местах Солнечной системы.

Новое исследование показало, что наиболее распространённый вариант происхождения золота – столкновения нейтронных звёзд – тоже не может объяснить его изобилие. Так откуда же золото? Есть и другие варианты, в том числе сверхновые. К сожалению, новое исследование показало, что даже такие странные явления не могут объяснить количество золота во Вселенной.

Столкновения нейтронных звёзд создают золото, на короткое время объединяя протоны и нейтроны в атомные ядра, а затем извергая эти тяжёлые ядра в космос.

“Обычные сверхновые не могут объяснить наличие всего золота во Вселенной, потому что звёзды, достаточно массивные, чтобы сплавить золото, становятся чёрными дырами при взрыве”, – сказала Чиаки Кобаяши, астрофизик из Университета Хартфордшира в Соединенном Королевстве, автор нового исследования.

И в случае обычной сверхновой всё золото поглощается чёрной дырой.

А что насчёт странных сверхновых? Этот тип взрыва звезды, так называемая магнитовращательная сверхновая, является “очень редкой и очень быстро вращающейся сверхновой.

Во время магнитовращательной сверхновой умирающая звезда вращается так быстро и подвергается воздействию таких сильных магнитных полей, что при взрыве выворачивается наизнанку. Погибая, звезда запускает в космос раскалённые добела струи вещества. А поскольку звезда вывернута наизнанку, её струи забиты ядрами золота. Звёзды, которые вообще сплавляют золото, встречаются редко. Звёзды, которые сплавляют золото, а затем выбрасывают его в космос, встречаются ещё реже.

Во Вселенной слишком много золота и никто не знает, откуда оно взялось Астрономия, Астрофизика, Золото, Сверхновая, Копипаста, Длиннопост

Художественная иллюстрация сверхновой. Авторы и права: NASA / CXC / M. Weiss / University of California, Berkeley / N. Smith et al / Lick Observatory / J. Bloom & C. Hansen.

Но даже нейтронные звёзды плюс магнитовращательные сверхновые звёзды вместе не могут объяснить золотое изобилие Земли, как выяснили Кобаяши и её коллеги.

“В этом вопросе есть два пункта”, – сказала она. “Первый: слияний нейтронных звёзд недостаточно. Второй: даже со вторым источником мы всё ещё не можем объяснить наблюдаемое количество золота”.

По её словам, прошлые исследования подтвердили, что столкновения нейтронных звёзд вызывают золотой дождь. Но эти исследования не учитывали редкость этих столкновений. Трудно точно оценить, как часто крошечные нейтронные звёзды – сами по себе сверхплотные остатки древних сверхновых – сталкиваются друг с другом. Это происходит очень редко: учёные видели, как это происходило только однажды. Кобаяши и её соавторы обнаружили, что даже приблизительные оценки показывают, что они не сталкиваются достаточно часто, чтобы произвести всё золото, обнаруженное в Солнечной системе.

“Эта статья не первая, в которой предполагается, что столкновений нейтронных звёзд недостаточно для объяснения изобилия золота”, – сказал Ян Родерер, астрофизик из Мичиганского университета, который ищет следы редких элементов в далеких звёздах.

Но новая статья Кобаяши и её коллег, опубликованная 15 сентября в The Astrophysical Journal, имеет одно большое преимущество: она чрезвычайно точная. Исследователи собрали огромное количество данных и включили их в надёжные модели эволюции галактики и производства новых химических элементов.

“В документе есть ссылки на 341 другую публикацию, что примерно в три раза больше, чем в типичных статьях в The Astrophysical Journal в наши дни”, – сказал Родерер.

По его словам, собрать все эти данные – это “титанический труд”.

Используя этот подход, авторы смогли объяснить образование атомов углерода (шесть протонов и шесть нейтронов) и урана (92 протона и 146 нейтронов). По словам Родерера, это впечатляющий диапазон, охватывающий элементы, которые обычно игнорируются в подобных исследованиях.

Возможно, столкновения нейтронных звёзд приносят больше золота, чем предполагают существующие модели. В любом случае астрофизикам предстоит проделать ещё много работы, прежде чем они смогут объяснить, откуда взялось это украшение.

Источник: universetoday.ru

Показать полностью 1
65

Астрономы стали свидетелями «казни» звезды черной дырой

Полученные результаты помогут лучше разобраться в физике сверхмассивных черных дыр и в поведении вещества в крайне сильном гравитационном поле, окружающем их.

Благодаря телескопам Европейской южной обсерватории (ESO) и другим инструментам астрономам удалось зафиксировать редкое явление: вспышку света от звезды, разрываемой на части сверхмассивной черной дырой. Пойманное событие, называемое актом приливного разрушения, является самым близким к нам среди себе подобных – его источник расположен на расстоянии примерно 215 миллионов световых лет от Земли. Исследование, описывающее захватывающее открытие, представлено в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. (Ссылка, к сожалению, не работает)

)«Идея о «засасывании» черной дырой близкой к ней звезды звучит, как научно-фантастический сюжет. Но именно это и происходит при приливном разрушении светила. Однако, такие события, при которых «всасываемая» черной дырой звезда подвергается разрушительной деформации под названием спагеттификация, очень редки и не всегда доступны подробному изучению», – рассказывает Мэтт Николл, ведущий автор исследования из Эдинбургского университета (Великобритания).

Астрономы стали свидетелями «казни» звезды черной дырой Астрономия, Астрофизика, Черная дыра, Звезда, Видео, Длиннопост, Копипаста, Сверхмассивная черная дыра

Приливное разрушение звезды сверхмассивной черной дырой в представлении художника. Credit: ESO/M. Kornmesser

С целью детально разобраться в том, что происходит, когда «космический монстр» пожирает звезду, группа исследователей направила Очень Большой телескоп (VLT) и Телескоп новой технологии (NTT) ESO на вспышку света, произошедшую в прошлом году в окрестности сверхмассивной черной дыры.

Теоретически астрономы знают, что в таких случаях должно происходить.

«Когда «невезучая» звезда проходит слишком близко к сверхмассивной черной дыре, расположенной в центре какой-нибудь галактики, колоссальное гравитационное притяжение разрывает ее на потоки вещества. В процессе этой спагеттификации тонкие пряди звездного материала устремляются к черной дыре, создавая яркие вспышки, регистрируемые нами», – объяснил Томас Веверс, соавтор исследования из Института астрономии Кембриджского университета (Великобритания).

Хотя наблюдающиеся вспышки мощные и яркие, до последнего времени астрономы сталкивались с большими трудностями при их исследовании, так как они часто закрыты от нас завесой пыли. Лишь теперь исследователям удалось пролить свет на ее происхождение.

«Мы обнаружили, что, когда черная дыра поглощает звезду, могут происходить мощные выбросы вещества в направлении от черной дыры, которые и создают помехи при наблюдениях. Это происходит из-за того, что энергия, высвобождаемая в процессе поглощения черной дырой звездного вещества, отбрасывает часть его фрагментов наружу», – добавила Саманта Оутс, соавтор исследования из Бирмингемского университета. (Великобритания).

Открытие стало возможным лишь потому, что изучавшееся группой событие приливного разрушения AT2019qiz было обнаружено спустя очень короткое время после разрыва звезды на части.

«Из-за того, что мы поймали это явление на ранней его стадии, мы сумели увидеть, как из окрестностей черной дыры истекает поток вещества со скоростью до 10 тысяч километров в секунду, который и образует завесу из пыли и осколочного материала. Уникальная возможность «заглянуть за занавес» впервые указала на происхождение экранирующего материала и позволила в реальном времени проследить за тем, как он окружает гравитационного монстра», – отметила Кейт Алекзандер, соавтор исследования из Северо-западного университета (США).

Группа вела наблюдения события AT2019qiz в спиральной галактике в созвездии Эридана на протяжении шести месяцев; за это время яркость вспышки сначала возрастала, а затем стала затухать. Своевременные и обширные наблюдения в ультрафиолетовом, оптическом, рентгеновском и радио-диапазонах впервые выявили прямую связь между истечением вещества из звезды и яркой вспышкой в момент ее поглощения черной дырой.

«Наблюдения показали, что масса этой звезды была примерно такой же, как и у Солнца, и что звезда потеряла примерно половину этой массы под воздействием черной дыры, более, чем в миллион раз более массивной», – заключил Мэтт Николл.

Астрономы стали свидетелями «казни» звезды черной дырой Астрономия, Астрофизика, Черная дыра, Звезда, Видео, Длиннопост, Копипаста, Сверхмассивная черная дыра

Художественное представление Чрезвычайно Большого Телескопа ESO. Credit: ESO

Полученные результаты помогут лучше разобраться в физике сверхмассивных черных дыр и в поведении вещества в крайне сильном гравитационном поле, окружающем их. Чрезвычайно Большой телескоп ESO (ELT), начало работы которого планируется в текущем десятилетии, позволит регистрировать все более слабые и быстротекущие события приливного разрушения и решать все более сложные проблемы физики черных дыр.

Источник: in-space.ru

Показать полностью 1 2
176

Исследователи из NIST предложили методику прямого гравитационного наблюдения частиц темной материи

Суть метода заключается в использовании огромного массива свободно колеблющихся маятников длиной около 1 мм. Частицы темной материи, пролетающие сквозь массив, будут вызывать систематические колебания маятников, которые можно будет отличить от хаотических колебаний, вызванных температурными флуктуациями и другими условиями среды.

Гипотетический детектор будет чувствителен к частицам с массами в примерном интервале от 20 микрограммов до нескольких миллиграммов.

Источник

Показать полностью
327

Впервые получена сверхпроводимость при комнатной температуре (но при давлении порядка 2.5 млн атмосфер)

Исследователи из Рочестерского университета провели фотохимический синтез водорода, углерода и серы в алмазной наковальне и получили углеродсодержащий гидрид серы, обладающий свойством сверхпроводимости при температуре 14.5 °C и давлении порядка 2.5 млн атмосфер.

Впервые получена сверхпроводимость при комнатной температуре (но при давлении порядка 2.5 млн атмосфер) Физика, Наука, Сверхпроводники, Видео

Короткая видео-презентация

Источник

26

Внутри чёрных дыр определённого типа должна существовать «фрактальная вселенная»

Внутри чёрных дыр определённого типа должна существовать «фрактальная вселенная» Космос, Вселенная, Астрономия, Черная дыра, Фракталы, Наука, Теория, Горизонт событий, Видео, Длиннопост

Чёрные дыры притягательны не только в буквальном смысле (ещё бы при такой гравитации!), они захватывают воображение фантастов, кинематографистов и, естественно, ученых. Смесь опасности и необъяснимости этих космических объектов порождает огромное множество теорий на их счет. И если вопрос о реальности их существования в наше время уже снят (потому, что снята первая фотография чёрной дыры), то вопросов об их природе и свойствах остается очень много.


В разных теориях чёрные дыры могут оказываться связанными друг с другом через кротовые норы, порождать наши дочерние вселенные, иметь электрический заряд, вращаться или быть стационарными, парить в вакууме или быть плотно окруженными материей.


Поскольку изучение чёрных дыр это процесс, по большей части, чисто теоретический, то и сами теории можно строить практически на любой основе.


Один из самых свежих взглядов на возможную сущность чёрных дыр совсем недавно представил в своем исследовании астрофизик Пол Саттер (Paul Sutter). Его чисто теоретический, основанный на математических расчетах, подход позволяет обосновать тип сверхпроводящих чёрных дыр, которые будучи электрически заряженными, окружены определенным видом пространства, известным как "антидеситтеровское пространство".


Этот тип пространства интересен и сам по себе, потому что предполагает отрицательную геометрическую кривизну, что делает это пространство похожим на седло. Но не менее интересно, что такая совокупность исходных предположений по расчетам Саттера должна приводить к существованию внутри такой чёрной дыры фрактальной вселенной.


Логика Саттера основана на следующем построении. Заряженные чёрные дыры во многом аналогичны вращающимся чёрным дырам, существование которых однозначно доказано. Поэтому изучая заряженные дыры, математика которых даже проще, можно основываться на том, что известно о вращающихся чёрных дырах.


Ученые выяснили, что когда последние становятся относительно холодными, то вокруг них возникает "дымка" квантовых полей. Эта дымка липнет к поверхности чёрной дыры, притягиваемая неумолимой гравитацией, но выталкивается наружу наэлектризованным отталкиванием той же самой чёрной дыры. Такая дымка квантовых полей, постоянно колеблющихся на поверхности чёрной дыры, создает сверхпроводящий слой.


Всю свою последующую математическую модель Саттер на известных свойствах сверхпроводников. Обычно частицы в реальных сверхпроводниках могут колебаться, поддерживая колебания волн взад и вперед, создавая эффект, известный как колебания Джозефсона. А глубоко внутри этих чёрных дыр само пространство колеблется взад и вперед, что позволяет строить самые фантастические предположения относительно их внутренней природы.


«Исследователи обнаружили, что самые внутренние области сверхпроводящей черной дыры могут представлять собой расширяющуюся Вселенную в гротескной миниатюре, место, где пространство может растягиваться и деформироваться с разной скоростью в разных направлениях», - поясняет Саттер.


Кроме того, в зависимости от температуры чёрной дыры, некоторые из этих областей пространства могут вызвать новый цикл вибраций, которые затем создают новый участок расширяющегося пространства, который в свою очередь запускает новый цикл вибраций, которые затем создают новый участок расширения пространства, и так далее, и так далее во все меньших масштабах.


Это сформировало бы миниатюрную фрактальную вселенную, бесконечно повторяющуюся от большей до меньшей. Совершенно невозможно представить, как бы выглядело путешествие через такое пространство, но это определенно было бы необычно.


В центре этого причудливого фрактального хаотического беспорядка должна находиться сингулярность: точка с бесконечной плотностью, место, где находится всё, что составляло материю, когда-то упавшую в черную дыру.


К сожалению, даже используя свои математические методы сверхзаряженной сверхпроводимости, исследователи не могут описать, что происходит в сингулярности. Вся известная физика рушится, и для ее полного описания требуются новые теории гравитации.

Никто не знает, что может обнаружиться в центре сверхпроводящей чёрной дыры. Но, учитывая как обычный, не связанный с наукой зритель, залипает на видах фракталов, большинству путешествие к такому центру понравилось бы.


Смотрите также анонсы новых тем на нашем ютуб-канале
Показать полностью 1
197

Астрофизики опять получили Нобелевскую премию. За исследования черных дыр

Астрономы всего мира находятся в приподнятом настроении, ведь уже шестая Нобелевская премия по физике вручается за открытия в области астрофизики. В этом году премию получают: Роджер Пенроуз "за открытие того, что образование черной дыры является надежным предсказанием общей теории относительности", и Рейнхард Генцель вместе с Андреа Гез "за открытие сверхмассивного компактного объекта в центре нашей галактики".


Подробнее, почему премию присудили только сейчас и в чем заслуга номинантов рассказывает Кирилл Масленников, астроном Пулковской обсерватории.

Британский физик-математик и философ науки Роджер Пенроуз открыл, что образование черных дыр является следствием общей теории теории относительности.


Немецкий ученый-астрофизик Рейнхард Гензель (Институт внеземной физики общества Макса Планка) и американский астроном и доктор философии Андреа Гез (профессор кафедры физики и астрономии в Калифорнийском университете) обнаружили, что невидимый и чрезвычайно тяжелый объект управляет орбитами звезд в центре нашей галактики. Они пришли к выводу, что единственным объяснением этому может быть сверхмассивная черная дыра.


440

Чёрная дыра в центре Млечного пути

Видео показывает реальные наблюдения группы звёзд в центре нашей галактики на протяжении нескольких лет. Звёзды обращаются вокруг невидимого объекта, который и является сверхмассивной черной дырой Стрелец А*, имеющей массу в 4 миллиона масс Солнца. Выделенная звезда, S0-2, в момент прохождения перицентра (наиболее близкой к черной дыре точки орбиты) ускоряется до скорости 7650 км/с, что составляет 2,6% скорости света.

379

Нобелевскую премию по физике вручили за исследование чёрных дыр

Награду разделили на две части.

Нобелевскую премию по физике 2020 года разделили пополам: одну часть вручили Роджеру Пенроузу — за открытие того, что образование чёрных дыр является предсказанием общей теории относительности. Вторая половина досталась Райнхарду Генцелю и Андрее Гез — за открытие сверхмассивного компактного объекта в центре нашей галактики.

Нобелевскую премию по физике вручили за исследование чёрных дыр Общество, Нобелевская премия, Космос, Наука, Черная дыра, Tjournal, Роджер Пенроуз
Нобелевскую премию по физике вручили за исследование чёрных дыр Общество, Нобелевская премия, Космос, Наука, Черная дыра, Tjournal, Роджер Пенроуз

«Три лауреата разделили Нобелевскую премию по физике этого года за открытия, касающиеся одного из самых экзотических явлений во Вселенной — чёрной дыры», — отмечается на сайте премии. Говоря о важности работ учёных, представитель Шведской академии заявил, что премия присуждается за «раскрытие самых тёмных секретов Вселенной».

В 2019 году награду по физике вручили за «теоретические открытия в области физической космологии» и «за открытие экзопланеты, вращающейся вокруг звезды солнечного типа».

5 октября Нобелевскую премию по физиологии и медицине присудили Харви Олтеру, Майклу Хаутону и Чарльзу Райсу за открытие вируса гепатита C.

7 октября Нобелевский комитет объявит лауреатов премии по химии, 8 октября — по литературе. Премию за содействие установлению мира вручат 9 октября. 12 октября станет известно, кто получит премию по экономике. Согласно правилам, список потенциальных кандидатов на получение награды держится в секрете.

Ольга Щербинина

via

Показать полностью 1
65

Как млекопитающим регенерировать, а графену улучшить квантовые вычисления. Дайджест новостей науки за неделю

Каждый понедельник делаем подборку из самых интересных новостей науки и рассказываем о них подробнее. Смотрите видео или включайте фоном как подкаст.

В этом выпуске мы рассказываем как изменились мозги млекопитающих и птиц через 300 миллионов лет эволюции; где обнаружена вода в жидком состоянии на Марсе; что нужно для регенерации кожи млекопитающих; как личинки мух помогут от сельскохозяйственных болезней и как графен улучшил болометры для квантовых измерений?

Содержание ролика:

00:37 Эволюция мозга млекопитающих и птиц

03:16 Озера на Марсе

05:53 Регенерация кожи

07:35 Личинки мух могут бороться с сельскохозяйственными болезнями

09:19 Графен улучшил свойства болометров для квантовых измерений


(все ссылки на пруфы и исследования под роликом на ютубе)

357

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов

Если пройтись по научным станциям на синхротроне, то на многих из них можно заметить общие элементы: вакуумные камеры, трубы, фольга, куча проводов и разбросанные инструменты.


Но сейчас нас интересуют вон те блестящие полусферы. Кое-где они "голые", но во многих местах прикрыты фольгой, как и другие вакуумные камеры.

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Небольшое отступление:

Фольга в вакуумной технике используется для теплоизоляции при прогреве вакуумных камер. Стальная камера обматывается снаружи нагревательным элементом, например проводом с высоким сопротивлением, и прогревается до 120С в течении нескольких часов (обычно от 12-ти часов до пары суток). Чтобы прогрев был более равномерный, снаружи "наматывается" несколько слоев обычной алюминиевой фольги. Она служит теплоизолятором и удерживает горячий воздух возле стенок камер. При нагреве с внутренней поверхности камеры испаряется адсорбированная вода. После охлаждения до комнатной температуры в камере можно получить вакуум на несколько порядков выше, чем без прогрева. Для вакуума до 10e-7 мбар можно и не греться, но всё, что лучше, требует прогрева. По-английски процесс называют bake-out - отжиг или прогрев.


Беглый взгляд на обмотанные фольгой камеры и трубы позволяет определить, какие части оборудования работают под высоким вакуумом. Теперь вы сможете легко находить высоковакуумное оборудование на фотографиях из любой лаборатории планеты.

Вернемся к загадочным "грибам".


Это - полусферический (кто бы мог подумать!) анализатор энергии электронов:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Тут надо зайти издалека.

Есть несколько методов исследования вещества, при которых из подопытного образца вылетают электроны разной энергии. Например, если на любой материал посветить, как в нашем случае, ультрафиолетовым или рентгеновским лучом, то из материала полетят "выбитые" излучением электроны (кстати, за объяснение этого эффекта, называемого "фотоэффект", Эйнштейн получил Нобелевскую премию, а не за теорию относительности). И не только они, там есть еще куча вторичных процессов, в результате которых вылетают электроны других энергий и даже вторичное излучение. Но сегодня нас интересуют только электроны.


Точно зная, какая часть электронов какой энергией обладает (т.е. зная энергетический спектр электронов), можно не просто определить химический состав, но и определить типы связей, отслеживать химические реакции и т.д. Например, по положению пиков на спектре можно определить тип соединения:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Такой способ изучения вещества называется фотоэлектронной спектроскопией. К названию еще добавляют тип излучения. В нашем случае это рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (X-Ray Photoelectron Spectroscopy - XPS). Результатом такого измерения является энергетический спект электронов. Примерно, как на картинке ниже (картинка из Интернета):

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Тут по вертикали отложено количество отсчетов (количество электронов), а по горизонтали - их энергия связи (а если смотреть слева направо, то кинетическая энергия) в электрон-вольтах. Но в волшебный мир спектроскопии мы погрузимся в другой статье, а сейчас вернемся к железякам.


Как этот самый спектр получить? Нужно как-то умудриться померить энергию (ну или скорость) каждого электрона, который вылетает из образца. Тут применен широко распрострнненный подход: разницу в одной величине, которую сложно измерить (в нашем случае энергия) нужно однозначно преобразовать в разницу в другой величине, которую померять намного проще (в нашем случае - в координату, т.е в расстояние, которое мы померяем линейкой).


Если электрон (заряжен отрицательно) будет лететь между двумя заряженными пластинами, то он будет отклоняться в сторону положительно заряженной (этим занимается сила Лоренца). Причем, отклоняющая сила заряженных пластин не зависит от скорости электрона - она одинаково поворачивает и быстрые и медленные электроны. Это означает, что быстрые электроны полетят по бОльшей дуге, чем медленные. В качестве аналогии можно представить наклонную плоскость, по которой поперек склона катают шарики (рисунок а). Шарик с большей начальной скоростью прокатится дальше, чем медленный шарик. Измерив расстояния, на которое прокатился шарик, можно вычислить его начальную скорость. Только вместо шариков у нас электроны, а вместо гравитации - электрическое поле.

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Чтобы электроны не ударялись в нижнюю пластину, ее можно согнуть дугой (рисунок б). Верхнюю пластину при этом тоже придется завернуть - нам нужно, чтобы электрическое поле между пластинами было равномерное, т.е. расстояние между ними везде должно быть одинаковым.

В самом низу мы поставим экран с люминофором, в который будут ударятся электроны и создавать светящиеся точки, прямо как в старых телевизорах. Медленные электроны будут давать точки в верхней части экрана. Чем быстрее электрон, тем ниже будет точка на экране. Линейкой можно не измерять - сейчас ставят камеру и подсчитывают яркость и положение пикселей на изображении.

После изгибания пластин у нас получился цилиндрический спектрометр.

Теперь представьте, что электроны летят не только в плоскости рисунка, но и под углом к нему. Чтобы они не задевали внутреннюю пластину, ее нужно закруглить и в перпендикулярном направлении, т.е. использовать не цилиндр, а полусферу. Кроме этого, мы не хотим, чтобы в наш спектрометр залетали какие попало электроны с разных направлений, поэтому перед входом мы поставим устройство со сложным названием "апертура". А по простому - дырка (да-да, я в курсе, что дырки в медицине, а в технике отверстия). А перед апертурой мы поставим настоящий объектив, почти как на фотоаппарате, только электростатический, а не стеклянный. Вот такая штука получилась в итоге (картинка из Википедии):

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

На картинке выше все электроны прилетают в одну точку, потому что у них одинаковая энергия. Задача объектива - собрать электроны, летящие под небольшим расходящимся углом и сфокусировать их в точку на экране. Напряжение на полусферах выбирается так, чтобы электроны с определенной кинетической энергией, называемой pass energy, прилетели ровно в середину экрана. Электроны с другой энергией попадут в другую область экрана, и, измерив отклонение с помощью камеры, можно будет вычислить их начальную энергию.


Теперь вооружимся гаечными ключами и шестигранниками и приступим к разборке:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Этот старичок очень даже заслуженный. На его счету открытие в 2001 году эффекта Рашбы на поверхности магнитных металлов (O. Krupin - Rashba effect at magnetic metal surfaces. Physical Review B), от которого даже журнал Nature был в шоке.


Анализатор уже отстыкован от вакуумной камеры и лежит на столе. В нижней части из выкуумной трубы торчит "хобот" электростатических линз. В верхней - видна задняя панель видеокамеры. В центре - оранжево-коричневая ручка, которая вращает диск с набором апертур. Еще видны три электрических разъема.


Кладём его "хоботом" вниз и откручиваем 36 болтов М10:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Это вовсе не та полусфера, на которую подается потенциал, а корпус вакуумной камеры. Спектрометр работает в высоком вакууме, иначе электроны быстро рассеются на молекулах газа и либо вообще не долетят до экрана, либо прилетят не в то его место, куда положено.


Вон тот торчащий вверх маленький фланец с окошком находится как раз напротив линз и апертуры. Через него можно посмотреть глазом на образец и прицелится для точной настройки держателя.


Снимаем крышку:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Медная выкуумная прокладка остается на крышке и тут её не видно.  Зато у нас тут снова какая-то кастрюля, а не полусфера.


Во всех наших рассуждениях выше мы использовали электрическое поле и ни разу не упомянули магнитное. А оно тоже входит в силу Лоренца и поворачивает летящие электроны. Причем, тем сильнее, чем быстрее электрон. В общем, оно нам сильно мешает в такой красивой конструкции спектрометра.


Так вот: эта кастрюля - магнитный экран. Она сделана из "мю-металла" - вида пермаллоя. Это магнитомягкий сплав никеля, железа и меди с очень большой магнитной проницаемостью (она обозначается греческой буквой мю - μ - отсюда и название). Кожух из такого материала значительно ослабляет внешние магнитные поля, и ничто неучтенное электроны не поворачивает.


Откручиваем красивые болтики из медь-бериллиевого сплава и снимаем магнитный экран:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

И, внезапно, под ним еще одна кастрюля - магнитный экран. Да еще и на 36-ти мелких болтиках, а не на 12-ти, как предыдущая. Тут мои нервы не выдержали и я пошел пить кофе.


В правой части фотографии видна "крышка" магнитного экрана от первой "кастрюли". Она экранирует магнитное поле со стороны линз и создает почти полностью закрытый объем. Но магнитное поле Земли, ослабленное даже первым экраном в 10-20 раз, всё равно вносит значительные искажения в работу спектрометра. Его нужно ослабить еще во столько же раз. Для этого и установлен второй магнитный экран. Вообще, двойное магнитное экранирование - это стандартный подход во многих измерительных системах. Такое решение позволяет ослабить внешние поля в 100 и более раз - с 50 микротесла естественного поля Земли до примерно 0,5 мкТ. А если экран правильно отожжен и по нему никогда не стучали, то и до 0,1 мкТ. Тут еще нужно не забывать, что и без естественного поля вокруг спектрометра полно стальных деталей, электромоторов и кабелей.


Снимаем и второй магнитный экран:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Уже интересней. Эта блестящая алюминиевая деталь и есть внешняя полусфера. Точнее, полусфера выполнена на её внутренней стороне, а это мы видим наружную сторону, на которой сделаны проточки для уменьшения веса. В принципе, можно было и не протачивать, а оставить целый цилиндр. Также видны провода, идущие от разъемов и кое-какая механизация:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Откручиваем еще четыре болта, спрятанных в опорах, и отстыковываем спектрометр от корпуса и магнитной защиты. Вот он на столе:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Справа - колонна электростатических линз.

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Хорошо видны изолирующие проставки между металлическими цилиндрами. Каждый цилиндр подключен проводом к блоку управления, который управляет потенциалом, изменяя параметры оптики.


Вот картинка, иллюстрирующая принцип работы электростатической линзы:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Это просто металлические трубки с разным потенциалом. В зазорах между трубками линии электрического поля искривляются к оси, и электрон (или любая другая заряженная частица) отклоняется. Изменяя потенциал на каждой трубке можно изменять параметры оптики. Тут важно запомнить, что линзы - это не сами трубки, а промежутки между ними. В нашем случае у нас шесть зазоров - оптика несколько более сложная, чам на картинке.


На самом деле система линз отвечает не только за фокусировку/увеличение, но и за изменение скорости электронов.


Когда выше мы рассматривали принцип работы анализатора, то указали, что центральная траектория соответствует электронам определенной энергии (называемой pass energy). Для того, чтобы получить спектр с высоким разрешением, эта центральная энергия выбирается небольшой и составляет, обычно, от 10 до 50 электрон-вольт. Это означает, что электроны, которые летят быстрее или медленнее, просто не попадут на люминофор, так как ударятся во внешнюю или во внутреннюю полусферу соответственно. До люминофора долетают только электроны, чья энергия отличается от энергии центральной траектории не больше, чем на 10%.


А теперь представим, что мы хотим снять с высоким разрешением спектр энергии электронов от 150 до 1000 эВ. Мы можем выставить нашу центральную энергию на 50эВ и не изменять её. А с помощью линз замедлять все электроны на 100 эВ. Таким образом у нас по центральной траектории полетят те электроны, чья начальная энергия (до замедления) была 150 эВ, и мы получим кусочек спектра для энергий от 145 до 155 эВ (начальная энергия ± 10% от pass energy ). Теперь можно замедлять на 110 эВ и снять спектр для энергий от 155 до 165 эВ. Таким образом  управляя торможением электронов можно просканировать весь диапазон интересующих нас энергий и соединить их в общий спектр. Всё это делается автоматически, пользователь только указывает интересующие его параметры спектра.


На самом деле электроны в системе линз не только замедляются, но и ускоряются. Фокусировка выполняется на бОльшей энергии, а торможение происходит уже перед входом в полусферы.

Ниже приведены графики кинетической энергии электронов вдоль их траектории внутри спектрометра для двух разных режимов работы оптики:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Мы видим, что на входе в первую линзу энергии электронов одинаковые. В самом конце пути они тоже одинаковые, однако координаты электрона вдоль всего пути и на экране будут разные для этих режимов:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Тут видно, насколько сильно могут меняться настройки оптики.


Вернемся к нашему спектрометру:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Слева в круглом окне немного виден люминофор, на котором и будут светиться точки. В центре находится диск, к которому прикреплена пластина с отверстиями разного размера. Её край виден выше и правее. Вращая диск той самой ручкой, которую мы видели снаружи, можно расположить напротив линз апертуру нужного размера. Левее к диску пружиной прижимается ролик, который фиксирует диск в определенном положении и не позволяет ему свободно вращаться.


Пришло время отстыковать внешнюю полусферу и заглянуть внутрь:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Слева - внутренняя полусфера, справа - внешняя. Как вы заметили, это не совсем-то и полусферы, а какие-то концентрические ступеньки. Но это не так уж и важно - при мелком шаге ступенек достаточно того, чтобы их огибающая была сферой. Поле на небольшом удалении будет равномерным, а изготовить такие ступеньки намного проще, чем вытачивать полусферу.


Поверхность выглядит почти черной - она покрыта углеродным напылением. Дело в том, что те электроны, которые не долетают до экрана, а врезаются в полусферы, выбивают из поверхности вторичные электроны.  А вот они уже вполне могут долететь и засветить экран в любых местах, испортив измерение. Для исправления ситуации на металлические поверхности наносят углеродное покрытие, которое снижает коэффициент вторичной электронной эмиссии.

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Выше полусферы видна поворотная пластинка с набором щелей разной ширины (от 0,2 до 4 мм). Она дублирует точно такую же пластинку на обратной стороне и прикреплена к тому же поворотному диску. Ниже мы видим то место, в которое попадают электроны. И тут стоит очень хитрое устройство - микроканальная пластина:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Дело в том, что один электрон вызывает очень слабое свечение люминофора, поэтому его надо как-то размножить. Вместо массива фотоэлектронных умножителей используется пластина с наклонными микроканалами, покрытыми материалом с высоким коэффициентом выхода вторичных электронов:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

На верхнюю и нижнюю поверхность пластины нанесены электроды, к которым прикладывается напряжение для ускорения вторичных электронов. Одиночный электрон, пролетевший через анализатор, попадает в один из каналов и вызывает лавину вторичных электронов. А под пластиной уже стоит люминофорный экран, в котором эти вторичные электроны вызывают яркое свечение. Коэффициент умножения электронов (до десяти тысяч) регулируется напряжением на электродах. Разрешение получаемого изображения - порядка 50 точек на миллиметр.


Вот и всё устройство анализатора. Ну, кроме блоков управления и софта, конечно. Еще нужно упомянуть, что в объективе установлены отклоняющие пластины, с помощью которых можно немного сдвигать центральную траекторию. Но в этот раз линзы мы не разбирали, поэтому фото пластин не покажу.

Вот так апертура выглядит при взгляде сквозь линзы:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

А вот так это выглядит в работе при взгляде на исследуемый образец окно вакуумной камеры:

Научные железяки: разбираем анализатор энергии электронов Наука, Картинки, Длиннопост, Физика, Электроны, Анализатор

Большой конус слева - это элемент первой линзы анализатора (тут анализатор другой модели, и форма линзы другая). В центре - круглый диск диаметром 8 мм. Это - исследуемый образец. На него светит луч рентгеновского излучения из синхротрона и выбивает электроны. Но камера, как и глаз, в рентгеновском диапазоне не видит, поэтому и яркого пятна на образце не видно. А вот если туда поместить кусочек, к примеру, иттрий-алюминиевого граната, легированного церием, (Ce:YAG - красивые желтые "стёклышки"), то на нем будет яркое светящееся пятно в том месте, куда попадает рентгеновский луч.


На сегодня всё, а нам еще собирать анализатор обратно и проверять его работу.

Если есть вопросы - смело задавайте в комментариях.

Показать полностью 23
144

Interstellar Gargantua "Space Engine"

Гаргантюа — сверхмассивная вращающаяся чёрная дыра с аккреционным диском. Находится в 10 миллиардах световых лет от Земли. Для сравнения: галактика Андромеды в 2,52 миллионах световых лет от Земли.

Масса Гаргантюа = 100 млн. Солнц. Радиус чёрной дыры = 150 млн.

километров (примерно 1 АЕ, расстояние от Солнца до Земли). Скорость вращения на 10^-14 меньше максимальной возможной ≈ 1150 оборотов в секунду.

Такой массы достаточно, чтобы приливные силы на планете Миллер не разорвали её пополам.

Эндюранс припаркован на расстоянии 10 АЕ, и движется по орбите на скорости c/3 (100 000 км/с), в противоположном вращению Гаргантюа направлении.

Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: