Десять главных инновационных прорывов и технологий 2019 года :: РБК Тренды
Инновационные технологии уходящего года однажды позволят обняться с человеком, который находится на другом континенте, вылечить болезнь Альцгеймера и вместо флешки для хранения информации использовать ДНК
Фото: Science HD / Unsplash
Редакция Scientific American совместно с аналитиками Всемирного экономического форума опросили ведущих экспертов в области технологий, чтобы определить самые интересные и полезные открытия 2019 года.
Биопластик из растительных отходов
Пластмассовый мусор, накапливающийся в Мировом океане, — причина гибели морских животных, растений и даже источник человеческих болезней (микропластик может попасть в организм через рыбу). Биопластик может решить эти проблемы, способствуя развитию циклической экономики — он разлагается и превращается в биомассу. Сегодня биопластик изготавливают из кукурузы, сахарного тростника и отработанных жиров и масел, но он не очень прочный и к тому же некрасивый.
Недавняя разработка — метод изготовления пластика из целлюлозы и лигнина (вещества, характеризующего, например, одеревенелые стенки растений). Биопластик, полученный из непищевых сортов растений (например, гигантского тростника), по качествам ничем не уступает обычной пластмассе.
Социальные роботы
217 тыс. профессиональных сервисных роботов было продано в 2018 году, это на 61% больше, чем в 2017-м. И продажи продолжают расти — не в последнюю очередь благодаря социальным роботам. Они нужны для взаимодействия с людьми, которым необходимы общение, уход и забота. Социальные роботы оснащены искусственным интеллектом, который помогает им «понять», как надо реагировать на информацию, полученную через камеры и датчики.
Например, человекоподобный робот Пеппер (от SoftBank Robotics) распознает лица, основные человеческие эмоции и участвует в разговоре посредством сенсорного экрана на «груди». Социальные роботы особенно нужны пожилым. Робот PARO в виде тюленя, разработанный Японским национальным институтом передовых промышленных наук и технологий, снимает стресс у людей с болезнью Альцгеймера. Он отзывается на свое имя движениями головы и реагирует на ласку. А робот Mabu (Catalia Health) напоминает престарелым людям, чтобы они чаще гуляли и принимали лекарства.
Металинзы
С каждым годом устройства становятся все более компактными, но их оптические компоненты уменьшаются не с такой высокой скоростью. Инженеры выяснили, какие физические законы стоят за их легкими альтернативами — металинзами. Их миниатюрность позволит уменьшить в размерах камеры, оптические датчики для интернета вещей, микроскопы и другое оборудование. Кроме того, ученые разработали металинзы, которые исправляют астигматизм у человека.
На свежий взгляд: пять технологий, меняющих офтальмологию уже сейчас
Потенциальное лекарство от Альцгеймера
Несколько десятилетий назад ученые обнаружили особый класс белков, вызывающих многие болезни: от рака до нейродегенеративных заболеваний. Они называются «внутренне неупорядоченные белки» (ВНБ). Они играют важную роль в частях клеток, называемых безмембранными органеллами. Ученые разработали технологию манипуляции этими органеллами, благодаря чему, вероятно, удастся найти лекарства от болезней, которые вызывают ВНБ.
Умные удобрения
Стандартные способы внесения удобрений часто наносят вред окружающей среде. Новая разработка — удобрения с контролируемым высвобождением веществ, которые снабжают почву веществами, когда это необходимо. Они состоят из маленьких капсул, внешняя оболочка которых замедляет проникновение воды внутрь содержимого.
Совместное телеприсутствие
Технология совместного телеприсутствия находится в стадии разработки, однако ведущие технологические гиганты, например, Microsoft, вкладывают деньги в развитие этой индустрии. Ожидается, что к 2025 году она будет оцениваться в несколько миллиардов долларов. Фонд XPRIZE Питера Диамандиса объявил о начале конкурса ANPR Avatar XPRIZE. Его победитель получит средства на разработку технологий, которые позволят людям ощущать присутствие друг друга, даже если они будут находиться на разных концах Земли.
Как роботы помогают сделать телепортацию реальнойБлокчейн против пищевых отравлений
Снизить количество пищевых отравлений можно с помощью блокчейна. Инновационный метод использования этого инструмента в промышленности применяется для отслеживания продуктов. С помощью блокчейна продавцы могут сразу же вывести испорченную еду из обращения и уничтожить лишь запасы, полученные из того же источника. Кроме того, некоторые компании начали производить упаковки с датчиками, которые контролируют качество продуктов и указывают на истекающий срок годности.
Безопасные ядерные реакторы
Многие производители (например, Westinghouse Electric Company, Framatome) форсируют разработку ядерного топлива, устойчивого к перегреву. Такое топливо почти не вырабатывает водород или вырабатывает его очень мало. Новейшие модели ядерных реакторов вместо воды для охлаждения используют жидкий натрий или расплавленную соль, которые не могут производить водород.
Хранение данных в ДНК
Жесткий диск или флешка могут потеряться или устареть, поэтому ученые нашли альтернативу традиционным носителям информации — это ДНК. Информацию об организме, которая хранится в ДНК, без труда считывают, синтезируют и копируют. А последние достижения в секвенировании (то есть, определении аминокислотной и нуклеотидной последовательности) ДНК — это использование штрих-кодирования, когда последовательность ДНК используется в качестве маркеров молекулярной идентификации. Благодаря этому ученые продвинулись в изобретении новых методов лечения и в борьбе с лекарственной устойчивостью.
Нанофлешка: как хранить фильмы и фотографии в ДНК человекаСетевые накопители энергии
Энергетики прогнозируют, что в течение следующего десятилетия литий-ионные аккумуляторы будут использовать чаще всего. Постоянно совершенствующиеся технологии приведут к тому, что аккумуляторы скоро смогут хранить вдвое больший запас энергии, чем есть сейчас.
Научные открытия в 2019, которые удивили весь мир
Удивительно, сколько научных открытий и этапов происходит за короткий помежуток времени. 2019 год был великим для науки, и мы очень надеемся, что следующий год будет столь же плодотворный.
Список самых значимых научных открытий от СПбГЭТУ «ЛЭТИ».
НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ
У зонда New Horizons был напряженный год, начиная с облета Ultima Thule, объекта пояса Койпера, на расстоянии 42 астрономических единиц от Солнца. Данные, полученные обратно с космического корабля, показали, что объект оказался более плоским, чем ожидалось.
Реклама от Google
CHANG’E 4
Китайская миссия Chang’e 4 стала первой, которая успешно выполнила мягкую посадку на дальнем конце Луны. Это была технически сложная миссия, которая имела ряд научных целей. Они включали минералогические исследования Луны, наблюдения солнечной короны и исследования космических лучей.
IBM Q SYSTEM ONE
IBM выпустила первую коммерческую систему квантовых вычислений IBM Q System One. Компоненты вычислительной системы криогенно охлаждаются. Это первая система квантовых вычислений, которая вышла за пределы исследовательских лабораторий.
ДЕНЬ САТУРНА
Ученые наконец-то заполнили неловкую дыру в своих знаниях о Сатурне. Никто не знал, как долго длился день на Сатурне, потому что не было постоянных видимых «наземных отметок» для наблюдения и времени. Теперь мы знаем, что день на Сатурне длится 10 часов 33 минуты 38 секунд.
FRB 180814
Быстрые радиовсплески — это повторяющиеся радиоимпульсы неизвестного происхождения. Исследователям удалось локализовать и охарактеризовать FRB только во второй раз в 2019 году, когда объект получил название FRB 180814. Первым был обнаружен FRB 121102 в 2012 году. Обнаружение этих источников позволит исследователям лучше исследовать это явление. Открытие уже исключило любые катастрофические события в качестве источника и предсказало, что существует множество таких объектов, ожидающих своего открытия.
ХРУСТАЛЬНЫЕ ЗВЕЗДЫ
Исследователи обнаружили первые прямые свидетельства превращения белой карликовой звезды в кристалл и показали, что небеса, возможно, полны кристаллизованных звезд. Наша собственная звезда на пути к тому, чтобы стать кристаллом, пройдя через стадию белых карликов еще через 10 миллиардов лет. Открытие также подразумевает, что некоторые звезды на миллиарды лет старше, чем считалось ранее.
FARFAROUT
Исследователи объявили об обнаружении самого далёкого идентифицированного объекта в Солнечной системе и назвали его FarFarOut. Объект находится в потрясающих 15 миллиардах километров от Солнца. Это открытие стало результатом исследования краев Солнечной системы в попытке найти еще одну большую каменистую планету, называемую планетой 9 или планетой X.
BERESHEET PROBE
Beresheet Probe был первой частной попыткой продемонстрировать марсоход на Луне. Миссия заключалась в сотрудничестве между Israel Aerospace Industries и SpaceIL и была запущена в качестве дополнительной полезной нагрузки на космическом корабле SpaceX. К сожалению, ровер врезался в Луну и был уничтожен. Зонду все-таки удалось сделать роковую селфи.
ВЗВЕШИВАНИЕ МЛЕЧНОГО ПУТИ
Исследователям удалось более точно взвесить галактику Млечный путь и улучшить предыдущие оценки. Согласно последним и наиболее точным измерениям, Млечный Путь весит 1,5 триллиона солнечных масс, что более чем в два раза превышает предварительно оцененный показатель. 90% массы Млечного Пути связано с загадочным веществом, известным как темная материя.
ДЕНЬ, КОГДА УМЕРЛИ ДИНОЗАВРЫ
Впервые исследователи определили ископаемое образование, которое сохранило серию событий, которые произошли в день удара метеорита Чиксулуб. Полученное в результате ископаемое содержало существ, которые были выброшены из реки и впоследствии уничтожены падающими обломками с неба, которые были выброшены в результате удара. Редкая находка представляет собой капсулу времени, позволяющую исследователям взглянуть на минуты и часы после исторического воздействия.
ИЗОБРАЖЕНИЕ ЧЕРНОЙ ДЫРЫ
Используя астрономический инструмент, у которого апертура была такой же большой, как у Земли, исследователям впервые удалось запечатлеть черную дыру, показывая тень или область вокруг горизонта событий. Более светлые участки изображения показывают материал, стремительно движущийся к Земле, в то время как более темные участки состоят из удаляющегося материала. Это историческое достижение было массовым сотрудничеством многих обсерваторий, университетов и ученых со всего мира.
МЫШИ С ИНФРАКРАСНЫМИ ГЛАЗАМИ
Это прямо из научной фантастики. Исследователи вводили наночастицы в глаза мышей, которые защелкивались на клетках палочек и колбочек. Наночастицы были активированы инфракрасным светом, и информация могла быть обработана глазами мышей. По сути, исследователи дали инфракрасное зрение мышам. Процедура имела минимальные побочные эффекты.
ХОЛОДНЫЕ КВАЗАРЫ
Исследователи открыли новый этап в эволюции галактики, известный как холодный квазар. Квазары являются одними из самых ярких объектов на небе, потому что они энергичны. Это сверхмассивные черные дыры в центрах галактик, либо всасывающие материал, либо насильственно выбрасывающие его наружу. В этой холодной фазе квазара в центре галактики есть активная сверхмассивная черная дыра, но все еще есть много холодного материала, окружающего ее, который может позволить формирование новых звезд.
Выбор РИА Новости: главные достижения российской науки 2019 года
МОСКВА, 23 дек — РИА Новости. Ученые в России в нынешнем году получили знаковые результаты в самых разных областях – от астрономии до археологии, причем многие достижения имеют выходы на практическое применение. Примечательно, что существенную лепту здесь внесли не только признанные научные центры, но и ведущие отечественные вузы.Новая космическая обсерватория
В июле Россия успешно вывела на орбиту новую уникальную космическую обсерваторию «Спектр-РГ». В конце октября «Спектр-РГ» достиг рабочей точки в 1,5 миллиона километров от Земли. К настоящему времен ученые благодаря обсерватории уже открыли более 300 скоплений галактик. Более того, обсерватория передаёт на Землю в два раза больше научной информации в сутки, чем ожидалось.
Обсерватория «Спектр-РГ», построенная в НПО имени Лавочкина, включает два телескопа: eROSITA, созданный Институтом внеземной физики общества имени Макса Планка (Германия), и ART-XC, разработанный Институтом космических исследований РАН и изготовленный в кооперации с Всероссийским научно-исследовательским институтом экспериментальной физики в Сарове и Центром космических полетов имени Маршалла в Хантсвилле (штат Алабама).
Цель «Спектра-РГ» — составить на протяжении четырех лет карту Вселенной, сфотографировав в высоком разрешении все небо в рентгеновском диапазоне. Всего будет построено восемь карт, на каждую уйдет по полгода. Самая точная карта, которая совместит в себе восемь обзоров, будет завершена и обнародована в районе 2025 года.
8 ноября 2019, 12:22
Президент РАН рассказал о возможностях космической обсерватории «Спектр-РГ»…и новый научный реактор
В 2019 году произошло долгожданное событие с точки зрения овладения российскими учеными «меганаучного» инструментария для детального изучения свойств материи – началась программа так называемого энергетического пуска уникального ядерного реактора ПИК. Эта установка расположена на площадке входящего в Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» Петербургского института ядерной физики имени Константинова в Гатчине. О важности энергетического пуска реактора ПИК свидетельствовало то, что о нем объявил президент России Владимир Путин в послании Федеральному Собранию в феврале.
Реактор ПИК — это современный высокопоточный источник нейтронов, который по ряду своих параметров является лучшей в мире установкой для изучения вещества на уровне наномасштабов. Ученые рассчитывают, что на проектную мощность реактор выйдет в течение 2020 года и он будет самым мощным исследовательским нейтронным реактором в мире.
Реактор станет универсальным инструментом исследований с помощью нейтронного излучения в интересах физики, химии, биологии, геологии, материаловедения, медицины. Ожидается, что ПИК будет основой международного научного нейтронного центра.
6 февраля 2019, 16:11Ядерные технологииВ Минобрнауки анонсировали пуск уникального ядерного реактора ПИК«Зеленый» катализатор
Подтвердила свой высокий класс и действующая экспериментальная база Курчатовского института – на станции структурного материаловедения «КИСИ-Курчатов» российские специалисты определили состав катализатора, наиболее эффективно ускоряющего процесс экологически чистого получения энергии из отходов. Эта работа выполнялась учеными Курчатовского института вместе с коллегами из Института катализа Сибирского отделения РАН и Новосибирского государственного университета.
По словам исследователей, такой катализатор является недорогим, что позволяет в будущем активно использовать его в промышленности. Например, сжигание топлива в кипящем слое этого катализатора может стать одним из наиболее перспективных способов получения энергии. Безусловным преимуществом также является высокая экологическая безопасность предложенной технологии: выбросы токсичных веществ, образующихся в процессе горения топлив, снижаются до минимума.
26 июля 2019, 09:28РИА НаукаУказ Путина ускорит создание сибирского синхротрона СКИФ, уверен ученыйШаг к революции в физике элементарных частиц
Ученые Курчатовского института стали соавторами и работы, в которой получены новые доказательства в пользу существования так называемых стерильных нейтрино, легчайших элементарных частиц, которые, возможно, являются частицами темной материи – загадочной субстанции, заполнившей Вселенную. Считается, что подтверждение наличия в природе стерильных нейтрино произведет революцию в физике элементарных частиц.
В настоящее время считается, что на долю обычной материи приходится около 5% массы Вселенной, на темную материю, которую пока удалось обнаружить лишь по косвенным признакам — более 25%. Остальная масса Вселенной, как полагают ученые, приходится на темную энергию.
Эксперимент «Нейтрино-4» по обнаружению стерильных нейтрино выполняется на исследовательском реакторе СМ-3, действующем на предприятии госкорпорации «Росатом» «Научно-исследовательский институт атомных реакторов» (НИИАР, Димитровград, Ульяновская область). В ходе эксперимента удалось получить данные, которые заставляют ученых все больше склоняться к тому, что стерильные нейтрино действительно существуют. В этой работе участвуют сотрудники Петербургского института ядерной физики имени Константинова, Курчатовского института из Москвы, а также сотрудники НИИАР и Димитровградского филиала Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ».
12 декабря 2019, 08:00РИА НаукаГорячая штучка. Ученые нашли способ узнать, почему внутри Земли теплоПрототип квантового компьютера
В 2019 году в рамках проекта Фонда перспективных исследований российским ученым впервые удалось продемонстрировать так называемый квантовый алгоритм Гровера, который может стать основой для создания сверхбыстрых баз данных, работающих с огромными массивами данных и способных в считанные мгновения находить в них нужную информацию.
Успешный эксперимент ученые провели на прототипе элементарного квантового сверхпроводникового процессора, созданном ранее в рамках российского проекта по разработке технологии обработки информации на основе сверхпроводниковых кубитов (элементарных ячеек квантового компьютера).
Предполагается, что создание квантового компьютера позволит существенно ускорить процесс компьютерного моделирования и решать недоступные для современных суперкомпьютеров задачи в таких областях как, например, квантовая химия, искусственный интеллект и материаловедение, что существенно удешевит и ускорит разработку новых лекарств и материалов.
Как отмечают эксперты, в ходе этого проекта всего за несколько лет в России удалось создать базовую технологию для развития квантовых вычислений и обеспечить отечественной науке конкурентоспособность в этой области. Исполнителями проекта выступает научный консорциум, в который входят Московский физико-технический институт (МФТИ), Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Новосибирский государственный технический университет, Московский государственный технический университет имени Баумана, Институт физики твердого тела РАН и лидер консорциума – предприятие Росатома Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики имени Духова.
6 декабря 2019, 09:00РИА НаукаЧто сможет компьютер невиданной мощности. Интервью с разработчикомУникальные находки в Кремле
Крупные результаты в нынешнем году записали на свой счет российские археологи. В мае нынешнего года специалисты Института археологии РАН начали раскопки в Большом Кремлевском сквере. Цель работ — изучение культурных напластований в этом месте. Главный научный результат, полученный к настоящему времени, — открытие остатков здания Приказов, органов центрального управления Русского государства XVI — XVII веков. Предварительные результаты раскопок в июне были показаны президенту страны.
Археологи с высокой степенью вероятности нашли там остатки Разрядного Приказа — органа военного управления Русского царства в XVI — XVII веках. Как полагают археологи, в пользу этой версии говорит и то, что на месте раскопок в большом количестве найдены такие предметы военного назначения, как арбалетные стрелы, ружейные кремни и свинцовые пули. Кроме того, ученые, возможно, вышли на следы большого пожара Москвы, случившегося в 1571 года в результате татарского нашествия.
Археологи ожидают, что в 2020 году смогут начать новые раскопки на территории Кремля, чтобы найти артефакты, относящиеся к временам становления государственности на Руси.
10 сентября 2019, 15:05
Археологи надеются в 2020 году начать новые раскопки в КремлеОстанки соратника Наполеона
Крупный успех ждал российских археологов в Смоленске. В ходе раскопок в центре города они нашли останки, принадлежащие, как потом подтвердила ДНК-экспертиза, одному из ближайших соратников Наполеона генералу Сезару Шарлю-Этьену Гюдену.
Сезар Шарль-Этьен Гюден (1768-1812) во время кампании 1812 года стоял во главе 3-й дивизии 1-го корпуса французской армии. Он принимал активное участие в Смоленском сражении. Был смертельно ранен в сражении у Валутиной горы 19 августа 1812 года — пушечное ядро оторвало ему обе ноги. По свидетельствам очевидцев, Гюден был почти сразу перевезен в Смоленск, где Наполеон лично ухаживал за ним. Но помочь Гюдену было невозможно, и он скончался. Поиски останков Гюдена длились не один десяток лет.
Археологическая экспедиция в Смоленске была организована в рамках проекта, который осуществляется под патронажем франко-российского форума «Трианонский диалог», основанного по инициативе президентов России и Франции Владимира Путина и Эммануэля Макрона. Организаторами экспедиции стали Фонд развития русско-французских исторических инициатив, Российская академия наук и Российское военно-историческое общество.
Сейчас обсуждается вопрос о перезахоронении останков Гюдена во Франции.
17 декабря 2019, 14:09
В Минобороны Франции прокомментировали ситуацию вокруг останков ГюденаРекорды передачи информации
Ученые из Московского физико-технического института и инженеры компаний T8 и Corning сделали большой шаг к решению проблемы безлимитной связи – они создали систему передачи высокоскоростного сигнала, для работы которой не нужно активное промежуточное усиление.
С помощью новой системы удалось передать данные на расстояние 520 километров со скоростью в 200 гигабит в секунду и установить ряд новых рекордов.
В скором времени авторы работы планируют побить свой рекорд и удвоить, а затем и утроить скорость обмена информацией. Как надеются участники проекта, подобные системы должны привлечь внимание властей и провайдеров из изолированных дальневосточных и сибирских городов.
16 декабря 2019, 09:00РИА НаукаЦифровая голография: реальность на грани фантастикиНовый путь в лечении рака у курильщиков
Некоторые типы злокачественных опухолей в легких можно уничтожать, используя аналоги белковых молекул, которые вырабатываются некоторыми нервными клетками, это показали ученые из МФТИ и Института биоорганической химии имени академиков Шемякина и Овчинникова РАН.
Они изучили свойства белка Lynх1, представляющего собой одну из сигнальных молекул, которыми обмениваются нервные клетки в мозге. Этот белок связывается с так называемыми никотиновыми рецепторами и активирует их, меняя поведение клеток головного мозга, нейронов. Схожие рецепторы, реагирующие на молекулы Lynх1, присутствуют и на других клетках, расположенных в легких и почках человека.
Российские ученые в ходе экспериментов выяснили, что белок Lynх1 блокирует действие никотина, не позволяя ему стимулировать развитие злокачественных опухолей. Как надеются ученые, дальнейшие опыты с Lynх1 и создание более простых и безопасных версий этой молекулы помогут им создать лекарство, способное защитить курильщиков от развития рака легких и других опухолей, вызванных курением.
11 сентября 2017, 19:00РИА НаукаУченые нашли возможную причину того, почему курение вызывает ракПерспективный материал для батареек
Сотрудники химического факультета МГУ имени Ломоносова синтезировали перспективный материал для натрий-ионных батарей – более дешевой альтернативе литий-ионным аккумуляторам, за создание которых в нынешнем году дали Нобелевскую премию по химии.Дальнейшее развитие технологии литий-ионных аккумуляторов упирается в серьезную проблему – в возможный «потолок» литиевых ресурсов при нынешнем уровне технологий добычи самого легкого металла, а также в высокую стоимость сырья. Частичный переход на альтернативный носитель заряда в аккумуляторах – натрий — может помочь решению проблемы.
И хотя натрий-ионные аккумуляторы пока еще не могут найти применения в портативной электронике, но уже перспективны в качестве крупногабаритных батарей, начиная с уровня электромобиля (десятки киловатт-часов энергии) и заканчивая масштабом электростанций (мега- и гигаватт-часы).
Созданный химиками МГУ материал обладает значительно более высокой энергоемкостью, чем многие ранее изученные потенциальные натриевые катодные материалы, а также рядом других преимуществ.
9 августа 2018, 13:37Химическая промышленность Графен поможет ученым из МГУ улучшить литиевые «батарейки будущего»важнейшие достижения в физике / НВ
2019-й был богатым на новости из мира науки. Представляем вам открытия, которые нельзя было оставить без внимания.
З апутались с новостями из мира квантовой механики? Пропустили самое громкое открытие в истории астрофизики? Не беда, — специально для вас НВ вспоминает самые громкие открытя в науке в 2019 году.
Пока Грета Тунберг собирает молодежь по всему миру на восстание против мировых политических лидеров, физики борются за жизнь кота Шредингера и разбирают на кусочки пространство-время во всей Вселенной.
В уходящем году появилось еще больше научных исследований, которые доказывают, что наше представление о мире может быть ложным, и подчеркивают изъяны в трудах Альберта Эйнштейна и Стивена Хокинга.
Современные ученые пока не придумали новую теорию относительности и не разоблачили обманчивые законы гравитации, но они, как минимум, движутся в этом направлении, и дают нам возможность понять, что люди еще очень мало знают о своей природе и природе всего, что их окружает.
От фотографии горизонта событий черной дыры до проверки теории о невозможном двигателе EmDrive, от создания квантовых компьютеров до решения дилеммы кота Шредингера, — НВ собрало восемь самых интересных открытий из мира науки в уходящем году.
Фотография черной дыры
На самом деле увидеть черную дыру невозможно, поскольку эти сверхтяжелые объекты являются буквально невидимыми и поглощают любые виды электромагнитного излучения. Поэтому ученые получили изображение только ее очертаний — так называемого горизонта событий. Тем не менее, это одно из самых громких научных открытий не только в 2019-м, но и в целом за всю историю исследований.
Прорыв случился благодаря работе восьми телескопов проекта Event Horizon Telescope (EHT) или «Горизонт событий», которые последние несколько лет исследовали ближайшие к Земле черные дыры.
Ученые анализировали данные о наблюдениях за сверхмассивными черными дырами в галактике M87 и Стрелец А* в галактике Млечный путь, которые расположены на расстоянии примерно в 55 млн и 26 тыс. световых лет от Земли соответственно.
После расшифровки около 500 терабайт данных в начале апреля 2019-го руководители проекта EHT впервые показали фотографию отражения горизонта событий черной дыры в центре галактики Messier 87 в созвездии Девы. Горизонт событий — это условная линия за внешними границами черной дыры, после которой любой свет, попадающий туда, навсегда исчезает из нашего поля зрения.
«Сфотографировать тень, которую отбрасывает горизонт событий черной дыры — это все равно, что сфотографировать DVD-диск на поверхности Луны из Земли» — говорил астрофизик из Университета Аризоны Димитриос Псалтис. Отражение горизонта событий демонстрирует искривленный свет и всю окружающую среду, которую поглощает черная дыра, в прямом смысле изменяя известные человеку законы физики.
Несмотря на получение изображения горизонта событий, сегодня существуют только гипотезы о природе формирования и характеристиках черных дыр, поскольку приблизиться к ним практически невозможно. «Для меня большой вопрос, сможем ли мы когда-нибудь преодолеть эту границу. Возможно, нет. Это расстраивает, но мы должны принять это», — заявил председатель научного совета проекта EHT Хейно Фальке.
«Невозможный» двигатель возможен
Ровно 20 лет ученые со всего мира пытаются доказать, что двигатель EmDrive, проект которого предложил британский инженер Роджер Шойер в 1999 году, является невозможным, поскольку он противоречит фундаментальным законам физики.
Шойер предложил свою силовую установку как один из вариантов «вечного» двигателя для гипотетических межзвездных путешествий. В качестве движущей силы в EmDrive используется магнетрон, который генерирует микроволны, и, по заявлениям автора, накапливает энергию колебаний в резонаторе, создавая тягу.
Идея о том, что электромагнитные волны производят разное давление на стены двигателя и могут постоянно создавать тягу, противоречит закону Ньютона о сохранении импульса. Но, на практике, никому не удалось это опровергнуть, поскольку разные проекты EmDrive доказывали, что двигатель все же создает незначительную тягу в несколько микроньютонов. Этот эффект списывали на воздействия внешних сил, погрешности и плохое экранирование корпуса двигателя.
Летом этого года представители Немецкого Технического Университета Дрездена провели свой эксперимент, чтобы точно установить, работает ли двигатель EmDrive. Команда физиков под руководством Мартина Таймара разработала проект SpaceDrive, — «чрезвычайно чувствительный и невосприимчивый к вмешательству инструмент, который раз и навсегда положит конец дискуссии о EmDrive».
Авторы исследования создали точную копию двигателя EmDrive, с которым ученые NASA Пол Марч и Гарольд Уайт достигли незначительной тяги пару лет назад. Конструкция двигателя — это медный конус с обрезанным верхом, который помещен в вакуумную камеру. Источник микроволнового сигнала находится за пределами камеры и передается с помощью кабелей на антенны внутри конуса.
Чтобы засечь реальную тягу без каких-либо погрешностей, физики использовали маятниковые весы, которые измеряют силу крутящего момента, приложенного к оси маятника, а также лазерный интерферометр, который нивелирует физическое смещение маятниковых весов. Команда Таймара назвала свое устройство «самым чувствительным балансом тяги из когда-либо существовавших в мире».
Несмотря на создание специального экрана, который блокирует EmDrive от любых помех, включая действие магнитных полюсов Земли, сейсмические колебания планеты и тепловое расширение из-за нагрева от микроволн, ученые все же зафиксировали тягу в 3,4 микроньютона, что подтверждает дееспособность «невозможного» двигателя.
Теперь физики сетуют на нагревание меди, которое могло вызвать расширение конструкции и смещение центра тяжести двигателя, что, в теории, приводит к появлению тяги из-за внешнего воздействия. Как бы там ни было, Мартин Таймар собирается доказать, что сам EmDrive не может создавать тягу, и его команда уже разрабатывает два других измерительных прибора, которые должны исключить любое внешнее воздействие, включая термальную погрешность.
Квантовое превосходство Google
Как только квантовые компьютеры смогут производить вычисления, которые не под силу обычным компьютерам — человечество достигнет квантового превосходства. Это событие сулит нам настоящую революцию во всех сферах жизни, поскольку первый эффективный квантовый компьютер поможет создать буквально фантастические композитные материалы для новых видов транспорта, электронных устройств, не говоря уже о потенциальных изменениях в цифровых системах.
Пару месяцев назад в Google заявили, что их квантовый процессор Sycamore за три минуты и 20 секунд выполнил вычисления, которые классический суперкомпьютер будет производить около 10 тыс. лет.
Технически Sycamore создали из алюминия, индия (очень мягкий металл) и кремния. Объединить эти материалы удалось благодаря эффекту Джозефсона — протекания сверхпроводящего тока через два сверхпроводника. Чтобы достичь квантового состояния кубитов — минимальных единиц информации в квантовом компьютере, — процессор охладили до температуры, близкой к абсолютному нулю (20 милликельвинов), что примерно равняется минус 273 градусам Цельсия.
С помощью так называемых аттенюаторов — устройств, которые снижают интенсивность электромагнитных колебаний — и дополнительных фильтров, суперохлажденный Sycamore подключили к обычной электронике, которая работает при комнатной температуре. Считывать информацию из квантового компьютера можно было благодаря цифро-аналоговым преобразователям. Вся система поддерживала квантовое состояние кубитов и смогла доказать «случайность чисел, которые созданы генератором случайных чисел» за три с лишним минуты.
Но, на заявление о квантовом превосходстве сразу же отреагировали главные конкуренты Google на поле квантовых компьютеров — компания IBM. Представители корпорации объяснили, что произведенные вычисления квантовым процессором Google Sycamore имеют лишь технический характер, и их суперкомпьютер Summit сможет провести аналогичные вычисления всего за два с половиной дня.
«Квантовые компьютеры не могут „превосходить“ классические только на базе одного лабораторного эксперимента, который был нужен, чтобы реализовать одну очень специфическую процедуру квантовой выборки вне практического применения. На самом деле, квантовые компьютеры никогда не будут „господствовать“ над классическими компьютерами, а призваны работать в тандеме с ними, поскольку у каждого типа компьютеров есть свои уникальные преимущества», — прокомментировал для НВ директор IBM Research Дарио Гил.
Судьба кота Шредингера
Одним из наиболее загадочных явлений квантовой механики является квантовая суперпозиция — нахождение элементарных частиц в нескольких состояниях одновременно до момента их измерения наблюдателем.
В первой половине прошлого века один из основателей квантовой механики Эрвин Шредингер предложил мысленный эксперимент, который объясняет квантовую суперпозицию: условный кот в коробке с кислотой является и живым и мертвым одновременно до тех пор, пока мы не откроем эту коробку и не определим его состояние. Осенью 2019-го ученые из Японии и Индии придумали, как заглянуть в коробку с котом, не убивая его.
Физики предложили решение проблемы кота Шредингера благодаря изменению методов анализа данных о состоянии элементарных частиц, а не благодаря их измерению, как это делали ранее. С помощью математических вычислений ученые смоделировали условную ситуацию: закрытую коробку с котом Шредингера нужно сфотографировать с помощью камеры, которая установлена снаружи коробки, и при этом может заснять сквозь коробку самого кота.
После создания такого фото в камере будет храниться два типа информации: первый о том, как изменилось состояние суперпозиции кота (ученые называют это квантовой меткой) и второй о том, является ли кот живым или мертвым. Мысленный эксперимент заключается в том, что такое фото оказывается в запутанном состоянии вместе с квантовой системой, и то, как мы извлечем информацию из него — напрямую повлияет на судьбу кота.
В данном случае можно «проявить» фото в темной комнате и определить, жив он или мертв, или же восстановить на размытом фото квантовую метку с помощью компьютера и вернуть кота в состояние неопределенности между жизнью и смертью.
Авторы эксперимента взяли за основу своей математической модели способность фотонов входить в запутанное состояние вместе с квантовой системой. Вместо того, чтобы определить состояние частицы (кота) посредством ее измерения, т. е. прямого влияния света (фотонов) на нее, они использовали условную камеру, которая фотографирует кота сквозь коробку.
Запечатленные фотоны на изображении оказываются запутанными с квантовой системой, что сохраняет оба типа информации — о том, как изменилась суперпозиция и о реальном состоянии кота. Считывая данные из этого изображения тем или иным образом мы, в теории, можем оживить/убить кота или восстановить его суперпозицию.
Загадка темной материи
До сих пор ученым неизвестно, почему скорость обращения внешних объектов в космосе постоянно увеличивается, несмотря на то что расстояние между ними растет. Несколько десятков лет назад физики списали это противоречие в общей теории относительности Эйнштейна на темную материю — гипотетическое вещество, которое якобы формирует около четверти скрытой массы Вселенной и отвечает за высокую скорость обращения отдаленных объектов.
Темная материя не участвует в электромагнитном взаимодействии и является практически невидимой для нас, поэтому физики ищут различные частицы, которые могли бы с ней взаимодействовать. В этом году группа ученых из немецкого Института химической физики твердых тел общества Макса Планка и нескольких университетов США и Китая опубликовала исследование, которое может значительно приблизить нас к разгадке тайны темной материи.
Благодаря экспериментам с высокими энергиями и конденсированным состоянием, ученые определили, что электроны вейлевского полуметалла ведут себя так, как будто у них нет массы: они не взаимодействуют друг с другом и разделены на два типа, — левые и правые. Это химическое свойство называется хиральность, и оно позволяет молекулам вейлевского полуметалла не совпадать в пространстве со своим зеркальным отражением.
Охлаждая их до минус 11 градусов Цельсия, ученые заставили необычные электроны взаимодействовать и конденсироваться в кристаллические версии самих себя. Полученные частицы этих кристаллов проявляли те же свойства, которые должна проявлять гипотетическая темная материя — аксион.
Оказалось, что кристаллы хиральных электронов полуметалла состоят из квазичастиц — фононов, которые одновременно представляют из себя волны вибраций. В результате эксперимента ученые обнаружили такие фононы, которые реагируют на электрические и магнитные поля так же, как и предложенные 40 лет назад аксионы.
Это означает, что авторы исследования не только обнаружили, где можно искать аксионы, но и, возможно, открыли долгожданную темную материю, которая взаимодействует с видимым нам веществом.
Пространство не бесконечно
Принято считать, что Вселенная бесконечна. Однако, это утверждение имеет физическое и математическое доказательство: согласно действующим космологическим теориям, все пространство вокруг нас равномерно расширяется во всех направлениях, и в нем соблюдается Евклидова геометрия (параллельные прямые любой длины никогда не пересекутся, а сумма углов любого треугольника будет равна 180 градусам).
Ученые также доказывают равномерное расширение Вселенной во всех направлениях с помощью определения плотности вещества в ней: концентрация всей материи и энергии, включая пока не обнаруженные нами темные материю/энергию, должна уравновешивать энергии внешнего расширения и внутреннего гравитационного притяжения.
В начале 2000-х исследователи определили критическую плотность материи во Вселенной — 5,7 атомов водорода на квадратный метр. Этот показатель подтверждает, что Вселенная является открытой, плоской и бесконечной. В ноябре 2019-го ученые из Римского университета Ла Сапиенца из Парижского института астрофизики заявили, что реальная плотность материи во Вселенной может быть на 5% больше, чем действующий показатель критической плотности.
Таким образом, в инфляционной модели Вселенной должна преобладать гравитация, а все пространство вокруг нас в какое-то время должно было захлопнуться из-за его положительной кривизны. Иными словами, Вселенная может быть не бесконечной, а иметь форму замкнутой сферы. Астрофизики уверены, что их расчеты позитивной кривизны Вселенной верны «более чем на 99%».
Гипотетически, такое исследование позволяет нам даже определить размеры Вселенной, и означает, что путешествуя из любой точки в одном направлении длительное время, мы все равно вернемся в самое начало. Такое заявление ставит под угрозу теории о расширении Вселенной и содержание в ней темных энергии и материи.
«Предположение о плоской Вселенной может скрывать космологический кризис, когда несопоставимые наблюдаемые свойства Вселенной кажутся взаимно несовместимыми. Дальнейшие исследования помогут выяснить, являются ли наблюдаемые расхождения следствием необнаруженной систематики, новой физики или просто статистической погрешности», — указано в работе астрофизиков.
Пустоты не существует
Главной загадкой современной физики является объяснение процессов, которые происходят с частицами на субатомном уровне. НВ не раз писал о гипотетической теории всего, которая могла бы объяснить, почему в макро- и микромасштабах действуют разные законы физики.
Но, в начале 2019-го ученые из Швейцарской высшей технической школы в Цюрихе добавили в это уравнение еще больше неизвестных. Исследователи провели эксперимент, который не удавалось осуществить физикам по всему миру несколько десятков лет: впервые в истории они измерили энергию в условиях абсолютной пустоты — вакууме.
Да, оказывается, что вакуум также может влиять на элементарные частицы, поэтому точность экспериментов, которые проводят якобы в идеальных условиях, можно поставить под сомнение. В этом случае, физики использовали частицы света — фотоны, — чтобы измерить, как потенциальная энергия в вакууме может взаимодействовать с ними.
Исследователи пропустили два лазерных импульса длиной в триллионную долю секунды через суперохлажденный оптический кристалл, и пустое пространство между элементарными частицами в вакууме незначительно влияло на свет. Пучки фотона запускали несколько раз в разных местах и в разное время, чтобы убедиться, что на них действительно что-то влияет.
Ученые предположили, что такие незначительные спонтанные изменения в пустоте вызваны законом неопределенности Гейзенберга. Этот закон предусматривает некоторые отклонения от правила сохранения энергии. Несмотря на то, что обнаруженная энергия в вакууме очень слабая — открытие может доказать, что некоторые постоянные, которые используют в современной физике, являются ложными.
«Вакуумные флуктуации электромагнитного поля имеют четко видимые последствия и, среди прочего, они приводят к тому, что атом может самопроизвольно излучать свет», — объясняла одна из авторов эксперимента физик Илеана-Кристина Бенея-Хелмус.
Структура Вселенной
Подобно экспериментам с пустотой в вакууме, недавно астрофизики из Японии, Европы и США определили, из чего состоит все пустое пространство во Вселенной. Ученые подтвердили на практике существование галактических нитей или филаментов, — самых крупных структур, которые объединяют разные галактики.
Фундаментальные космологические теории гласят, что филаменты начали формироваться одновременно с расширением Вселенной сразу после Большого взрыва. Эти нити состоят из газообразного водорода, и, по сути, являются питательными трубопроводами для всех наблюдаемых нами галактик. Мало того, на пересечении филаментов появляются черные дыры, что делает галактические нити крупнейшей известной нам космической структурой, которая является источником жизни для всего во Вселенной.
В новом исследовании ученые подтвердили существование филаментов, которые связывают галактики в кластере SSA22 в созвездии Водолея. Обнаруженные огромные водородные структуры простираются в длину на расстояние в три миллиона световых лет (более одного мегапарсека). Поскольку они расположены на расстоянии примерно в 12 млрд световых лет от нас, это означает, что нити были сформированы сразу же после Большого взрыва.
Открытие стало возможным благодаря спектрометру MUSE, который установлен на телескопах VLT в Чили. Астрофизики впервые засекли галактические нити с помощью ультрафиолетового излучения, которое позволяет увидеть процесс ионизации нейтрального газообразного водорода. Этот эффект называют излучение Лайман-альфа, и именно оно позволило впервые в истории увидеть очень тусклые галактические нити.
«Наблюдения самых тусклых и самых больших структур во Вселенной являются ключом к пониманию того, как Вселенная эволюционировала во времени, как галактики развиваются и созревают, и как изменяющаяся среда вокруг галактик создала то, что мы видим сейчас», — говорила астрофизик из университета Аризоны Эрика Хамден.
Как объяснил ведущий автор исследования Хидеки Умехата из Токийского университета, их открытие подтверждает, что источником образования сверхмассивных черных дыр, галактик и известной нам структуры Вселенной является газ, который поддается воздействию гравитации в галактических филаментах.
По подсчетам ученых, не менее 60% газа во Вселенной должно находиться именно в таких филаментах. Поэтому обнаружение галактических нитей также может стать отправной точкой для решения проблемы нехватки материи во Вселенной.
Теги: Физика Астрофизика Научные исследования Открытия Достижения Итоги года НВ
Самые интересные астрономические открытия, события и фотографии 2019 года по версии Ин-Спейс
На пороге 2020 год, и, следуя доброй традиции, редакция Ин-Спейс подводит итоги года уходящего, который оказался богат на события значимые для астрономического сообщества и не только. Так что же стало в нем самым запоминающимся, зрелищным и важным?
Самые интересные открытия и важные события 2019 года
Обнаружена странная гигантская планета, «не похожая ни на одну другую»
Наблюдая на протяжении нескольких лет за «колебаниями» звезды в направлении созвездия Девы, астрономы открыли очень необычную гигантскую экзопланету, которая вращается вокруг нее по крайне продолжительной и вытянутой орбите. Если бы этот мир находился в Солнечной системе, то траектория его движения пролегала бы от Главного пояса астероидов до Нептуна. Подробнее…
Окружающий молодое Солнце диск из газа и пыли в представлении художника. Credit: ESOЛокализованы источники мощных радиосигналов из космоса
Определение точного положения источников быстрых радиовсплесков – огромный шаг к пониманию природы этих загадочных событий. Впервые за всю историю наблюдений астрономам удалось определить точное местоположение источника мощнейшего одиночного быстрого радиовсплеска. После определения точки на небе, из которой пришел FRB, удалось установить галактику-источник, ей оказалась DES J214425.25-405400.81, и расстояние до нее, составляющее 3,6 миллиарда световых лет. Подробнее…
Антенны ASKAP, определяющие точное местоположение на небе источника одиночного быстрого радиовсплеска FRB 180924. Credit: CSIRO/Dr Andrew HowellsНо буквально через несколько дней астрономы второй раз за всю историю наблюдений локализовали источник неповторяющегося FRB, который, как показал дальнейший анализ, пришел к нам из галактики PSO J207+72, расположенной на расстоянии 7,9 миллиарда световых лет от Земли. Подробнее…
Радиотелескоп улавливает быстрый радиовсплеск (в представлении художника). Credit: Jingchuan Yu, Beijing PlanetariumПосещая Луну, астронавты NASA находились в атмосфере Земли
Самая внешняя часть атмосферы нашей планеты простирается далеко за пределы лунной орбиты – в полтора раза больше расстояния до Луны. Исследование, основанное на наблюдениях обсерватории SOHO, показывает, что газообразный слой, окутывающий Землю, достигает 630 тысяч километров, что в 50 раз больше диаметра нашей планеты. Подробнее…
Снимок геокороны Земли с Луны. Credit: NASA«Подземные континенты»: решена 30-летняя загадка земных недр
Около 30 лет ученые знают об областях континентального размера во внутренней части Земли, расположенных на глубине почти 3 тысячи километров. Эти участки стали предметом обширных исследований, и было выдвинуто много идей, объясняющих, что они из себя представляют. Наконец, геологи доказали, что эти особенности недр могут состоять из древних фрагментов земной коры, которые опустились на тысячи километров, почти до самого ядра нашей планеты. Подробнее…
Поперечное сечение модели скоростей сдвиговых волн Земли, показывающее большие низкоскоростные области размером с континент, которые могут быть обогащены перовскитом кальция. Они проявляются в виде крупных красных аномалий, расположенных на границе ядро-мантия на глубине 2500-3000 километров. Credit: UCL5 лет назад Землю атаковал межзвездный объект
В 2017 году астрономы обнаружили первый в истории наблюдений межзвездный объект, названный Оумуамуа, который вторгся в нашу Солнечную систему. Однако то, что он был первым из замеченных, не делает его уникальным. Всего пять лет назад, по мнению астрономов из Гарвардского университета (США), к нам уже залетал внесолнечный странник, родившийся в удаленных уголках Млечного Пути, однако ему не посчастливилось выжить, и он сгорел в атмосфере Земли. Подробнее…
Художественное представление Оумуамуа, первого открытого межзвездного объекта в Солнечной системе. Credit: ESA/Hubble, NASA, ESO, M. KornmesserУченые рассказали о великом переселении Юпитера
Примерно 4,5 миллиарда лет назад Юпитер, будучи в то время размером с Землю, начал свое «великое переселение» поближе к Солнцу, которое продолжалось сотни тысяч лет и в итоге поместило его на текущую орбиту. Подробнее…
Поразительный вид на Большое Красное Пятно Юпитера и турбулентное южное полушарие. Credits: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. GillОбнаружены гигантские галактики, существование которых пока нельзя объяснить
Используя массив радиотелескопов ALMA, астрономы идентифицировали 39 крайне тусклых и массивных галактик, которые ускользали даже от острого зрения космического телескопа «Hubble». Ученые предполагают, что эти древние реликвии являются предками эллиптических галактик, наблюдаемых сегодня, однако ни одна из современных теорий эволюции Вселенной не может объяснить такое количество крупных звездных мегаполисов на заре мироздания. Подробнее…
Художественное представление далеких, чрезвычайно красных и массивных галактик, обнаруженных ALMA. Credit: NAOJАстрономы впервые увидели, как черная дыра «вращает» пространство
Наблюдая за черной дырой, поглощающей звезду, астрономы впервые увидели, как струи выбрасываемого ей вещества многократно изменяли свое направление в течение очень коротких промежутков времени, лучшим объяснением чему является вовлечение во вращение гравитационным монстром окружающего его пространства-времени. Подробнее…
Художественное представление искривленного пространства-времени вокруг вращающейся черной дыры. Она настолько плотная, что создает разрыв в ткани пространства-времени, показанный как бесконечно глубокий колодец в центре. Когда черная дыра вращается, она вовлекает за собой пространство-время, «скручивая» его, что приводит к прецессии внутренней части аккреционного диска. Credit: ICRARУстановлено, что в недавнем прошлом Плутон был «живой планетой»
Анализируя данные, собранные космическим аппаратом NASA «New Horizons» во время исторического пролета системы Плутона в 2015 году, астрономы из Института SETI с удивлением обнаружили залежи аммиака вдоль разлома в районе, где присутствует водяной лед. Это, по мнению исследователей, указывает на недавнюю тектоническую активность в этом регионе, а также дает дополнительную поддержку идее существования жидкого океана под ледяной коркой карликовой планеты. Подробнее…
Борозда Вергилия, прилегающая к кратеру Эллиота, вблизи которой обнаружен аммиак. Credit: NASA/JHUAPL/SwRIОбнаружен второй в истории межзвездный объект
Комета 2I/Borisov – второй из известных межзвездный объект и первая внесолнечная комета, обнаруженная в Солнечной системе. Открыта 30 августа 2019 года крымским астрономом-любителем Геннадием Борисовым. Подробнее…
Снимок межзвездной кометы 2I/Borisov, полученный космическим телескопом «Hubble» 9 декабря 2019 года с расстояния 298 миллионов километров. Credit: NASA, ESA, and D. Jewitt (UCLA)Магнитный щит Земли гремит как барабан
Ученым впервые удалось зафиксировать вибрации магнитопаузы Земли и показать, что магнитный щит нашей планеты гремит как барабан под воздействием сильных импульсов солнечного ветра. Подробнее…
Художественное представление момента столкновения мощного изолированного потока плазмы с магнитопаузой Земли. Credit: E. Masongsong/UCLA, M. Archer/QMUL, H. Hietala/UTUВ центре Млечного Пути обнаружены гигантские «мосты»
Наблюдения центра Млечного Пути в рентгеновских лучах привели к открытию двух нагретых до высоких температур потоков, берущих свое начало в окружении сверхмассивной черной дыры и простирающихся на сотни световых лет выше и ниже плоскости нашей Галактики. Они, возможно, являются поставщиками энергии и вещества из сердца Млечного Пути к пузырям Ферми – огромным образованиям, сияющим в гамма-диапазоне. Подробнее…
Иллюстрация показывает диск Млечного Пути, два огромных пузыря Ферми и вновь обнаруженные оттоки (на вставке). Credit: Nature/Ponti et al.Астрономы сообщили о пропаже почти ста звезд
Сравнивая каталоги звезд середины XX века с современными наборами данных, астрономы подтвердили отсутствие около ста ранее отмеченных на картах светил. Их исчезновение пока не нашло окончательного объяснения, и рассматриваются версии от вспышечной активности красных карликов и прямого превращения в черные дыры до инопланетных мегаструктур. Подробнее…
Одна из пропавших звезд. Credit: Beatriz Villarroel et al.Детектор темной материи зафиксировал крайне редкое событие
В рамках проекта по поиску темной материи исследовательская группа XENON Collaboration на детекторе XENON1T впервые зафиксировала радиоактивный распад изотопа ксенона-124, который имеет период полураспада, превосходящий возраст Вселенной более чем в триллион раз. Подробнее…
«Сердце» детектора темной материи XENON1T. Credit: Enrico SacchettiВблизи Солнца обнаружена река из нескольких тысяч звезд
Используя данные космического телескопа ESA «Gaia», астрономы идентифицировали звездный поток, который в данный момент пересекает солнечную окрестность на расстоянии всего 326 световых лет от нас. Из-за близости к Земле он является идеальной космической лабораторией, позволяющей протестировать модели разрушения кластеров, измерить гравитационное поле Млечного Пути, а также изучить популяции внесолнечных планет. Подробнее…
Стереографическая проекция южного неба. Звезды в потоке показаны красным цветом. Он покрывает почти все южное галактическое полушарие, тем самым пересекая многие известные созвездия. Credit: Gaia DR2/ Astronomy & AstrophysucsАстрономы рассказали, почему «спит» черная дыра в центре Млечного Пути
Магнитные поля оберегают от поглощения большую часть материи, окружающей сверхмассивную черную дыру в центре Млечного Пути, перенаправляя ее на орбиту гравитационного монстра. Это, по мнению астрономов, поможет понять процессы, отвечающие за «сон и бодрствование» черных дыр. Подробнее…
Линии магнитного поля, наложенные на изображение кольца из пыли, окружающего сверхмассивную черную дыру в центре Млечного Пути. Credit: NASA/SOFIA/NASA/Hubble Space TelescopeОбнаружен чудом выживший свидетель зарождения Солнечной системы
Крошечный кусочек первичного строительного блока комет обнаружен внутри примитивного метеорита. Находка дает новые ключи к формированию, структуре и эволюции Солнечной системы. Подробнее…
Стрелка на снимке метеорита LaPaz указывает на область, в которой ученые обнаружили богатый углеродом фрагмент кометы. Линии сетки расположены на расстоянии одного миллиметра. Credit: Carles Moyano-Cambero, Institute of Space Sciences, BarcelonaВселенная наполнена двойниками Земли
Наблюдая за светом белых карликов, команда астрофизиков и геохимиков раскрыла состав каменистых объектов, вращающихся вокруг них, и показала, что наша Земля не является уникальной по составу и подобные ей планеты могут быть распространены во Вселенной. Подробнее…
Художественное представление экзопланеты HD 85512 b, покрытой океанами и расположенной в обитаемой зоне. Credit: ESO/M. Kornmesser/Nick RisingerПодтвержден переход «Voyager 2» в царство звезд
Анализ данных о плотности плазмы, полученных инструментом на борту космического аппарата NASA «Voyager 2», подтвердил, что он вошел в межзвездное пространство в ноябре 2018 года на расстоянии в 119 астрономических единиц от Солнца, став вторым рукотворным объектом после «Voyager 1», преодолевшим границу гелиосферы. Подробнее…
Гелиосфера c точками ее пересечения космическими аппаратами «Voyager 1» и «Voyager 2». Credit: Springer Nature LtdВ центре Млечного Пути взорвалось более ста тысяч звезд
Снимки высокого разрешения центральной области нашей Галактики, полученные с помощью Очень Большого Телескопа Европейской южной обсерватории, позволили астрономам проследить историю этого региона и раскрыть некоторые из ее драматических подробностей, включая древнюю вспышку звездообразования, которая была настолько мощной, что в результате нее произошло более сотни тысяч взрывов сверхновых. Подробнее…
Великолепный снимок центральной области Млечного Пути получен наложением изображений в трех различных полосах инфракрасного диапазона. Credit: ESO/Nogueras-Lara et al.Состоялась самая далекая в истории встреча космического аппарата с объектом пояса Койпера
1 января в 18:29 по московскому времени в операционном центре в Лаборатории прикладной физики им. Джона Хопкинса был получен сигнал от космического аппарата «New Horizons», который подтвердил, что зонд пережил пролет мимо объекта пояса Койпера 2014 MU69, неофициально названного Ultima Thule, и готов передавать на Землю собранные научные данные, содержащие ключи к пониманию происхождения Солнечной системы. Подробнее…
Во время съемки расстояние от «New Horizons» до Ultima Thule уменьшилось с 500 тысяч километров до 28 тысяч километров. Credit: NASA/Johns Hopkins Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/National Optical Astronomy ObservatoryУченые раскрывают детали объекта, «атаковавшего» Луну во время затмения
21 января во время единственного в 2019 году полного лунного затмения, видимого из большей части Европы, северной Африки и со всего Американского континента, произошло событие, свидетелем которого мог стать каждый четвертый человек на планете: короткая яркая вспышка вблизи одного из «краев» лунного диска. Подробнее…
Снимок вспышки на Луне, произошедшей во время полного затмения 21 января 2019 года. Credit: Fritz Pichardo in Santo DomingoЗафиксирован гамма-всплеск с наивысшей за всю историю наблюдений энергией
Наблюдения за двумя гамма-всплесками выявили фотоны с наивысшей энергией, зарегистрированной на сегодняшний день от этих загадочных событий. Полученные результаты стали триумфом как для исследований в области наблюдений гамма-всплесков в целом, так и для усилий по определению их природы. Подробнее…
Гамма-всплески могут быть вызваны взрывом сверхмассивной звезды, коллапсирующей в черную дыру, из ближайшего окружения которой мощные джеты устремляются в противоположные стороны, ускоряя электрически заряженные частицы. Они, в свою очередь, взаимодействуют с магнитными полями и излучением, создавая гамма-лучи. Credit: DESY, Science Communication LabЛуна оказалась значительно старше, чем считалось ранее
Химический анализ образцов лунных пород, собранных астронавтами NASA во время миссий программы «Аполлон», показал, что естественный спутник Земли начал затвердевать спустя примерно 50 миллионов лет после образования Солнечной системы. Это на 100 миллионов лет раньше предыдущих оценок и указывает на более почтенный возраст Луны, составляющий 4,51 миллиарда лет. Подробнее…
Столкновение новорожденной Земли и Тейи (объекта размером с Марс), ставшее причиной формирования Луны. Credit: Dana Berry/SwRIЛучшие фотографии, анимации и изображения космоса 2019 года
Получена первая в истории фотография черной дыры
В рамках международного проекта «Event Horizon Telescope» астрономам впервые за всю историю наблюдений удалось получить снимок черной дыры, а точнее ее тени, «отбрасываемой» на светящийся диск из перегретого газа и пыли. Неуловимый гравитационный монстр, красующийся на «фотографии века», проживает в сверхгигансткой эллиптической галактике Messier 87 в 54 миллионах световых лет от Земли в направлении созвездия Девы. Подробнее…
Фотография сверхмассивной черной дыры в галактике Messier 87. Credit: Event Horizon TelescopeТри анимации, которые показывают, что скорость света удручающе мала
Скорость света, составляющая в вакууме примерно 300 тысяч километров в секунду, является максимальной, с которой материальный предмет может перемещаться сквозь космическое пространство. Несомненно, это невероятно быстро, однако это также удручающе медленно при общении с космическими аппаратами на орбитах отличных от Земли планет, зондами, бороздящими межзвездное пространство, а также при изучении объектов и их достижении (в будущем) за пределами Солнечной системы.
Чтобы наглядно показать ограниченные возможности скорости света, планетолог из Центра космических полетов им. Годдарда NASA Джеймс О’Донохью «оживил» его в трех различных анимациях, которые показывают, насколько быстрыми и в то же время медленными могут быть фотоны. Подробнее…
xВторая в истории фотография «креста Эйнштейна»
Благодаря удачному выравниванию двух далеких галактик и острому зрению космического телескопа «Hubble» астрономам удалось получить второе за всю историю наблюдений изображение «креста Эйнштейна» – явления, предсказанного Общей теорией относительности, которое является следствием отклонения света от далекого источника под действием гравитационного поля, созданного массивным объектом переднего плана. Подробнее…
Второй «Крест Эйнштейна», обнаруженный за всю историю наблюдений. В центре находится массивная эллиптическая галактика, а вокруг нее четыре изображения удаленной от Земли на 20 миллиардов световых лет галактики. Credit: Instituto de Astrofísica de Canarias«Hubble» сфотографировал погибающую галактику с гигантским хвостом
Используя космический телескоп «Hubble», астрономы получили детальные снимки странной спиральной галактики в скоплении Волос Вероники, которая мчится к центру кластера и теряет по пути пыль и газ, образующие хвост протяженностью не менее 200 000 световых лет. Подробнее…
Изображение галактики D100 и протяженного хвоста, составленное из снимков, полученных на телескопах «Hubble» (видимый свет) и «Subaru» (красное свечение хвоста в линии Hα). Credit: NASA, ESA, M. Sun (University of Alabama), and W. Cramer and J. Kenney (Yale University), M. Yagi (National Astronomical Observatory of Japan)«Hubble» сфотографировал «пылающую» галактику
Используя космический телескоп «Hubble», астрономы получили изображения великолепной «пылающей» галактики NGC 972, расположенной на расстоянии примерно 70 миллионов световых лет от Земли в направлении созвездия Овна. Подробнее…
«Пылающая» галактика NGC 972. Credit: ESA/Hubble, NASA, L. HoНа Юпитере обнаружен новый гигантский шторм
В момент 22-го близкого облета Юпитера, произошедшего 3 ноября 2019 года, космический аппарат NASA «Juno» обнаружил на южном полюсе планеты бурю, которая выросла из меньшей за два года и теперь сопоставима по площади с Центральным федеральным округом. Этот циклон присоединился к семейству из шести уже бушующих там штормов, создав вместе с ними гексагональную структуру, напоминающую знаменитый атмосферный феномен на северном полюсе Сатурна. Подробнее…
Семь циклонов, бушующих на южном полюсе Юпитера. Вновь обнаруженный пока самый меньший из семейства. Снимок получен 4 ноября 2019 года инфракрасной камерой «Juno» с расстояния 3,5 тысячи километров. Credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAMПолучен снимок одной из ближайших к нам «колыбелей» звезд
Используя приемник FORS, смонтированный на Очень Большом Телескопе (VLT) Европейской южной обсерватории (ESO), астрономы получили снимок эмиссионной туманности RCW 36 – одной из ближайших к нам областей активного звездообразования. Эта «колыбель», расположенная в созвездии Парусов на расстоянии примерно 2,3 тысячи световых лет от Земли, является частью еще большего комплекса «Молекулярная гряда в Парусах», и обладает плотностью звезд вблизи центра в 2 миллиона раз большей, чем в окрестностях Солнечной системы. Подробнее…
Эмиссионная туманность RCW 36. Credit: ESOНа снимке центра Млечного Пути обнаружены следы погибших звезд
На изображении центра Млечного Пути, полученном радиотелескопом «Murchison Widefield Array», астрономы рассмотрели почти три десятка остатков от взрывов звезд, которые при жизни были массивнее Солнца в восемь и более раз. Интересно, что одна сверхновая вспыхнула относительно недавно, примерно 9 тысяч лет назад, и могла быть видна на небе людям, населявшим Землю в те времена. Подробнее…
Снимок центра Млечного Пути, полученный на радиотелескопе «Murchison Widefield Array». Credit: Dr Natasha Hurley-Walker (ICRAR/Curtin) and the GLEAM Team«Hubble» сфотографировал 12 «клонов» одной древней галактики
Благодаря острому зрению космического телескопа «Hubble» и естественной природной линзе астрономы смогли «добраться» до далекой древней галактики, свет от которой шел к Земле примерно 11 миллиардов лет, и отследить процесс убегания из нее ионизирующих фотонов, сыгравший важную роль в эволюции ранней Вселенной. Подробнее…
Массивное скопление галактик и четыре огибающие его дуги, в которых содержится 12 изображений далекой галактики Sunburst Arc. Credit: ESA/Hubble, NASA, Rivera-Thorsen et al.Астрономы получили снимки невероятно массивной «мегаструктуры»
Используя космические рентгеновские обсерватории NASA «Chandra» и ESA «XMM-Newton», а также комплекс наземных телескопов, астрономы составили детальную карту столкновения четырех скоплений галактик, каждое из которых по меньшей мере в сотни триллионов раз превышает по массе Солнце. Кластеры расположены на расстоянии примерно 3 миллиарда световых лет от Земли, и, когда завершится процесс их слияния, они образуют один из самых массивных объектов в известной Вселенной. Подробнее…
Составное изображение системы Abell 1758. Вверху снимка видна Северная пара, а внизу – Южная. Credit: X-ray: NASA/CXC/SAO/G.Schellenberger et al.; Optical: SDSSВпервые получен детальный снимок зарождающейся двойной звезды
Используя массив радиотелескопов ALMA, астрономы получили изображение двух молодых растущих звезд, окруженных дисками из газа и пыли. Наблюдения этого замечательного объекта проливают новый свет на самые ранние фазы жизни светил и помогают понять среду, в которой зарождаются двойные звезды. Подробнее…
Полученный на ALMA снимок двух молодых растущих звезд, окруженных дисками из газа и пыли. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Alves et al.Получен детальный снимок одного из самых экзотических объектов космоса
Используя массив радиотелескопов ALMA, астрономам удалось получить самый детальный на сегодня снимок микроквазара SS 433, который был открыт более сорока лет назад и с тех пор является ценным объектом для исследователей, изучающих феномен этих экзотических систем и джетов, испускаемых ими. Подробнее…
Снимок микроквазара SS 433, полученный на ALMA. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/K. Blundell (University of Oxford, UK), R. Laing, S. Lee & A. Richards, Ap J LettersNASA сфотографировало свой марсоход из космоса
Используя камеру высокого разрешения HiRISE, космический аппарат NASA «Mars Reconnaissance Orbiter» сфотографировал своего коллегу по исследованию Красной планеты – марсоход NASA «Curiosity». На снимке, полученном 31 мая 2019 года, ровер виден синеватым пятнышком, однако, если внимательно присмотреться, можно увидеть его «голову», известную как мачта для дистанционного зондирования. Подробнее…
Снимок марсохода «Curiosity», полученный космическим аппаратом «Mars Reconnaissance Orbiter». Credit: NASA/JPL-CaltechВпервые получен детальный снимок колыбели гигантской звезды
Благодаря массиву радиотелескопов ALMA астрономам впервые удалось в деталях отобразить диск из газа и пыли, окружающий растущую массивную протозвезду, а также получить представление о протекающих в нем процессах. Подробнее…
Снимок массивной протозвезды G353.273+0.641, полученный на ALMA. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Motogi et al.265 тысяч галактик от «Hubble» на одном снимке
Используя данные наблюдений космического телескопа «Hubble» за 16 лет, астрономы собрали мозаику из примерно 7,5 тысяч отдельных снимков, что привело к созданию изображения, на котором уместилось почти 265 тысяч галактик, самые древние из которых родились спустя всего 500 миллионов лет после Большого взрыва. Подробнее…
Почти 265 тысяч галактик, сфотографированных космическим телескопом «Hubble» в этой области неба за 250 дней наблюдений в течение 16 лет. Credit: NASA, ESA, G. Illingworth and D. Magee (University of California, Santa Cruz), K. Whitaker (University of Connecticut), R. Bouwens (Leiden University), P. Oesch (University of Geneva), and the Hubble Legacy Field team.Телескоп «Hubble» запечатлел самоуничтожение гигантского астероида
Благодаря объединению данных с наземных телескопов и снимков космического телескопа «Hubble» астрономам удалось обнаружить и запечатлеть редкое явление – саморазрушение гигантского астероида под действием солнечного излучения. Подробнее…
Снимок самоуничтожающегося астероида 6478 Gault. Credit: NASA, ESA, K. Meech and J. Kleyna (University of Hawaii), O. Hainaut (European Southern Observatory)Потрясающие фотографии «марсианских» пейзажей с Международной космической станции
Даже пустыни нашей планеты поражают своим разнообразием. Подробнее…
Африканские барханы с борта Международной космической станции. Credit: Сергей РязанскийNASA показало анимацию вращения гигантского шторма на Юпитере
Используя снимки, полученные космическим аппаратом NASA «Juno», астрономы-любители Джеральд Эйхштадт и Шон Доран создали анимацию вращения гигантской бури в южном полушарии Юпитера, большая сторона которой составляет примерно 8 тысяч километров, то есть почти 2/3 диаметра Земли. Подробнее…
Анимация вращения шторма в южном полушарии Юпитера. Credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichstädt/Seán DoranПолучено самое детальное изображение галактического соседа Млечного Пути за всю историю наблюдений
Космический телескоп «Hubble» получил самое детальное изображение ближайшего соседа Млечного Пути – спиральной галактики Треугольника, расположенной на расстоянии трех миллионов световых лет. Панорама третьей по величине галактики в Местной группе дает завораживающее представление о 40 миллиардах звезд, составляющих один из самых отдаленных объектов, видимых невооруженным глазом. Подробнее…
Самое детальное изображение галактики Треугольника. Credit: NASA, ESA, and M. Durbin, J. Dalcanton, and B. F. Williams (University of Washington)Получен детальный снимок километрового астероида и его спутника
Используя приемник SPHERE на Очень Большом Телескопе (VLT) Европейской южной обсерватории (ESO), астрономы получили исключительно четкие изображения пролетевшего мимо Земли двойного астероида 1999 KW4. Хотя именно этот астероид не угрожал нашей планете, ученые воспользовались представившейся возможностью, чтобы «отрепетировать» реакцию на появление действительно опасного околоземного объекта. Подробнее…
Изображение астероида 1999 KW4 и его спутника, полученное в ходе наблюдательной кампании. Credit: ESOОт редакции Ин-Спейс
Вот уже более 4 лет команда Ин-Спейс трудится, чтобы вы первыми узнавали самые интересные новости из мира астрономии, стремясь доносить их понятным, но не оторванным от науки языком, и не искажая истину.
Прилагаемые редакцией усилия не проходят зря, и вы, дорогие читатели Ин-Спейс, главное тому подтверждение: в 2019 году наша аудитория выросла по сравнению с 2018 годом в 2 раза, а по сравнению с 2017 годом – в 10 раз, уверенно и значительно перешагнув отметку в 2,5 миллиона.
Спасибо, что идете в ногу с нами по этому захватывающему пути! Поздравляем с наступающим Новым годом, который раскроет для нас еще больше космических тайн!
Научные открытия в России в 2019 году — вот лишь некоторые достижения 
Москва, 29 декабря — «Вести. Экономика». Российские ученые получили в 2019 г. знаковые результаты в самых разных областях науки — от астрономии до археологии, причем многие достижения имеют возможность практического применения. Вот лишь некоторые открытия, сделанные в уходящем году.Новая космическая обсерватория
В июле Россия вывела на орбиту новую уникальную космическую обсерваторию «Спектр-РГ». В октябре обсерватория достигла рабочей точки — 1,5 млн км от Земли. С помощью обсерватории ученые уже открыли более 300 скоплений галактик. Более того, обсерватория передает на Землю в два раза больше научной информации в сутки, чем ожидали. Обсерватория «Спектр-РГ» построена в НПО им. Лавочкина, включает два телескопа — eROSITA и ART-XC. eROSITA создан Институтом внеземной физики общества им. Макса Планка (Германия), ART-XC разработан Институтом космических исследований РАН и изготовлен совместно с Всероссийским научно-исследовательским институтом экспериментальной физики в Сарове и Центром космических полетов им. Маршалла в Хантсвилле (штат Алабама, США).Цель «Спектра-РГ» — составить за четыре года карту Вселенной, сфотографировав в высоком разрешении все небо в рентгеновском диапазоне. Всего создадут восемь карт, на каждую уйдет по полгода, отмечает РИА «Новости». Самая точная карта, которая совместит в себе восемь обзоров, выйдет к 2025 г.
Новый научный реактор
В 2019 г. в России начали выполнять программу так называемого энергетического пуска уникального ядерного реактора ПИК. Реактор расположен на площадке входящего в Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» Петербургского института ядерной физики им. Константинова в Гатчине.Реактор ПИК — это высокопоточный источник нейтронов, который по ряду показателей является лучшей в мире установкой для изучения вещества на уровне наномасштабов. На проектную мощность реактор выйдет в 2020 г. и станет самым мощным исследовательским нейтронным реактором в мире.
Реактор станет универсальным инструментом для исследований с помощью нейтронного излучения в интересах физики, химии, биологии, геологии, материаловедения и медицины. В дальнейшем ПИК станет основой международного научного нейтронного центра.
«Зеленый» катализатор
На станции структурного материаловедения «КИСИ-Курчатов» ученые определили состав катализатора, наиболее успешно ускоряющего процесс экологически чистого получения энергии из отходов. В работе участвуют ученые Курчатовского института, Института катализа Сибирского отделения РАН и Новосибирского государственного университета.
Катализатор является недорогим, что позволяет широко использовать его в промышленности. Так, сжигание топлива в кипящем слое этого катализатора может стать одним из наиболее успешных способов получения энергии. Безусловным преимуществом является также высокая экологическая безопасность: выбросы токсичных веществ, образующихся при горении топлива, сокращаются до минимума.
Шаг к революции в физике элементарных частиц
Ученые Курчатовского института получили новые доказательства существования так называемых стерильных нейтрино — легчайших элементарных частиц, которые, возможно, являются частицами темной материи — загадочной субстанции, заполнившей Вселенную. Подтверждение наличия в природе стерильных нейтрино произведет революцию в физике элементарных частиц.
Ученые считают, что на долю обычной материи приходится около 5% массы Вселенной, а на темную материю, которую пока удалось обнаружить лишь по косвенным признакам, — более 25%. Остальная масса Вселенной, как полагают ученые, приходится на темную энергию.
Эксперимент «Нейтрино-4» по обнаружению стерильных нейтрино проводят на исследовательском реакторе СМ-3 «Росатома» в Научно-исследовательском институте атомных реакторов (НИИАР, Димитровград, Ульяновская область). В ходе эксперимента удалось получить данные, которые заставляют ученых все больше склоняться к тому, что стерильные нейтрино существуют.Прототип квантового компьютера
В 2019 г. в рамках проекта Фонда перспективных исследований (ФПИ) российские ученые показали так называемый квантовый алгоритм Гровера, который может стать основой для создания сверхбыстрых баз данных, работающих с огромными массивами сведений и способных в считанные мгновения находить в них нужную информацию.Успешный эксперимент проведен на прототипе элементарного квантового сверхпроводникового процессора, который создан в рамках российского проекта по разработке технологии обработки информации на основе сверхпроводниковых кубитов (элементарных ячеек квантового компьютера).
Создание квантового компьютера позволит существенно ускорить процесс компьютерного моделирования и решать недоступные для современных компьютеров задачи в таких областях как квантовая химия, искусственный интеллект и материаловедение, что существенно удешевит и ускорит разработку новых лекарств и материалов.
В России уже создали базовую технологию для развития квантовых вычислений, что обеспечивает российской науке конкурентоспособность в этой области.
В проекте участвуют Московский физико-технический институт (МФТИ), Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Новосибирский государственный технический университет, Московский государственный технический университет им. Баумана, Институт физики твердого тела РАН и предприятие «Росатома» — Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Духова.Уникальные находки в Кремле
В мае ученые Института археологии РАН начали раскопки в Большом Кремлевском сквере в Москве. Цель работ — изучение культурных напластований. Главный научный результат — открытие остатков здания Приказов, органов центрального управления Русского государства XVI-XVII вв. Археологи с высокой степенью вероятности нашли там остатки Разрядного Приказа — органа военного управления Русского царства в XVI-XVII вв.
В пользу этой версии говорит и то, что на месте раскопок в большом количестве найдены предметы военного назначения — арбалетные стрелы, ружейные кремни и свинцовые пули. Кроме того, ученые, возможно, вышли на след большого пожара Москвы, случившегося в 1571 г. во время нашествия монголо-татар.
В 2020 г. археологи продолжат раскопки в Кремле.
Останки соратника Наполеона
Крупный успех ждал российских археологов в Смоленске. В ходе раскопок в центре города ученые нашли останки, принадлежащие, как подтвердила ДНК-экспертиза, одному из ближайших соратников Наполеона — генералу Сезару Шарлю-Этьену Гюдену.
Сезар Шарль-Этьен Гюден (1768-1812) во время войны 1812 г. командовал Третьей дивизией Первого корпуса французской армии, принимал участие в Смоленском сражении. Убит в сражении у Валутиной горы 19 августа 1812 г., пушечное ядро оторвало ему обе ноги. Гюдена сразу перевезли в Смоленск, где Наполеон лично ухаживал за ним. Но Гюден скончался.
Поиски останков Гюдена шли не один десяток лет. Археологическая экспедиция в Смоленске проходит в рамках проекта под патронажем франко-российского форума «Трианонский диалог», основанного по предложению президентов России и Франции Владимира Путина и Эммануэля Макрона. Организаторами экспедиции стали Фонд развития русско-французских исторических инициатив, Российская академия наук и Российское военно-историческое общество. Стороны обсуждают вопрос о перезахоронении останков Гюдена во Франции.Рекорды передачи информации
Ученые из Московского физико-технического института (МФТИ) и инженеры компаний T8 и Corning сделали большой шаг к решению проблемы безлимитной связи — создали систему передачи высокоскоростного сигнала, для работы которой не нужно активное промежуточное усиление. С помощью новой системы удалось передать сведения на расстояние 520 км со скоростью в 200 гигабит в секунду и установить ряд новых рекордов.
Ученые намерены побить свой рекорд и удвоить, а затем и утроить скорость обмена информацией. Подобные системы должны привлечь внимание властей и провайдеров из удаленных регионов.
Новый путь в лечении рака у курильщиков
Некоторые типы злокачественных опухолей в легких можно уничтожать, используя аналоги белковых молекул, которые вырабатываются некоторыми нервными клетками. Ученые из МФТИ и Института биоорганической химии им. академиков Шемякина и Овчинникова РАН показали это на деле.
Ученые изучили свойства белка Lynх1, представляющего собой одну из сигнальных молекул, которыми обмениваются нервные клетки в мозге. Этот белок связывается с так называемыми никотиновыми рецепторами и активирует их, меняя поведение клеток головного мозга, нейронов. Схожие рецепторы, реагирующие на молекулы Lynх1, присутствуют и на других клетках, расположенных в легких и почках человека.
Опыты показали, что белок Lynх1 блокирует действие никотина, не позволяя ему стимулировать развитие злокачественных опухолей. Дальнейшие опыты с Lynх1 и создание более простых и безопасных версий этой молекулы помогут создать лекарство, способное защитить курильщиков от развития рака легких и других опухолей, вызванных курением.
Перспективный материал для батареек
Ученые МГУ им. Ломоносова синтезировали новый материал для натрий-ионных батарей (НИБ). НИБ — более дешевая замена литий-ионным аккумуляторам, за создание которых дали Нобелевскую премию по химии-2019.Развитие технологии литий-ионных аккумуляторов упирается в серьезную проблему — в возможный «потолок» литиевых запасов при нынешнем уровне технологий добычи лития, а также в высокую стоимость сырья. Частичный переход на другой носитель заряда в аккумуляторах — натрий — может помочь решению проблемы.
Созданный химиками МГУ материал обладает значительно более высокой энергоемкостью, чем многие ранее изученные натриевые катодные материалы, а также рядом других преимуществ.
Топ-10 главных событий в науке в 2019 году — Рамблер/новости
Москва, 14 декабря — «Вести. Экономика». Поток новостей показывает каждое научное открытие как необычно важное, отчего бывает сложно выделить самые значимые. Эксперты портала Naked Science выделили 10 самых выдающихся достижений уходящего года. Астероид-снеговик: случайность или закономерность?Фото:Wikimedia Commons
Первого января 2019 года американский космический зонд New Horizons сблизился с Ультима Туле, карликовой планетой в 6,5 миллиарда километров от Солнца (в 43 раза дальше, чем Земля отстоит от Солнца).
Сближение дало необычные результаты. Оказалось, этот объект размерами примерно 32 на 16 километров — контактное двойное тело. Так называют тела, слипшиеся друг с другом в результате столкновения двух астероидов.
Это очень редкий класс тел, и поэтому внешний вид Ультима Туле, по сути, уникален: он напоминает орех кешью.
Открытие породило напряженную научную дискуссию о том, как вообще могло образоваться такое странное «контактное двойное» тело. Дело в том, что при обычном, случайном столкновении двух астероидов, подобных половинкам Ультима Туле, энергия удара была бы такой огромной, что оба тела превратились бы в обломки.
Если бы они и собрались потом гравитацией друг друга в одно целое, то итоговое тело было бы обычным астероидом округлой формы.
Реальный астероид Ультима Туле — «снеговик». Такая форма могла возникнуть, только если оба астероида не столкнулись, а буквально соприкоснулись друг с другом, то есть скорость их встречи была крайне малой.
Одна гипотеза (группы американских ученых) говорит, что эти астероиды по каким-то неясным причинам долго вращались друг вокруг друга по спирали. А потом, потеряв энергию, соприкоснулись на малой скорости.
Вторая гипотеза, объясняющая образование загадочного тела, принадлежит физику Николаю Горькавому. Согласно ей сценарий появления Ультима Туле совсем иной.
При столкновении астероида с меньшими телами они выбивают из него обломки, образуя вокруг планеты обломочное кольцо. Последующие удары по астероиду быстро наращивают массу диска: его обломки «перехватывают» вылетающие с астероида новые обломки. Чем выше его масса, тем больше обломков, выбитых новыми астероидами, он может захватить.
От все новых столкновений старые обломки в диске теряют энергию и скорость, им становится проще «слипаться» при ударах, без разлета после столкновения.
Так в диске начинает формироваться крупный спутник. В дальнейшем он «питается» потоком пыли и камней с поверхности родительского тела, соударения с такими обломками тормозят его, из-за этого орбита спутника астероида снижается, пока он не «сядет» на главное тело, образовав «снеговика».
Вторая гипотеза хороша тем, что описывает не некое уникальное стечение обстоятельств, а универсальный механизм для астероидов разных размеров. Если она верна, зонды и телескопы землян откроют еще не один такой «снеговик» — быть может, уже в ближайшие годы. У людей нашелся неизвестный предок-инкогнито
Новые данные показали, что разные виды людей легко давали жизнеспособные гибриды. Ранее ученые уже выяснили, что все европеоиды несут в себе гены неандертальцев, а монголоиды (и коренные жители Америки) — еще и гены денисовцев.
Согласно работе 2019 года часть человечества несет в своих генах следы скрещивания еще с четвертым видом людей — причем пока не понятно, кто эти граждане, где и когда они жили.
Генетики могут сказать лишь то, что они до некоторой степени родственны и денисовцам, и неандертальцам. Гены их обнаружили в ДНК жителей Юго-Восточной Азии и Океании. Homo пересекали море уже в глубокой древности
Homo luzonensis. Фото:Wikimedia Commons
Список антропологических открытий дополнил и целый новый вид людей — Homo luzonensis (человек лусонский). Сами фрагменты его скелета были найдены на крупном филиппинском острове еще в 2007 году, но их научный анализ завершили только сейчас.
Новый собрат по человеческому роду был невысоким — примерно как современные африканские пигмеи. Его черепная коробка была много меньше нашей, хотя, по всей видимости, он умел использовать каменные орудия. Останки его датированы более чем 50 тысячами лет назад.
Необычно в открытии то, что Лусон даже в ледниковом периоде был отделен от Азиатского континента морем, причем глубокими морскими проливами с сильными течениями. Согласно современным экспериментам их можно преодолеть только на плотах с веслами: вплавь сделать это группе приматов нереалистично.
Получается, уже более 50 тысяч лет назад относительно примитивные предки человека умели преодолевать солидные водные преграды, делать плоты, весла и осуществлять простейшую навигацию в море. Это свидетельство весьма высокого уровня умственного развития. Первый снимок силуэта черной дыры
Силуэт черной дыры M87. Фото:Wikimedia Commons
2019 год принес нам и первый снимок силуэта черной дыры. К сожалению, множество СМИ описали его как «снимок черной дыры», что технически неверно. Черная дыра М87, окрестности которой снимали астрономы, лежит слишком далеко от нас, чтобы можно было говорить о получении ее снимка.
Она находится в другой галактике, и свет из ее окрестностей шел до Земли 55 миллионов лет. К тому же она полностью поглощает все падающие на нее фотоны, из-за чего увидеть ее трудно. Поэтому сделать ее фото мы пока не можем, как и не можем сделать снимок черного котенка в абсолютно темной комнате.
На самом деле, Event Horizon Telescope (Телескоп горизонта событий) — группа из 11 согласованных радиотелескопов, разбросанных от Антарктиды (South Pole Telescope на полярной станции) до Северного полушария — получил снимок силуэта черной дыры на фоне ее раскаленного «обеда».
Гравитация черной дыры «подтягивает» к ней газ и пыль из окружающего пространства, но сразу провалиться в черную дыру эта материя не может.
Она образует аккреционный диск, в котором газ и пыль вращаются, тормозясь друг о друга, после чего скорость их частиц снижается достаточно, чтобы они упали в черную дыру. Диск этот раскален как минимум до тысяч градусов, поэтому он излучает — и именно это излучение уловил Event Horizon Telescope.
Черная дыра за счет своей мощной гравитации искажает свет аккреционного диска. Поэтому половина «кольца» вокруг черной дыры на знаменитом снимке тусклее, а половина — ярче. Гравитация М87 замедлила половину фотонов от бублика раскаленной материи вокруг этой самой черной дыры, отчего половина эта кажется нам тусклой.
М87 вращается со скоростью в 90% от максимально возможной для любого объекта (ограничение скорости света для внешних частей объекта), и это довольно необычно. Очевидно, черная дыра массой в 6,5 миллиарда Солнц поглощает много материи.
Снимок ее силуэта — а равно и других подобных объектов — может иметь большое значение для изучения черных дыр вообще. А тема эта для науки весьма важна. Судя по данным последних лет, каждая галактика формируется вокруг своей сверхмассивной черной дыры в центре, подобной дыре М87.
Между тем без галактик не состоялось бы и формирование звездных систем, в одной из которых живем мы. Стоит лучше изучить тела, которым мы, по сути, обязаны своим существованием. Люди победили неандертальцев луком и стрелами?
Осенью 2019 года в Nature Ecology&Evolution вышла статья об открытии первых наконечников метательного оружия в Европе.
Скорее всего, ими оснащали стрелы для лука — вот только возраст этой части стрелы, найденной в пещере Лошадиная Голова в Италии, составил 40-45 тысяч лет. Именно тогда человек современного типа попал в Европу, где за считаные тысячи лет вытеснил неандертальцев.
Следует отметить, что у неандертальцев никаких следов лука нет. Да, некоторые находки их орудий похожи на копьеметалки для метательных копий, но скорость «стрельбы» у такого оружия много меньше, чем у лука.
Новые находки показывают, что прибывшие в Европу 45 тысяч лет назад Homo sapiens в военно-техническом смысле могли иметь заметные преимущества над местным населением. Не исключено, что это объясняет последующий быстрый закат неандертальцев.
Подробнее почитать о том, как появление лука в руках Homo sapiens могло повлиять на его победу над остальными видами людей, можно в материале Naked Science. Первая межзвездная комета в истории — и, возможно, последнее крупное открытие астрономов-любителей
Комета Борисова. Фото:Wikimedia CommonsДостаточно редко крупнейшие открытия года приходят именно из России. Но в 2019 году это случилось. Астроном-любитель Геннадий Борисов, инженер из Крымской астрофизической обсерватории, в августе открыл комету 2I/Borisov — первую межзвездную комету, зарегистрированную в истории астрономии.
Интересно, что открытие он сделал на 65-сантиметровом телескопе, который построил сам. Это уникальный случай в истории современной астрономии: еще никогда столь крупное открытие не делалось любителем, на собранном им же телескопе.
Понять, что это не одна из комет Солнечной системы, помогли ее орбита и направление движения. Скорость 2I/Borisov относительно Солнца — порядка 30 км/с, то есть значительно больше, чем скорость покидания Солнечной системы (третья космическая скорость).
Поэтому надолго у нас межзвездный гость не задержится. Седьмого декабря она уже прошла точку наибольшего сближения с нашей звездой и теперь удаляется от нее.
Тело кометы покрыто комой, частицами, испаряющимся с ее поверхности под действием излучения Солнца. Поэтому размер ядра этой кометы установить трудно: оно может иметь диаметр от двух до 16 километров.
К сожалению, комета движется слишком быстро, исследовать ее зондом не получится — существующие земные носители не позволят быстро набрать ту же скорость, что и у межзвездной кометы.
На сегодня параметры гостя из другой планетной системы кажутся близкими к тем, что имеют «обычные» кометы. В ее спектре есть следы моноциана (CN, образуется на кометах при распаде синильной кислоты под действием солнечного ультрафиолета), а также паров воды. Это типичные для комет соединения.
Тем не менее даже отсутствие необычностей у тела столь необычного происхождения — уже значимая, с научной точки зрения, информация. Если кометы других систем похожи на наши, значит, механизмы образования кометных компонентов систем у разных звезд в целом похожи.
Это не самый тривиальный вывод, если учесть, что планеты у других звезд, как стало ясно в последние десять лет, зачастую не похожи на те, что мы видим в Солнечной системе. Вакцина от лихорадки Эбола подтвердила свою эффективность
Впервые получила официальное одобрение вакцина от лихорадки Эбола. Это одно из наиболее опасных вирусных заболеваний современности.
Только во время вспышки 2014-2015 годов от нее умерло 11 323 человека. В июле 2019 года Всемирная организация здравоохранения провозгласила международной чрезвычайной ситуацией еще одну вспышку лихорадки Эбола — меньшего масштаба, в Конго.Вакцину от нее создать сложно вдвойне. Сам возбудитель, вирус Эбола, трудно получить в ослабленной форме, поэтому «тренировать» иммунитет против него надо каким-то другим вирусом.
Чтобы добиться успеха, канадские ученые взяли вирус везикулярного стоматита — заболевания скота, неопасного для человека. Они заменили один из генов вируса, P03522, на ген P87666, взятый от вируса Эбола. Этот ген кодирует белок во внешней оболочке вируса.
Генетически модифицированные вирусы везикулярного стоматита стали нести «визитную карточку» вируса Эбола. При вакцинации вирус стоматита пытался атаковать организм человека, но, будучи неадаптированным к нему, всегда проигрывал.
Зато клетки иммунной системы вакцинированного учились распознавать и атаковать вирусы Эбола.
Однако создание этой вакцины (она называется Ervebo) было только началом пути. Чтобы кто-то допустил ее к использованию на людях, нужны обширные эксперименты. Провести их этически невозможно: никто не даст заражать людей опаснейшим вирусом ради испытаний вакцины.
Поэтому ее пришлось опробовать во время вспышки эпидемии в районе Киву (Конго) на всех желающих. В силу того, что шансы умереть после заражения вирусом составляют 50%, желающих нашлось немало.
В результате осенью 2019 года Европейское медицинское агентство, наконец, рекомендовало принять вакцину Ervebo как официально одобренную для вакцинации от лихорадки Эбола. Теперь она может использоваться для борьбы с болезнью не экспериментально, а на самом широком масштабе.
Да, у нее есть недостатки: в 2,5% случаев она пока не срабатывает, не формирует достаточно мощный иммунитет, то есть не предотвращает заражение вакцинированных.
Как и со многими другими вакцинами, она дает легкие побочные эффекты в первые дни после вакцинации. Тем не менее это первая принятая вакцина против болезни, ранее не имевшей эффективного средства профилактики и лечения. Первое слияние нейтронной звезды и черной дыры.
В августе 2019 года ученые, работающие с гравитационным интерферометром LIGO, заявили о регистрации гравитационных волн от необычного события.
Чтобы породить сильные гравитационные волны, нужно быстрое перемещение друг относительно друга двух компактных объектов большой массы.
В этот раз исследователи обнаружили слияние тел около 5,0 и около 2,5 массы Солнца. Первый компактный объект может быть только черной дырой: обычная звезда недостаточно компактна, чтобы породить такой сигнал, а нейтронная звезда просто не может быть такой большой массы.
А вот второе тело в этом слиянии, массой около 2,5 солнечных, — почти наверняка нейтронная звезда, объект диаметром в 25 километров. Для сравнения, Солнце имеет 1,4 миллиона километров в диаметре, то есть плотность нейтронной звезды по земным меркам просто фантастическая.
Событие случилось очень далеко от нас: гравиволны от него шли до Земли 900 миллионов лет. Это расстояние так огромно, что обычные способы фиксации таких небесных тел, как нейтронная звезда и черная дыра, там просто не сработали бы.
LIGO в очередной раз показала, что наблюдения за гравитационными волнами способны поставлять данные, в принципе недоступные из иных источников. Марс: море глубиной в четыре километра?
Фото:NASA
26 ноября 2018 года на поверхность Марса успешно сел несамоходный посадочный аппарат Insight.
Основная миссия аппарата — бурение на пять метров в глубину — пока провалилась (уже на 35 сантиметрах бур «застрял»), как и все попытки бурения на Марсе глубже 7,5 сантиметра.
В то же время Insight получил большой утешительный приз. По утекшим в прессу предварительным данным, он магнитометрическими приборами обнаружил под поверхностью Марса, в районе высадки, слой электропроводящего материала толщиной в четыре километра.
Красная планета не имеет активной геологии, и единственный предложенный на сегодня кандидат на такой электропроводящий слой — вода с растворенными в ней солями.
Если данные подтвердятся, то Insight открыл довольно глубокое подповерхностное море. Именно такого названия заслуживает водоем с толщей воды в четыре километра. Подобные места давно считаются одними из лучших кандидатов для обитания простейшей жизни.
Похожие крупные озера в Антарктиде (озеро Восток) содержат микроорганизмы, несмотря на то, что сами эти водоемы скрыты под толщей льда многие миллионы лет. Марсианский кислород: жизнь или неизвестный химический процесс?
Но и это не единственная крупная «марсианская» новость. Ученые, работающие для NASA, установили, что количество кислорода у поверхности Красной планеты заметно меняется на протяжении года. Весной его уровень резко растет и остается таковым все лето. Зимой же, напротив, резко падает.Готовых объяснений этому факту нет. На сегодня не известны неорганические химические процессы, которые позволяли бы — в безводных условиях — резко повышать уровень кислорода в теплое время года и понижать его в холодное.
Ученые пытаются предположить гипотетические пути для таких процессов, но работа эта непростая. Обычно при нагреве кислород не выделяется, а, напротив, эффективнее связывается, окисляя контактирующие с ним вещества.
Теоретически объяснением происходящего может быть и жизнь. Да, на Марсе нет растительности земного типа, но это не значит, что живые организмы — если они там есть — не могут быть источником кислородных колебаний в атмосфере.
На Земле есть две группы микроорганизмов, способных производить небольшие количества кислорода без фотосинтеза. Во-первых, это бактерии, способные разлагать перхлораты для получения энергии.
В марсианском грунте довольно много перхлората (по земным меркам его там рекордно много), и в принципе их разложение — доступный источник О2.
Во-вторых, на Земле не так давно были открыты бактерии-метанотрофы, способные разлагать метан для получения нужной им энергии. Как известно из данных Curiosity, на Марсе есть источник метана неизвестного происхождения (там тоже нельзя исключить биологическую версию).
Можно предположить, что для окисления метана кислородом в бедной кислородом среде такие бактерии производят свой собственный кислород из окислов азота (те тоже встречаются в марсианском грунте).
Положительное отличие биологического объяснения колебаний уровня кислорода в марсианской атмосфере — то, что ею легко объяснить сезонные колебания в количестве этого газа. И бактерии, разлагающие перхлораты, и бактерии, разлагающие метан «своим» кислородом, нуждаются в относительно высокой температуре, то есть в теплое время года они, естественно, намного активнее, чем в холодное.
На сегодня окончательных выводов нет — и вряд ли они будут сделаны в обозримом будущем. Найти и «перхлоратные», и метаноокисляющие микробы непросто: даже на Земле обе эти группы были открыты совсем недавно, уже в XXI веке, благо живут в труднодоступных условиях.
На Марсе микроорганизмы не могут обитать на поверхности, где слишком холодно и сухо. Нужная им для выживания глубина начинается от одного-двух метров. Если они там и есть — найти их может только глубокое бурение.
Как мы уже писали, самое глубокое бурение на Марсе пока ушло на 35 сантиметров. Кроме того, обычный автомат просто не обладает возможностями для выявления таких «хорошо прячущихся» форм жизни.
Поэтому до изучения Марса в ходе пилотируемых экспедиций однозначное решение загадки марсианского кислорода маловероятно.
Список десяти по-настоящему интересных открытий года отражает некоторые очевидные тенденции современной науки. Быстрее всего она развивается там, где у нее недавно появились новые приборы и методы, — то есть в сфере астрономии, исследовании космоса и других планет зондами, а также в областях, связанных с генетикой.
Всплеск новостей антропологии в этом году — скорее отражение удачи конкретных антропологов, описавших останки людей нового вида, а равно и наконечники метательных орудий.
К сожалению, другие отрасли науки таких ярких результатов в этом году не показали — ни физика частиц, ни поиск темной материи, ни целый ряд других направлений. Быть может, им повезет в следующем году?