Физики проверяют сообщение об открытии пятого взаимодействия во Вселенной


Аттила Кразнахоркай
Аттила Кразнахоркай.

Физики предполагают, что экспериментально открыли пятое взаимодействие. Если их выводы подтвердятся, в науке произойдёт сенсация мирового масштаба, возможно, более значительная, чем открытие гравитационных волн.

Сегодня известны четыре фундаментальные силы, действующие в нашем мире: гравитационная и электромагнитная силы на макроуровне, сильное и слабое взаимодействия наблюдаются на уровне элементарных частиц. Физикам пока хватает этих четырёх сил, чтобы объяснить всё вокруг. Беспокоит только то, что видимая материя составляет не более 5% всей материи Вселенной, остальная же скрыта от наших органов чувств. Учёные называют эту неощутимую нами часть Вселенной — тёмной материей и тёмной энергией.

Считается, что единственная сила, которая воздействует на тёмную материю, — это гравитация, но безусловных следов этого взаимодействия пока не найдено. Отсутствие взаимодействия с тёмной материей не смущает учёных, они продолжают его искать и потенциально готовы к открытиям, в том числе — к открытию нового фундаментального взаимодействия. (далее…)

Тягучая тёмная материя могла замедлять расширение Вселенной


Странная тёмная материя могла замедлять расширение Вселенной
Странная тёмная материя могла замедлять расширение Вселенной.

Странная тягучая форма тёмной материи, которая составляет большую часть материи Вселенной, могла оказывать замедляющий эффект на её ранней эволюции — и это может помочь обнаружить волны от Большого взрыва.

Тёмная материя — это загадочная субстанция, составляющая 80 процентов материи Вселенной, но она взаимодействует с обычной материей только посредством гравитации. Самым популярным кандидатом на эту форму материи является вимп — слабовзаимодействующая массивная частица. Но десятилетия поисков этой частицы прошли впустую. Вимп также мог бы указать на некоторые объекты, которые мы не видим во Вселенной, такие как рой мини-галактик вокруг Млечного Пути. (далее…)

Обнаружена сверхскоростная двойная звезда


Расположение сверхскоростной широкой двойной системы PB3877 относительно Солнца.
Расположение сверхскоростной широкой двойной системы PB3877 относительно Солнца.

Исследователи из университета Эрлангена — Нюрнберга (нем. Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg) обнаружили двойную звезду, которая движется практически со скоростью убегания из галактики. На данный момент в Млечном пути найдены около двадцати сверхскоростных убегающих звёзд, но все они одиночные. PB3877 — первая широкая двойная система, двигающаяся с такой высокой скоростью.

Широкими называют системы, в которых звёзды располагаются настолько далеко друг от друга, чтобы отсутствовал обмен массой, и развитие небесных тел было практически независимым. Некоторые учёные называют условной границей расстояние в 50 а. е. Статья о сверхскоростной PB3877 опубликована в журнале Astrophysical Journal Letters.

Исследователи, в сотрудничестве с учёными из Калифорнийского технологического института (California Institute of Technology, Caltech), показали, что двойная звезда не могла быть выброшена из центра галактики сверхмассивной чёрной дырой. Однако на данный момент неизвестен другой механизм, способный придать такое ускорение широкой двойной системе, не разрывая её. Учёные предполагают, что звезда может быть гостьей из другой галактики.
(далее…)

15 лет работы МКС: научные итоги


Международная космическая станция
Международная космическая станция. Снимок выполнен с корабля «Союз ТМА-20» Паоло Несполи 23 мая 2011 года.

В ушедшем году Международная космическая станция отпраздновала 15-летие с начала работы первого долговременного экипажа. Без преувеличения, запуск и эксплуатация МКС стали важнейшей вехой в истории освоения космоса, а сама станция превратилась в главный форпост человеческой цивилизации за пределами родной планеты. За эти годы на МКС было проведено множество научных исследований, затрагивающих самые различные дисциплины: от микробиологии до метеорологии, от медицины до фундаментальной физики. Расскажем об избранных научных работах, проведённых за эти годы на станции, в контексте применения их результатов на Земле и в космосе.

Хрупкость человеческого тела

Если человечество собирается когда-нибудь колонизировать другие планеты, например, Марс, оно должно быть готово к трудностям длительного перелёта и к необычным условиям, с которыми организм столкнётся во время межпланетного путешествия. Одна из самых очевидных сложностей — пребывание человеческого тела в невесомости в течение многих месяцев. (далее…)

Астрофизика и дальний космос за год


Новые рубежи. Автор — Геннадий «Странник» Пашков. Источник — http://2061.su
Новые рубежи. Автор — Геннадий «Странник» Пашков. Источник — http://2061.su.

Говоря об освоении космоса, сегодня чаще всего имеют в виду ближний космос, орбиту Земли, Луну, планеты Солнечной системы. Пока ещё и в этих рубежах мы, люди, мало что можем. Только-только забрезжила на горизонте реальная возможность построить лунную станцию, полететь на Марс, начать добычу чего-нибудь полезного на астероидах. Созданный людьми аппарат (зонд «Вояджер-1») впервые покинул границы Солнечной системы лишь два года назад. Сложно сказать, когда полёты хотя бы на Луну станут чем-то если не совсем обыденным, то хотя бы сравнимым по уровню сложности и затрат с нынешними запусками спутников связи и геолокации. Однако наука давно и всерьёз смотрит дальше, в дальние пределы Вселенной, и глубже — раскрывая её устройство, её структуру, её суть. И это не простое любопытство учёных (хотя и оно тоже, без него никак), но и понимание, что когда-то нам и эти знания, как ни фантастично звучит это пока, могут пригодиться в самом что ни на есть утилитарном смысле. Люди ещё будут летать в другие галактики и использовать топливо звёзд.

Редакция сайта «XX2 ВЕК» представляет десять наиболее интересных событий в области астрофизики и исследований дальнего космоса, произошедших за последний год (с небольшим). (далее…)

Как помочь учёным, ничего не делая


Скринсейвер с визуализацией расшифровки сигнала SETI@home
Скринсейвер с визуализацией расшифровки сигнала SETI@home.

Среди наших читателей наверняка нашлось бы много желающих поддержать важные исследования, если бы они знали, что иногда для этого нужен только компьютер и подключение к интернету. Рассказываем, как помочь науке бездействием.

В 2014 году в Оксфордский словарь, наконец, внесли термин «гражданская наука» (citizen science), так называют привлечение любителей к научным исследованиям. Явление зародилось ещё тогда, когда «профессиональных» учёных не существовало, но особенно популярным этот метод стал после появления интернета: исследователи просят добровольцев помочь со сбором и обработкой данных, а самую сложную часть работы берут на себя. Обычно от волонтёров ждут активных действий: нужно наблюдать за птицами или растениями, отмечать на фотографиях астероиды или распознавать изображения. Но иногда всё, чего не хватает учёным, — мощные компьютеры. И тогда на помощь приходят тысячи добровольцев с домашними ПК, ноутбуками и смартфонами. Они устанавливают специальные программы, и их компьютеры в моменты простоя принимаются решать важные научные задачи. Такие распределённые вычисления называются добровольными (volunteer computing).

Большинство проектов распределённых вычислений работают на платформе BOINC, разработанной университетом Беркли. Когда-то она была создана для собственной успешной программы университета — SETI@home — но позже разработчики сделали её доступной для всех. Добровольные вычисления оказались очень удачным инструментом — некоторым сетям удавалось по мощности приблизиться к суперкомпьютерам. Желающих применить этот инструмент для решения тех или иных задач нашлось очень много. Сейчас на просторах сети можно обнаружить больше сотни таких проектов, и в этой статье мы расскажем о самых интересных из них. Если вы захотите помочь науке — достаточно загрузить программу-клиент и зарегистрироваться, остальное компьютер сделает сам. (далее…)

Предложена модель Вселенной без Большого взрыва


Расширение Вселенной
Схематическое изображение расширения Вселенной за время её существования, согласно принятой в  настоящее время модели.

Вселенная, возможно, существовала всегда — это следует из новой гравитационной модели, которая использует квантовые поправки для соответствия результатам эйнштейновской общей теории относительности. Эта модель также даёт объяснение тёмной материи и тёмной энергии, разом решая сразу несколько проблем современной физики.

В настоящее время считается, что возраст Вселенной в соответствии со общей теорией относительности (ОТО) составляет 13,8 млрд лет. Предполагается, что в начальный момент времени всё вещество было сосредоточено в точке с бесконечной плотностью — сингулярности. После того, как эта точка начала расширяться, то есть с момента Большого взрыва, и начинается история жизни Вселенной.

Несмотря на то, что существование сингулярности Большого взрыва прямо и неизбежно следует из ОТО, отдельные учёные рассматривают её как проблемный аспект теории, поскольку математика может объяснить лишь то, что происходило после — но не до сингулярности.

Ахмед Фараг Али (Ahmed Farag Ali) из Университета Бенха, Египет, и его коллега Шаурья Дас (Saurya Das) из Университета Летбриджа, Канада, в своей работе показали, как сингулярность Большого взрыва может быть устранена в рамках созданной ими новой модели. Согласно предложенной теории, наша Вселенная не имеет ни начала, ни конца. (далее…)

Обнаруженное излучение способно объяснить природу тёмной материи


Галактика Андромеды
Галактика Андромеды.

Открытие, совершённое группой физиков из Нидерландов, Украины и Швейцарии, может пролить свет на загадку тёмной материи. Обнаруженное ими космическое излучение укладывается в рамки гипотезы, согласно которой основу тёмной материи составляют стерильные нейтрино — элементарные частицы, существование которых не доказано, но вполне возможно.

Существование тёмной материи — вещества, обладающего массой, но при этом не взаимодействующего со светом, — практически необходимо для объяснения ряда астрофизических феноменов. Многочисленные наблюдения показывают, что галактики помимо видимых объектов содержат невидимое вещество огромной массы. Количественные оценки для тёмной материи сделаны по результатам измерения скоростей вращения галактик и гравитационным искажениям световых лучей. (далее…)

LUX-Zeplin: новый детектор для поиска темной материи


Устройство LZ-детектора.
Устройство LZ-детектора.

Отдел Науки Министерства Энергетики США и Национальный Научный Фонд недавно дали «добро» на проведение эксперимента LUX-Zeplin (LZ), — который, как предполагается, будет одним из основных в процессе поиска темной материи.

По словам профессора физики Даниэля Маккинзи, новое устройство LZ будет самым чувствительным детектором в мире и, как надеются ученые, серьезно увеличит эффективность существующей технологии LUX (Large Underground Xenon).

Темная материя — это нечто, что нельзя увидеть или почувствовать, однако же, ее существование, по мнению ученых, может лежать в основе многих процессов, происходящих во Вселенной, в том числе конструктивной целостности галактик. (далее…)

|

Запуск космического телескопа «Евклид» для исследования тёмной материи


Примерно так будет выглядеть Euclid Space Telescope
Примерно так будет выглядеть Euclid Space Telescope. Фото — ESA.

Материя, с которой человек более или менее знаком, от атомов элементов периодической таблицы до фотонов и даже недавно открытого бозона Хиггса — лишь малая часть всей материи, составляющей Вселенную. Большую же её часть, около 85%, составляет неведомое нечто, именуемое темной материей.

Тёмная материя состоит из частиц неизвестного типа и не взаимодействует со светом (и вообще электромагнитным излучением, из-за чего, собственно, её чрезвычайно сложно наблюдать). Однако известно, что со «светящимся» (барионным) веществом она может взаимодействовать по меньшей мере посредством гравитации. Именно гигантские массы тёмной материи притягивают друг к другу галактики, не давая им разлетаться быстрее, чем они это делают сейчас.

Помимо тёмной материи предположительно существует тёмная энергия. Это понятие, введённое в космологию для объяснения расширяющейся Вселенной: ведь если большая часть материи, тёмная материя, притягивает галактики друг к другу, но они всё равно разлетаются, что-то очень мощное должно заставлять их делать это.

Пока существует два альтернативных понимания того, что такое тёмная энергия:

  • тёмная энергия есть космологическая константа — неизменная энергетическая плотность, равномерно заполняющая пространство Вселенной (т.е. постулируется ненулевая энергия и давление вакуума; иными словами, в этой модели тёмная энергия есть просто некая стоимость существования пространства: где есть пространство — есть ненулевая энергия);
  • тёмная энергия есть некая квинтэссенция — динамическое поле, энергетическая плотность которого может меняться в пространстве и времени.

К настоящему времени (2014 год) все известные надёжные наблюдательные данные не противоречат первой гипотезе, так что она принимается в космологии как стандартная. Окончательный выбор между двумя вариантами требует высокоточных измерений скорости расширения Вселенной, чтобы понять, как эта скорость изменяется со временем.

Телескоп «Евклид», который Европейское космическое агентство (ESA) должно подготовить к запуску к 2020 году, как раз должен заняться наблюдениями, которые должны будут ответить на множество вопросов о тёмной материи и тёмной энергии. Но как наблюдать за явлениями, которые нельзя увидеть глазом или измерить в инфракрасном диапазоне? Их можно вычислять по их взаимодействию с тем, что мы можем увидеть. Например, галактики и облака межзвёздного газа имеют определённую форму не просто так, а потому, что их форма обусловлена гравитационным взаимодействием в том числе и с тёмной материей. А скорость разбегания галактик обусловлена тёмной энергией. Именно за такими вещами и станет наблюдать телескоп «Евклид» на пятнадцати тысячах квадратных градусах звёздного неба (полная площадь небесной сферы составляет около 41253 квадратных градусов).

«Евклид» измерит точные местоположения приблизительно двух миллиардов галактик, которые находятся на расстоянии приблизительно 10 миллиардов световых лет от Земли.

Ведущую роль в проектировке и обслуживании «Евклида», а также в интерпретации полученных им результатов будут играть британские учёные. Великобритания планирует производство оптической цифровой камеры для телескопа — одной из самых больших из всех, что предназначены для исследования космоса.

Инструмент будет делать снимки неба, более чем в 100 раз превосходящие по размеру изображения, которые способен получать телескоп «Хаббл». Это минимизирует необходимость «сшивания» и компоновки изображений, что позволит видеть общую картину ясно и четко.