Цитата. "В жизни нет ничего, чего стоило бы бояться, только то, что нужно понять. Сейчас время понять больше, чтобы мы могли меньше бояться." (с) Мария Кюри

#цитата

Новости науки. Одной из главных загадок современной космологии является происхождение "тёмного вещества" - гипотетической материи, масса которой составляет 85% от массы всего вещества вселенной. Согласно общепринятой гипотезе тёмная материя это пока что неизвестный вид частиц, который взаимодействует с остальной материей только гравитационно, а потому не может быть обнаружен с помощью электромагнитного излучения. Мы знаем, что тёмная материя существует, так как она оказывает существенное влияние на поведение структур вселенной на крупных масштабах - вращение и взаимодействие галактик. Однако, все попытки обнаружить эти частицы или разобраться в том, что они собой представляют, пока что были бесплодными.

Некоторые космологи пытаются построить альтернативные модели и объяснить тёмное вещество без привлечения новых частиц. Это было бы замечательно, ведь ломать уже существующую картину мира гораздо болезненнее. Ещё в семидесятые годы Стивен Хокинг выдвинул идею, что тёмным веществом могут быть просто-напросто неактивные черные дыры, которые мы не можем обнаружить. Но для этого черных дыр во вселенной должно быть гораздо больше, чем могло образоваться при коллапсе звёзд за время существования вселенной.

И здесь в игру вступают так называемые первичные черные дыры - гипотетические объекты, которые образовались сразу после Большого Взрыва, благодаря случайным флуктуациям плотности первичного вещества вселенной. Их может быть гораздо больше, чем "обычных" черных дыр, и они могут обладать массами в широком диапазоне. Проблема лишь в том, что до сих пор первичные черные дыры не были обнаружены экспериментально.

Оригинальная гипотеза Хокинга не привлекла большого внимания, потому что ему не удалось представить полной модели образования первичных черных дыр и их распределения во вселенной. Но то, что не получилось у Хокинга, делают современные исследователи. Они построили свою непротиворечивую модель, которая позволяет описать всю тёмную материю вселенной с помощью первичных черных дыр.

Такой подход может полностью поменять наш взгляд на эволюцию галактик. Сегодня считается, что сверхмассивные черные дыры, присутствующие в центре большинства галактик, образовались уже после самих галактик. С этой теорией есть проблема - мы не понимаем, как эти исполинские объекты могли набрать такую колоссальную массу за время жизни вселенной. Новый же подход предполагает, что сами галактики образовались вокруг тех самых первичных черных дыр, которые на тот момент уже обладали порядочной массой и могли стать зародышами сегодняшних сверхмассивных черных дыр.

Дело остаётся за малым - найти первичные черные дыры экспериментально. К счастью, считается, что новый телескоп имени Джеймса Уэбба будет на это способен. Может быть тогда мы наконец выясним, что представляет собой тёмное вещество.

Статья с новой моделью опубликована в The Astrophysical Journal 25 февраля 2022 года.

#news

APOD. Просто красивое фото солнечного затмения 21 августа 2017 года, сделанное американским астрофотографом Джоном Кармайклом с борта самолёта. Распространено мнение, что это самая выдающаяся фотография затмения в истории (а как думаешь ты, пиши в комментариях! :).

Фото сделано через иллюминатор самолёта, следующего самым обычным коммерческим рейсом. Кармайклу пришлось немало потрудиться, чтобы найти рейс, траектория которого пересекается с тенью затмения. И даже тогда вероятность неудачи была огромной, ведь даже при стационарном наблюдении затмение длится лишь несколько минут. Тем не менее, всё удалось. Внизу протекает американская река Снейк.

Более подробно об истории фотографии интересующиеся могут почитать вот тут (англ.) - тыц.

#apod

Явление. Все тела в природе стремятся занять состояние с наименьшей энергией. Иногда это порождает достаточно интересные и неинтуитивные явления. Например, капельку жидкости можно заставить самостоятельно двигаться по поверхности даже против силы тяжести! Для этого на поверхности с помощью специальной техники создаётся градиент смачиваемости. Тогда капелька, помещённая в область с низкой смачиваемостью, может начать перемещаться в область высокой смачиваемости.

Откуда она берёт энергию на это движение? Единственный возможный источник - потенциальная энергия взаимодействия с поверхностью. Перемещаясь в область высокой смачиваемости, капля отдаёт свою потенциальную энергию взаимодействия с поверхностью (её становится сложнее отодрать от пластинки) и за счет этого может увеличить потенциальную энергию в гравитационном поле (подняться вверх).

Более подробно о методе получения таких поверхностей по ссылке (англ.) - тыц.

#effect

История науки. Издревле человечество составляет каталоги звёзд - списки видимых небесных объектов, их координат на небе, яркости и т.п. За небом следили не только из праздного интереса, это было важно для измерения времени, определения сезонов года, жизненно важных для сельского хозяйства.

Считается, что первый каталог звёзд составил грек Гиппарх ещё в 129 году до новой эры. Доподлинно неизвестно, сколько объектов он содержал, так как каталог был утерян при пожаре в Александрийской Библиотеке.

После заката эллинистического мира центр мировой астрономии переместился к арабам, которые составили ряд собственных каталогов (вероятно, базирующихся на гиппарховском), а в эпоху Возрождения эстафета перешла к европейским астрономам.

Сегодня используется множество каталогов небесных объектов, а самая первая космическая астрометрическая обсерватория, запущенная в 1989 году и собравшая данные о миллионах небесных тел, носила имя Гиппарх в честь великого грека.

#scihistory

Кристаллы. Куприт, минерал оксида меди, обычно не образует таких сложных форм. Куприты растут там, где месторождения меди соприкасаются с воздухом, и металл имеет возможность медленно окисляться. Данный образец, по-видимому, образовался несколько иначе - при протекании лавы около богатой медью породы, что и обусловило его форму, напоминающую скопление зданий. Кристаллы купритов обычно достаточно маленькие - эта фотография сделана с двадцатикратным увеличением.

#crystal

Изображение. Эксперименты по созданию нейроинтерфейсов идут полным ходом. На данном изображении девочка играет в видеоигру, используя для этого только мозговую активность. Цель экспериментов, проводимых в Женевском Университете, - понять и научиться лечить синдром дефицита внимания, при котором человек не способен долгое время сосредотачиваться на конкретной задаче.

Было обнаружено, что амплитуда альфа-ритмов мозга изменяется в зависимости от того, находится человек в состоянии сосредоточенности или низкой концентрации. В игре пациент должен управлять движением космического кораблика, а система сенсоров постоянно регистрирует его мозговую активность. Как только альфа-ритм показывает, что человек теряет концентрацию, кораблик на экране останавливается. Такой механизм обратной связи, как показали эксперименты, позволяет со временем перенастроить мозг и уменьшить симптомы дефицита внимания.

#scimage

Новости науки. Общая теория относительности (ОТО) - теория гравитации Эйнштейна - является одной из самых успешных научных теорий. Она объясняет почти все явления, которые мы наблюдаем во вселенной на больших масштабах. Однако, есть вещи, которые и она объяснить не может. Так, известно, что вселенная расширяется с ускорением. Это ускоренное расширение не находит интерпретации в рамках ОТО. Наиболее распространённой гипотезой считается существование некой "тёмной энергии", присущей самому пространству на квантовом уровне, которая и "расталкивает" вселенную. С построением теории тёмной энергии возникает множество сложностей. В частности, очень трудно объяснить, почему и как она может быть настолько большой, чтобы дать наблюдаемую величину ускорения вселенной.

Но теория относительности не высечена в камне. До сих пор предпринимается множество попыток её модифицировать, чтобы объяснить ещё не объяснённые явления. В рамках ряда таких модификаций предполагается, что никакой тёмной энергии на самом дел нет, а вселенная ускоряется благодаря какому-то ещё не известному свойству гравитации. Её часто называют "тёмной гравитацией". Строить такие модели можно сколько угодно, но пока не будет найдено способа проверить их экспериментально, цена им не велика.

Гравитация очень слабая сила, и наиболее сильно гравитационные явления проявляют себя только в самых высокоэнергетических процессах - слиянии черных дыр или нейтронных звёзд. Вот тут и появляется возможность проверить предсказания ОТО. Физики из Италии и Испании сумели построить модель слияния двух нейтронных звёзд в рамках одной из модифицированных версий ОТО, которая включает "тёмную гравитацию". Благодаря симуляциям, ученые теперь способны сравнить предсказания новой модели и стандартной ОТО. Уже имеющиеся данные о слияниях нейтронных звёзд, полученные с помощью гравитационно-волновых детекторов, хорошо укладываются как в новую модель, так и в стандартную. К сожалению, пока что детекторам не хватает чувствительности, чтобы уловить небольшие различия в предсказанных сигналах. Возможно, с введением в строй гравитационных детекторов следующего поколения, ситуация изменится, и мы сможем наконец пролить свет на загадку тёмной энергии.

Статья опубликована в Physical Review Letters 2 марта 2022 года, а с полным текстом статьи можно ознакомиться по ссылке - тыц.

#news

APOD. Развитие ионного хвоста нашей недавней новогодней гостьи - кометы Леонарда - по мере приближения к Солнцу. Видео снято камерой аппарата STEREO, вращающегося вокруг Солнца, в течение десяти дней. Из каждого следующего изображения вычтено предыдущее, что позволяет выделить изменения между кадрами.

Интересно, что хвост кометы вовсе не однонаправлен, но "виляет" в различных направления, повинуясь изменчивой солнечной погоде.

#apod

История науки. Это неприятное на вид присособление навсегда изменило мир электроники. В 1958 году новый сотрудник фирмы Texas Instruments Джек Килби проводил лето в душной лаборатории, пытаясь решить проблему "тирании чисел", - всё увеличивающаяся сложность электронных устройств приводила к бесконтрольному росту числа компонентов и необходимых соединений между ними, из-за чего дальнейшее развитие электроники застопорилось. Килби решил, что ситуацию можно улучшить, если создать все необходимые компоненты - транзисторы, резисторы и конденсаторы - в едином массиве полупроводникового материала, и представил первый дизайн интегральной микросхемы на основе германия, которая представляла собой простенький генератор гармонического сигнала. К чему всё это привело, мы все знаем.

За своё открытие Килби получил нобелевскую премию в 2000 году. Стоит отметить, что лишь спустя пару месяцев коллега Килби из другой компании, Роберт Нойс, предложил дизайн собственной микросхемы, но премии не удостоился.

#scihistory

Анимация. Ещё один пример образования вихрей фон Кармана, на этот раз в виде симуляции. Поток жидкости или газа (на самом деле, абсолютно не важно), обтекает цилиндр, что приводит к образованию стабильной турбулентной структуры, о которой мы уже писали чуть ранее. При трансформации объекта в более аэродинамически-выгодную форму - крыло - потоки исчезают, что, наверное, хорошо.

#animation

APOD. Альбиеро, или Бета Лебедя, представляется глазу обычной яркой звёздочкой в астеризме Северный Крест. Однако, при увеличении выясняется, что это на самом деле двойная система, компоненты которой весьма различны. Верхняя звезда, звезда класса К Альбиеро А, очень похожа на Солнце (чуть холоднее) и излучает большую часть света в зелёном и желтом диапазонах. Нижняя компонента, звезда класса B9 Альбиеро B, гораздо горячее и светится в основном в синей области спектра. Спектры обеих звёзд также показаны на изображении.

Снимок сделан астрофотографом-любителем с помощью трёхсотдолларового телескопа.

#apod

Изображение. Электрический разряд от трансформатора Теслы ищет свой путь через воздух в направлении заземлённого электрода.

На наконечник трансформатора подаётся очень высокий потенциал, а медная пластина на заднем фоне заземлена. Если бы между ними ничего не было, то ток имел бы возможность перетекать на пластину по кратчайшему расстоянию. Присутствие стеклянной пластины между электродами всё усложняет - в этом случае разряд вынужден искать другие пути в обход пластины. Интересным ситуацию делает то, что стеклянная пластина не является идеальным изолятором, но обладает небольшой проводимостью. Благодаря этому образуется множество различных путей для протекания тока, а не один-единственный канал, как обычно.

#scimage

Явление. Функционирование линз различного типа. Световой поток представлен тремя сфокусированными лазерными лучами, чтобы путь света было проще проследить.

Типы линз в порядке следования: плоско-выпуклая с коротким фокусным расстоянием, двояковыпуклая, плоскопараллельная пластинка, плоско-выпуклая с длинным фокусным расстоянием, двояковогнутая.

#effect

Анимация. Симуляция преломления плоского волнового фронта на собирающей линзе со сферической поверхностью. Рассчитано с помощью численного решения волнового уравнения - тыц.

#animation