Новости физики и космоса 

Выпуск 28 (103) 16 - 29 февраля 

Ученые нашли ряд необъяснимых совпадений в соотношениях физических постоянных

Физик Скотт Фанкхаузер (Scott Funkhouser) из Военного колледжа в Южной Каролине обнаружил, что число 10¹²² может играть значительную роль в описании фундаментальных свойств Вселенной, сообщает журнал Nature.

10¹²² или числа, очень близкие к нему, описывают соотношения многих физических постоянных. По мнению Фанкхаузера, значимых совпадений слишком много, чтобы они были простой случайностью.

Одна из теорий, описывающих темную энергию (гипотетический феномен, ответственный за то, что галактики во Вселенной разбегаются с ускорением), предполагает, что темная энергия возникает из энергии вакуума (по законам квантовой физики в вакууме постоянно рождаются частицы "из ничего"). Большая часть энергии вакуума поглощается некоей неведомой силой, но некоторая часть остается, образуя темную энергию, которая и расталкивает галактики. По некоторым расчетам, темная энергия составляет 10^-122 от энергии вакуума. Отметим, что для современной физики учет столь маленьких величин (10¹²² - это невероятно много, а 10^-122 - соответственно, ничтожно мало) - редкое явление.

Фанкхаузер приводит несколько других примеров. Отношение массы наблюдаемой Вселенной к минимально возможной массе (кванту массы) составляет 6x10¹²¹ (для таких больших чисел расхождение незначительно, кроме того, оно может объясняться несовершенством современных теорий). Количество способов размещения частиц во Вселенной (мера энтропии) составляет 2,5x10¹²²).

Фанкхаузер ссылается на Дирака и Эддингтона, обнаруживших в 1930-х годах другое "совпадение больших чисел" - 10⁴⁰ (примерно корень кубический из 10¹²²). По мнению Фанкхаузера, эти совпадения не могут возникать случайно, в их основе лежит какая-то фундаментальная причина. Какая именно, пока не ясно.

Физики впервые засняли движение электрона

Группа шведских ученых из университета Лунда впервые засняла движение электрона, создав для этого квантовый стробоскоп, испускающий очень короткие лазерные вспышки, сообщает журнал Physical Review Letters.

На записи можно видеть не движение точки в пространстве, а распределение энергии электрона как функцию от временной задержки ультрафиолетовой лазерной вспышки относительно колебания инфракрасного лазерного поля. Несколько упрощая, каждый кадр - это распределение энергии электрона в данный момент времени.

Для управления движением электронов использовалось осциллирующее поле инфракрасного лазера. Поле временно ионизировало атомы гелия, то есть выбивало из них электроны, которые затем фиксировались детектором. Для получения более четкой картины, позволяющей наблюдать за поведением электронов во времени, использовались сверхкороткие ультрафиолетовые лазерные вспышки длительностью не более 300 аттосекунд (аттосекунда - 10^-18 секунды), синхронизированные с колебаниями поля.

Американский лазер стал в 300 раз мощнее электросети США

Ученые из Мичиганского университета Карл Крушельник (Karl Krushelnick) и Виктор Яновский (Victor Yanovsky) сообщили о создании лазера с рекордной плотностью потока мощности. Статья, описывающая лазер, опубликована в журнале Optics Express.

Крушельник, Яновский и их коллеги совершенствовали титаново-сапфировый лазер HERCULES, известную разработку Мичиганского университета. Добавив к лазеру, занимающему несколько лабораторных помещений, новый усилитель, ученые добились того, чтобы мощность импульса достигала 300 тераватт.

Для сравнения: мощность всей электросети США считается равной одному тераватту (триллиону, 10¹² ватт). Предыдущая максимальная мощность HERCULES достигала 50 тераватт. Импульс длится всего 30 фемтосекунд (фемтосекунда - одна квадриллионная, 10^-15 секунды). Луч концентрируется на очень небольшом участке, диаметр которого в сто раз меньше диаметра человеческого волоса.

Для измерения интенсивности излучения используется величина, называемая плотностью потока мощности: мощность, приходящаяся на единицу площади. За счет большой мощности лазера и очень небольшой облучаемой площади плотность потока мощности достигает 2x10²² ватт на квадратный сантиметр. По мнению разработчиков, это абсолютный рекорд. "Я не знаю другого места во Вселенной, где плотность потока мощности света была бы столь высока", - сказал Крушельник.

Разработчики утверждают, что HERCULES может выдавать такой интенсивный импульс каждые десять секунд, тогда как другим мощным лазерам на перезарядку требуется около часа.

Гравитационный торшер получил приз за экологичность

Торшер, получающий энергию за счет медленного движения вниз расположенного в нем груза, занял второе место на конкурсе "Зеленой техники" (Greener Gadgets), сообщает Виргинский технологический университет в своем пресс-релизе.

Проект торшера "Гравиа" (Gravia) был разработан магистрантом Клэем Моултоном (Clay Moulton) Виргинского университета. Торшер представляет собой акриловую колонну высотой примерно 120 сантиметров, которая при включении светится целиком.

Чтобы включить торшер, нужно поднять находящийся в нем груз наверх. После этого груз начинает медленное движение вниз, вращая ротор у основания колонны. Электроэнергия, генерируемая ротором, питает десять светодиодов. Проходя сквозь акриловые линзы, свет рассеивается, в итоге вся колонна светится мягким светом. Световой поток составляет 600-800 люменов (примерно как у 40-ваттовой лампы накаливания). Торшер работает бесшумно, не требует подключения ни к каким сетям. Светится он в течение четырех часов, после чего его нужно перезарядить: снова поднять груз.

К списку источников метеоритов добавили Меркурий

Некоторые метеориты, попадающие на Землю, могут иметь меркурианское происхождение, то есть являться фрагментами Меркурия, отколовшимися от его поверхности, сообщают канадские астрофизики Бретт Гладман (Brett Gladman) и Джейм Коффи (Jaime Coffey) в препринте своей статьи, выложенном на arXiv.org.

Часть метеоритов, попадающих на нашу планету, является осколками близлежащих небесных тел, выбитыми в результате столкновения с астероидом или другим метеоритом. Сильное столкновение может придать осколку скорость, достаточную для того, чтобы он преодолел притяжение своей планеты и вылетел в космос (вторую космическую скорость).

На сегодняшний день на Земле найдено несколько десятков марсианских и лунных метеоритов. Прибытие метеоритов с Венеры считается практически невозможным: осколкам трудно преодолеть плотную атмосферу. Существование меркурианских метеоритов является спорным вопросом.

Расчеты Гладмана и Кофри показывают, что осколкам, образующимся при столкновении Меркурия с малыми небесными телами, сравнительно легко покинуть свою планету. Их скорость, как правило, превышает вторую космическую скорость для Меркурия в 5-20 раз. Некоторые исследователи считают, что ни один из осколков все равно не достигнет Земли из-за гравитационного притяжение Солнца.

Гладман и Кофри доказывают, что, хотя часть осколков будет заново аккрецирована Меркурием, от двух до пяти процентов осколков, имеющих скорость более девяти километров в секунду, достигнет Земли в течение 30 миллионов лет. Примерно столько же метеоритов попадет на Венеру.

Ученые NASA считают невозможной жизнь на Марсе

Марс был слишком сильно засолен, чтобы поддерживать формы жизни. К такому выводу пришли эксперты Национального аэрокосмического агентства США (NASA), сообщает BBC News. Специалисты основывают свое мнение на данных, полученных с марсохода Opportunity.

Изучение пород с признаками наличия в них в прошлом воды показало, что атмосфера Марса была кислотной и соленой. Слишком высокое содержание минералов в воде на Марсе сделало невозможным существование даже самых устойчивых к враждебной среде микробов.

По словам участника проекта NASA доктора Эндрю Нолла, результаты исследований "затягивают петлю на гипотезе существования жизни" на Марсе.

Австралийские астрономы увеличили толщину Млечного пути вдвое

Группа австралийских астрофизиков под руководством Брайана Гэнслера (Brian Gaensler) утверждает, что толщина диска нашей Галактики вдвое больше, чем считалось ранее, сообщает Сиднейский университет в своем пресс-релизе.

Диаметр диска Млечного пути оценивается в сто тысяч световых лет, а толщина - всего в шесть. По мнению группы Гэнслера, на самом деле толщина диска составляет около двенадцати тысяч световых лет.

Исследователи определяли толщину диска, анализируя излучение пульсаров - звезд, испускающих периодические импульсы электромагнитного излучения. Проходя сквозь рассеянный между звездами ионизованный газ, излучение замедляется, причем более длинные волны замедляются сильнее, чем короткие. Измеряя разницу этих замедлений, можно определить плотность межзвездного газа и границы его расположения.

Для этого необходимо точно знать расстояние до пульсара. Пульсаров в галактике тысячи, но расстояния точно известны только для нескольких десятков. Для измерения толщины диска подходят только те, что находятся за его пределами - таких еще меньше.

Найден новый источник сверхжесткого рентгеновского излучения

Новые наблюдения доказали, что системы из двух массивных звезд являются источниками очень жесткого рентгеновского излучения, возникающего за счет столкновения двух интенсивных звездных ветров, сообщает Европейское космическое агентство (ESA)

Эта Киля - гигантская двойная звезда, превосходящая Солнце по массе в 100-150 раз, а по светимости - в несколько миллионов раз. Ученые давно предполагали, что такие системы из двойных звезд должны являться источником очень жесткого рентгеновского излучения, однако наблюдений, которые подтвердили бы это, до сих пор провести не удавалось. Наблюдавшееся ранее рентгеновское излучение таких источников относилось к другому типу.

Данные, собранные европейской орбитальной лабораторией INTEGRAL, предназначенной для исследования гамма- и рентгеновских лучей, показали, что Эта Киля является источником именно таких рентгеновских лучей, чуть менее интенсивных, чем предсказывала теория.

Рентгеновское излучение возникает, когда электроны, разогнанные магнитным полем ударной волны до больших скоростей, сталкиваются с низкочастотными фотонами, передавая им энергию. Ударная волна формируется же при столкновении звездных ветров от двух соседних звезд.

Звезды практически постоянно выбрасывают в пространство поток заряженных частиц, называемый звездным ветром. У массивных звезд типа тех, что входят в состав Эты Киля, скорость ветра может достигать двух тысяч километров в секунду. Когда ветры от двух массивных звезд, расположенных очень близко, сталкиваются, возникает ударная волна. Температура в области столкновения может достигать миллионов градусов.

Нейтронная звезда оказалась магнитным оборотнем

Международный коллектив астрономов обнаружил, что самый молодой известный пульсар периодически излучает мощнейшие рентгеновские импульсы, демонстрируя поведение, характерное для магнетаров - чрезвычайного редкого и малоизученного типа звезд, сообщает журнал Science.

Пульсарами называются звезды, испускающие периодические импульсы в радиодиапазоне. Все известные пульсары (их около 1800) являются быстро вращающимися нейтронными звездами - маленькими сверхплотными объектами, возникающими после взрыва сверхновой.

Пульсар PSR J1846-0258, образовавшийся после вспышки сверхновой Kes 75 (созвездие Орла), до сих пор считался обычным пульсаром. Измерения его скорости вращения (3,1 оборота вокруг собственной оси в секунду) и ее замедления позволили оценить его возраст в 848 лет, что по космическим меркам очень мало.

31 мая 2006 года орбитальная обсерватория RXTE (Rossi X-ray Timing Explorer - "Исследователь временной структуры рентгена имени Росси") зафиксировала четыре мощных импульса в рентгеновском диапазоне от PSR J1846, а 27 июля - еще один. Вспышки были не длиннее 0,14 секунды. Данные телескопа "Чандра" показали, что после вспышек пульсар становился ярче в рентгеновском диапазоне, подтверждая тем самым, что именно он был их источником.

Проблема заключается в том, что пульсарам такое поведение несвойственно: им неоткуда взять энергию, необходимую для генерации таких мощных импульсов. Рентгеновские и гамма-вспышки характерны для другого, чрезвычайно редкого типа звезд - магнетаров. Магнетары тоже являются быстро вращающимися нейтронными звездами, но их магнитное поле во много раз сильнее. Чрезвычайно сильное магнитное поле время от времени вызывает сдвиги в коре звезды, что приводит к наблюдаемым вспышкам. Известно всего двенадцать магнетаров.

Телескоп "Спитцер" приспособили для поиска небесных алмазов

Группа ученых под руководством Чарльза Баушлихера (Charles Bauschlicher) показала, что инфракрасный телескоп "Спитцер" может искать во Вселенной алмазы размером около нанометра, сообщает NASA со ссылкой на статью, принятую к публикации в Astrophysical Journal.

В 1980-х годах в найденных на Земле метеоритах было обнаружено много крошечных алмазов размером около нанометра. Астрономы установили, что три процента всего углерода, содержащегося в метеоритах, находилось в форме алмазов. Если предположить, что состав межзвездной пыли близок составу метеоритов, то каждый ее грамм должен содержать множество наноалмазов - до 10¹⁶ штук.

Знание о космических алмазах важно в первую очередь потому, что оно помогает понять, как ведут себя в космосе молекулы углерода - важнейшего для жизни (по крайней мере, для жизни земного типа) элемента.

Несмотря на предполагаемое изобилие алмазов, астрономы обнаруживали их всего два раза. По мнению Баушлихера, причина лишь в том, что ученые толком не знали, какие именно данные наблюдений доказывают наличие алмазов.

При помощи компьютерного моделирования группа Баушлихера воспроизвела условия межзвездного пространства, в котором рассеяны наноалмазы. Расчеты показали, что алмазы испускают заметное излучение (отражая свет звезд) с инфракрасными длинами волн: от 3,4 до 3,5 микрометров и от 6 до 10 микрометров.

Американская ракета успешно поразила аварийный спутник

Ракета, запущенная с борта крейсера ВМС США, успешно поразила аварийный спутник-шпион, сообщается на официальном сайте Пентагона.

В заявлении оборонного ведомства говорится: "Ракета-перехватчик SM-3, запущенная с борта крейсера "Лейк Эри" в 22:26 среды по Восточному стандартному времени (06:26 четверга мск), успешно поразила спутник, находившийся на расстоянии 247 километров от поверхности". Поддержку "Лейк Эри" в ходе операции оказывали два эсминца - "Декейтер" и "Расселл".

Мелкие обломки спутника, как ожидается, полностью сгорят при прохождении через плотные слои атмосферы в течение ближайших 24-48 часов.

Решение сбить спутник, сошедший с орбиты, было принято из-за того, что в его топливном баке оставалось высокотоксичное вещество гидразин. В случае падения спутника на сушу, гидразин мог бы вызвать загрязение окружающей среды, угрожающее здоровью людей.

Астронавты "Атлантиса" завершили последний выход в открытый космос

Астронавты шаттла "Атлантис" Рекс Уолхейм и Стэнли Лав завершили выход в открытый космос - последний за этот полет челнока к МКС, сообщается на сайте Национального агентства по аэронавтике и исследованиям космоса (NASA).

Работа Уолхейма и Лав за пределами челнока продолжалась 7 часов 25 минут.

Астронавты установили на внешней обшивке космической лаборатории "Коламбус" два исследовательских блока. Первый - SOLAR - предназначен для наблюдения за Солнцем, второй - ETEF - потребуется для проведения девяти экспериментов в условиях невесомости.

Для перемещения оборудования астронавты использовали электромеханический манипулятор - своеобразную металлическую "руку", предназначенную для облегчения их работы в открытом космосе.

Так, при помощи этой "руки", они извлекли из "складского помещения" МКС сломавшийся гироскоп и перетащили его в грузовой отсек "Атлантиса", на котором вышедший из строя прибор будет доставлен на Землю.

В орбитальной лаборатории "Коламбус" начали изучать влияние гравитации на рост корней

Астронавт Леопольд Эартс (Leopold Eyharts) запустил первый эксперимент в недавно установленной на МКС лаборатории "Коламбус". Эксперимент посвящен влиянию гравитации на рост корней растений, сообщает Европейское космическое агентство (ESA).

Эксперимент WAICO (Waving and Coiling of Arabidopsis Roots, Изгибание и завивание корней арабидопсиса) будет проведен на установке "Биолаб" (Biolab). Арабидопсис - распространенный на Земле сорняк, часто использующийся в биологических экспериментах.

В ходе опыта посевы двух различных разновидностей арабидопсиса - обычной дикой линии и генетически модифицированной линии - будут выращиваться при различных уровнях гравитации: от нулевого до земного.

Посаженные семена арабидопсиса будут оставлены на 10-15 дней, условия - температура, влажность, освещенность - будут контролироваться. Рост корней будет записываться на видео, телеметрическая связь позволит ученым на Земле наблюдать его в реальном времени.

По окончании эксперимента "Биолаб" автоматически зальет рассаду фиксативом, сохранив ее в неизменном виде для дальнейшего анализа. Шаттл "Индевор", который должен стартовать к МКС 11 марта, обратным рейсом доставит проросшие семена на Землю.

Японцы запустили интернет-спутник

Япония в субботу, 23 февраля, запустила экспериментальный спутник связи KIZUNA, который является частью проекта по предоставлению сверхскоростного доступа в интернет в удаленных частях страны и различных регионах Азии, передает Reuters. Пользователи смогут скачивать данные со скоростью до 1,2 гигабайта в секунду, отмечает Associated Press.

На орбиту спутник массой в 2,7 тонны вывела ракета-носитель H-2A, стартовавшая с космодрома на острове Танегасима (Tanegashima). В числе достоинств спутникового интернета авторы проекта называют не подверженность землетрясениям и отсутствие необходимости подвода дорогостоящих оптоволоконных сетей к конечным пользователям.

Запуск, обошедшийся в 490 миллионов долларов, поможет Японии, по словам ученых, создать одну из самых развитых информационных сетей связи. Старту предшествовали 12 лет разработок.