Новости физики и космоса 

Выпуск 29 (104) 1 - 15 марта

Физики выберут способ защиты термоядерного реактора от внутренних взрывов

Специальная рабочая группа представит 18 марта свои соображения по поводу защиты камер ИТЭРа от ELM - взрывов в плазме, одной из основных инженерных проблем термоядерного синтеза. Ожидается, что ученые предложат разместить в реакторе 27 магнитов, которые будут гасить ELM, сообщает новостная служба журнала Nature.

Цель проекта ИТЭР (ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor - Международный термоядерный экспериментальный реактор, ср. также лат. iter - "путь"), бюджет которого составляет около 10 миллиардов евро, - выяснить, может ли человечество эффективно использовать энергию термоядерного синтеза - мощного, безопасного и практически неисчерпаемого источника энергии.

Строительство и будущая эксплуатация реактора натыкаются на ряд сложных технических проблем, одна из которых - явление ELM, возникающее на внешних границах плазмы. ELM расшифровывается как edge localized modes - мода, локализованная на краю (шнура), иногда употребляются термины ELM-нестабильность, ELM-неустойчивость, ELM-активность.

ELM можно сравнить со случайным взрывом, причем, как показали недавние расчеты, происходить такие взрывы в реакторе будут раз в секунду. Длительность взрыва будет составлять около микросекунды, но мощность - до 20 гигаватт. Выделяющаяся в результате постоянных взрывов энергия может рано или поздно повредить стенки реактора. Необходим метод борьбы с ELM, причем он должен быть сравнительно недорогим и реализуемым в сжатые сроки, чтобы не сорвать график строительства реактора.

В 2006 году Тодд Эванс (Todd Evans) из "Дженерал Атомикс", Ричард Мойер (Richard Moyer) из Калифорнийского университета в Сан-Диего и их коллеги показали, что ELM можно подавить, расположив вокруг камер магнитные спирали. Это приведет к частичной утечке энергии - не такой большой, чтобы это остановило реакцию синтеза, но достаточной, чтобы обезвредить ELM. Основные магниты, удерживающие плазму в токамаке в нужном состоянии, для этого не годятся.

Последнее время ученые и инженеры занимаются тем, что ищут место для дополнительных магнитов. Сначала предполагалось разместить их в 14 уже предусмотренных проектом отверстиях. Однако 14 магнитов мало, кроме того, в этих местах магниты могут мешать другим инструментам.

Очарованный странный мезон распался на протон и антинейтрон

Физики впервые получили экспериментальное подтверждение давно предсказанному распаду очарованного странного мезона (D+s) на протон и антинейтрон, сообщает Флоридский университет со ссылкой на препринт статьи, выложенный на arXiv.org.

Мезон D+s, называемый очарованным странным мезоном, состоит, как и все мезоны, из пары кварк-антикварк, а именно: из очарованного кварка и антистранного кварка (странного антикварка). Время жизни D+s составляет менее одной триллионной секунды, затем он распадается, что приводит к возникновению более стабильных частиц (возможны несколько вариантов распада).

D+s изучается уже более 30 лет, но еще ни разу не был зафиксирован его распад на протон и антинейтрон, хотя теоретически такое событие было предсказано. Антинейтрон состоит из трех антикварков: двух антинижних и одного антиверхнего (нейтрон - из двух нижних и одного верхнего).

Джон Йелтон (John Yelton) и его коллеги (статья подписана 109 соавторами) из коллаборации CLEO проанализировали данные о миллионах столкновений частиц, произведенных в ускорителе CESR (Cornell Electron Storage Ring - "Корнелльское электронное накопительное кольцо"). В CESR сталкиваются электроны и позитроны, имеющие энергию от трех до пяти ГэВ, что приводит к рождению множества недолговечных и сравнительно редких субатомных частиц.

Группа Йелтона обнаружила 13 случаев распада очарованных странных мезонов на протон и антинейтрон. Рождение антинейтрона напрямую зафиксировано не было, но следовало из данных о поведении других частиц.

Ученые сравнили юпитерианские электроны-убийцы с земными

В магнитосфере Юпитера электроны разгоняются до околосветовых скоростей (становясь "убийцами", способными повреждать космические аппараты) таким же образом, как на Земле, сообщает коллектив ученых в своей статье в Nature Physics.

Другая статья, опубликованная в Nature, посвящена происхождению так называемых плазмосферных шипений, тормозящих электроны-убийцы. Авторы доказывают, что шипения вызываются другим хорошо известным типом волн - хорами, о связи которых с шипениями ранее не подозревали.

Электроны, разгоняющиеся в радиационных поясах Земли до околосветовых скоростей, в западной традиции называются убийцами (killer electrons), так как они способны повреждать оборудование космических аппаратов. Многие процессы, связанные с электронами-убийцами, пока поняты не до конца.

Ричард Хорн (Richard Horne) из Британской антарктической разведки, Ричард Торн (Richard Thorne) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и их коллеги исследовали данные о магнитосфере Юпитера, собранные аппаратом "Галилео". Индукции магнитных полей Юпитера и Земли сильно различаются (у Юпитера на пять порядков больше), но оказалось, что ускорение электронов до "убийственных скоростей" на Юпитере происходит точно так же, как на Земле.

Один из главных (если не главный) ускорителей электронов - особые низкочастотные радиоволны (свистящие атмосферики), как и на Земле. На Юпитере эти волны возникают необычным образом: сильное магнитное поле улавливает ионизованные газы, выбрасываемые вулканами на спутнике Ио, а быстрое вращение планеты выбрасывает их в пространство (по словам авторов, сделанное ими точное описание этого процесса опровергло теорию, господствовавшую более 30 лет). Постоянный приток частиц генерирует атмосферики, которые ускоряют электроны.

Китай выбрал 11 главных научных достижений за 2007 год

Министерство науки и технологии Китая в сотрудничестве с другими научными организациями выделило 11 наиболее значимых достижений Китая в области фундаментальных исследований за 2007 год, сообщает Китайская академия наук в своем пресс-релизе.

Было опрошено более 1600 китайских ученых. 11 достижений (из 197 кандидатов), получившие наибольшее количество голосов экспертов, представлены ниже (в порядке убывания значимости). Изначальной целью опроса было выделить десять главных достижений, однако последние два получили равное количество голосов, в итоге обоим было присвоено 10-е место.

1. Успешно запущен спутник Луны "Чанъэ-1", получены четкие снимки лунной поверхности.

2. Сделан экспериментальный прорыв в запутывании нескольких фотонов и оптических квантовых вычислениях (скорее всего, имеется в виду работа хэфэйской группы по реализации алгоритма Шора)

3. Сделаны существенные шаги в изучении механизмов разрушения аморфных материалов.

4. В скалах обнаружены окаменелые зародыши древнейших ископаемых животных.

5. Создан новый платиновый катализатор - кристалл с 24 гранями.

6. Доказано, что подверженность организма некоторым видам рака связана с I/D-полиморфизмом в промоторе гена CASP8.

7. Раскрыта роль взаимодействия грибовидного тела и дофаминэргической системы в мозгу дрозофил при принятии решений о направлении полета.

8. Показано, что сигнальный белок бета-аррестин-1 играет значительную роль в регуляции уровня Т-хелперов (подтипа лимфоцитов).

9. Доказано, что большие панды обладают генетическим разнообразием и имеют эволюционные перспективы.

10А. В акустическом кристалле получено двойное лучепреломление звуковых волн с отрицательным коэффициентом.

10Б. Показано, что участвующий в круговороте воды неорганический углерод потенциально может использоваться для связывания углекислого газа.

Ученые раскрыли антигравитационный секрет тараканов

Исследователи из Университета Кембриджа смогли установить механизм, благодаря которому тараканы удерживаются на вертикальных поверхностях. Свою работу они опубликовали в журнале Proceedings of the Royal Society B.

Секрет антигравитационных трюков заключен в подушечках на тараканьих лапках. Две крошечные подушки "прилипают" к поверхности при движениях лапок. Различают два типа движений: толчок лапки в сторону от тела к поверхности и притягивание ее обратно к телу. При толчке подушечки отсоединяются от поверхности, а когда таракан тянет лапку к себе - прилипают.

До сих пор ученые рассматривали толчок и "утягивание" только применительно ко всей лапке. Зоологи Уолтер Федерле и Кристофер Клемент смогли понять тонкую механику движений тараканьих лапок.

Объектом их исследования стал мраморный таракан Nauphoeta cinerea. В своей работе английские зоологи использовали комплексный подход. Они ампутировали у тараканов лапки, лиофилизовали их и изучали под электронным микроскопом. На следующей стадии эксперимента ученые приклеивали живых тараканов к предметному стеклу и измеряли силу и направление движений их лап. Затем исследователи с помощью высокоскоростной съемки запечатлевали тараканьи шаги при ползании вверх-вниз.

Подушечки состоят из передней части, которая используется при втягивании лапки и задней, которая "работает" при толчке. Тараканы при ходьбе используют разные части подушечек на разных лапках. То есть, если на передней лапке работает, например, задняя часть подушечки, то на задней в этот момент задействована передняя часть. Таким образом, несколько лапок таракана постоянно прикреплены к поверхности, что позволяет насекомым не сползать вниз.

Сами подушечки прилипают к поверхности по тому же принципу, по которому слипаются две мокрые тарелки. Подушечки покрыты тонкой пленкой из жидкости, состав которой не выяснен.

Ученые создали "рентгеновский" лазер

Французские и японские ученые усовершенствовали лазер на свободных электронах, значительно уменьшив его размер и научившись создавать когерентное рентгеновское излучение с длиной волны до 32 нанометров, сообщает Physics World со ссылкой на статью в Nature Physics.

В обычном лазере источником излучения являются электроны, колеблющиеся в атоме между различными энергетическими уровнями. В лазере на свободных электронах (free electron laser, FEL) источником излучения является пучок свободных электронов, проходящий сквозь ряд расположенных специальным образом магнитов (ондулятор), который заставляет их двигаться по синусоидальной траектории. Разгон электронов до околосветовых скоростей приводит к испусканию фотонов - так называемому синхротронному излучению.

Лазер на свободных электронах (ЛСЭ) предоставляет большие возможности: в частности, можно порождать мощное излучение в широком диапазоне волн. В рентгеновском диапазоне, однако, трудно добиться, чтобы излучению была присуща временная когерентность. Когерентностью называют согласованное протекание во времени и пространстве нескольких волновых процессов, при котором разность фаз волн постоянна. Когерентными во времени являются волны, которые на протяжении своего периода проходят данную область в пространстве за одно и то же время. Когерентными в пространстве являются волны, совпадающие по фазе.

Кроме того, для работы ЛСЭ требуется большой ондулятор, что неудобно по техническим причинам.

Французско-японская группа решила эти проблемы, воздействуя на экспериментальный ЛСЭ, установленный в Японии, гармониками высшего порядка, порождаемыми при помощи инфракрасного луча титано-сапфирового лазера. В итоге излучение, которое порождает ЛСЭ, когерентно и во времени, и в пространстве. Воздействие также позволяет использовать четырехметровый ондулятор вместо девятиметрового.

Ученые установили факт хищения кислорода-16 из ранней Солнечной системы

Анализ образцов солнечного ветра, собранных разбившимся в 2004 году аппаратом "Генезис", позволил ученым установить содержание изотопов кислорода в ранней Солнечной системе, сообщает новостная служба журнала Nature.

Оказалось, что концентрация основного изотопа (кислорода-16) в ранней Солнечной системе должна была быть выше, чем его сегодняшняя концентрация на Земле. Объяснить это расхождение, как сообщил 10 марта на 39-й конференции по изучению Луны и планет (Lunar and Planetary Science Conference) специалист по космической химии из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Кевин Маккиган (Kevin McKeegan), пока не удалось.

Кислород - самый распространенный химический элемент в земной коре (по массе). 99,8 процента всего кислорода, находящегося на Земле, представлено изотопом кислород-16. Остальное приходится на стабильные, но крайне редкие изотопы кислород-17 и кислород-18. На Марсе, Луне и метеоритах распределение изотопов кислорода несколько отличается от земного. В каких пропорциях изотопы существовали в Солнечной системе изначально, до сих пор не было точно известно.

Предполагается, что это можно узнать, установив изотопный состав кислорода на Солнце. Солнечный ветер - постоянный поток заряженных частиц, выбрасываемый из внешних слоев звезды - должен иметь примерно то же распределение изотопов, что и ранняя Солнечная система: внешние слои Солнца мало изменились с того времени.

Запущенный в 2001 году аппарат "Генезис" должен был доставить на Землю частицы солнечного ветра. При посадке у него не раскрылся парашют, и он потерпел крушение в пустыне штата Юта. Однако достаточное количество образцов остались неповрежденными, что позволило провести исследование.

Зонд "Кассини" пролетел сквозь гейзер Энцелада

Зонд "Кассини", занимающийся исследованием Сатурна и его спутников, успешно пролетел сквозь облака водяного пара и пыли, которые выбрасывают гейзеры Энцелада, сообщается в посвященном этой операции блоге NASA.

Пролетая сквозь район гейзеров, "Кассини" приблизился к поверхности спутника Сатурна на 200 километров. Максимальное приближение зонда к Энцеладу составило 50 километров. При следующих пролетах зонд, возможно, приблизится к спутнику еще сильнее.

Энцелад, шестой по величине спутник Сатурна (около 500 километров в диаметре), весь покрыт льдом и известен своими ледяными гейзерами (ледяными вулканами, криовулканами), об открытии которых сообщалось в 2006 году. Около южного полюса спутника находятся четыре необычных борозды, называемые тигровыми полосками. Из них на высоту сотен километров поднимаются фонтаны, состоящие в основном из водяного пара. Ученые предполагают, что на спутнике есть не только лед, но и вода в жидком состоянии, которая и питает гейзеры.

Главной целью пролета было именно исследование гейзера, в частности, уточнение его химического состава. Первые необработанные данные о пролете сквозь гейзер должны появиться на сайте NASA около 16 часов четверга по московскому времени.

Астрономы увидели начальную стадию формирования планет

Астрономам впервые удалось обнаружить самую раннюю стадию образования планет земного типа. Протопланетный диск вокруг KH 15D содержит частицы пыли диаметром до миллиметра, то есть гораздо более крупные, чем удавалось наблюдать до сих пор, сообщают исследователи в своей статье в журнале Nature.

По современным представлениям, планеты земного типа образуются из частиц газопылевого протопланетного диска, которые постепенно "слипаются" в более крупные образования. Частицы, которые обычно удается наблюдать в подобных дисках на ранних стадиях планетообразования, имеют диаметр гораздо меньше миллиметра.

KH 15D - двойная звездная система, известная как "подмигивающая звезда". Она состоит из двух звезд, расположенных внутри протопланетного диска, диаметр которого примерно равен диаметру орбиты Юпитера. Каждые 48 земных суток обе звезды на 18 суток оказываются за диском, что вызывает сильное потускнение системы. Когда одна из звезд "поднимается" над диском, система становится заметно более яркой.

Геометрические особенности системы позволили с помощью анализа света звезд, отражаемого диском, установить, что в нем присутствуют теоретически предсказанные, но не наблюдавшиеся ранее миллиметровые частицы. Астрономы надеются, что впоследствии удастся также уточнить их химический состав.

Перуанский метеорит изменил представление о поведении падающих объектов в атмосфере

Геолог Петер Шульц (Peter Schultz) и его коллеги, изучив следы метеорита, упавшего 15 сентября около деревни Каранкас в Перу, пришли к выводу, что современные представления о поведении метеоритов в атмосфере нуждаются в исправлении, сообщает университет Брауна (Brown University) в своем пресс-релизе.

О перуанском метеорите написала пресса всего мира, поскольку сразу после его падения жители Каранкаса начали массово жаловаться на недомогание (причины которого так и не были однозначно установлены).

Группа Шульца (специалиста по кратерам внеземного происхождения) занялась изучением прочих загадок метеорита: с какой скоростью он летел и почему оставил такой большой кратер (диаметром чуть менее 15 метров). По данным университета Брауна, фрагменты почвы, выбитые ударом метеорита, можно было найти на расстоянии четырех футбольных полей от кратера (в официальном отчете Перуанского института геологии, горного дела и металлургии говорилось о 200 метрах).

Эти данные, вкупе с обнаруженными в месте столкновения так называемыми планарными деформациями (изломами в линиях песчаных слоев), позволила группе Шульца рассчитать скорость метеорита. В момент столкновения она составляла около 24 тысяч километров в час. Это в 40-50 раз больше, чем можно было бы ожидать.

Метеорит сначала называли металлическим, однако в конце концов он все же был признан каменным (хондритным метеоритом). До сих пор предполагалось, что такие метеориты обычно распадаются на куски при входе в атмосферу и не долетают до поверхности Земли целиком - однако перуанскому метеориту это удалось.

По мнению Шульца, этот метеорит тоже распался на фрагменты, но они не разлетелись во все стороны из-за его высокой скорости. Вокруг метеорита возникла ударная волна, и фрагменты не смогли преодолеть созданный ей барьер. Вместо того они сдвинулись таким образом, что метеорит в итоге принял более обтекаемую форму. Это позволило ему меньше потерять в скорости при движении сквозь атмосферу.

Если теория Шульца верна, она сильно изменяет представления о том, какие метеориты могут долетать до поверхности Земли (и возможно, какие впадины имеют метеоритное происхождение): оказывается, маленькие каменные метеориты тоже способны преодолевать атмосферу.

Аномальное ускорение обнаружено в четырех космических миссиях

Астрономы обнаружили, что четыре космических аппарата при пролете около Земли демонстрировали аномальное изменение скорости (подобное аномалии "Пионера"), сообщает портал Space.com со ссылкой на статью в журнале Physical Review Letters.

Аномалия "Пионера" была впервые обнаружена около десяти лет назад, когда оказалось, что аппараты "Пионер-10" и "Пионер-11", оказавшись во внешней части Солнечной системы, получали не предсказанное расчетами ускорение, направленное в сторону Солнца. Для объяснения этого явления было предложено множество причин: от утечки горючего из топливных баков до необходимости изменить теорию гравитации, но ни одно пока не получило широкое признание.

Астроном Джон Андерсон (один из первооткрывателей аномалии "Пионера") и его коллеги из Лаборатории реактивного движения NASA занялись подробным изучением другой недавно обнаруженной ими аномалии: при выполнении гравитационных маневров вблизи планет космические аппараты также получают небольшую дополнительную кинетическую энергию по сравнению с расчетной.

Группа Андерсона проанализировала данные о движении пяти космических аппаратов: "Галилео" (миссия к Юпитеру; Space.com пишет о двух аппаратах: "Галилео-1" и "Галилео-2", однако о существовании "Галилео-2" нет данных), NEAR (к астероиду Эрос), "Розетты" (к комете Чурюмова-Герасименко), "Кассини" (к Сатурну), "Мессенджер" (к Меркурию). Все эти аппараты в разное время выполняли около Земли маневр, используя ее гравитационное поле либо для того, чтобы получить энергию и ускориться, либо чтобы отдать ее и притормозить.

Оказалось, что почти у всех аппаратов получаемое ускорение отличалось от расчетного. Исключение составил "Мессенджер". Он приблизился к Земле примерно на уровне 31 градуса северной широты и отдалился от нее примерно на уровне 32 градуса южной широты. За счет такой симметрии относительно экватора общее изменение его скорости было очень небольшим, возможно, именно поэтому отклонений обнаружить не удалось. У прочих аппаратов траектории не были симметричными относительно экватора, изменение скорости было больше, и были зафиксированы отклонения. Так, например, скорость зонда NEAR при удалении от Земли была на 13 миллиметров в секунду больше, чем ожидалось (точность измерений составляла 0,1 миллиметра в секунду).

Физики создали в лаборатории черную и белую дыры

Физики из Сент-Эндрюсского университета промоделировали в лаборатории черную и белую дыру, создав в оптоволокне их горизонты событий. Ученые надеются, что модель позволит исследовать предсказанные, но не подтвержденные эмпирически свойства черных дыр, в частности, испарение Хокинга, сообщает журнал Science.

Аналогом черной дыры в работающей модели, созданной группой профессора Ульфа Леонхардта (Ulf Leonhardt), является передний фронт особого светового импульса, который изменяет коэффициент преломления света в среде вокруг себя, подобно тому как гравитация настоящей черной дыры изменяет свойства пространства-времени. Ценность модели в том, что она может позволить исследовать предсказанные, но не подтвержденные эмпирически свойства черных дыр.

Черная дыра - область пространства c настолько сильным гравитационным притяжением, что даже свет не может ее покинуть. Черные дыры возникают, например, при коллапсе массивной звезды. Граница черной дыры называется горизонтом событий.

Белая дыра - гипотетическая противоположность черной дыры. Если черная дыра безвозвратно поглощает все, что окажется за ее горизонтом событий, то белая, наоборот, не впускает ничего за свой горизонт событий. Его, как и горизонт событий черной дыры, можно преодолеть только в одну сторону, но в противоположную.

В 1970-х годах Стивен Хокинг показал, что черные дыры парадоксальным образом медленно испаряются, теряя энергию и массу. Этот квантовый эффект становится возможен благодаря рождению пар частица-античастица из вакуума вблизи горизонта событий. Возможен вариант событий, когда античастица, имеющая отрицательную полную энергию, падает в черную дыру, уменьшая тем самым ее энергию покоя и массу, а частица — улетает. Для стороннего наблюдателя это выглядит как излучение черной дыры.

Эмпирических подтверждений гипотезы об испарении черных дыр не получено: хотя дыры за счет него имеют температуру, она настолько мала, что зафиксировать ее астрофизики не могут. Что именно происходит за горизонтом событий, также не очень понятно: многие теоретические описания упираются в не разрешенные до сих пор противоречия. Поэтому уже более двадцати лет обсуждается возможность аналогового моделирования черной дыры в лаборатории. Простейшей условной моделью является река с сильным водопадом. Если рыбы, находящиеся выше водопада по течению, подплывают к нему слишком близко (пересекают горизонт событий), они уже не могут уплыть от него и "исчезают" в нем, как в черной дыре. Для рыб же, находящихся ниже водопада, он является белой дырой - они не могут преодолеть течение и приблизиться к нему. Аналогом гравитации здесь является течение.

В модели Леонхардта реку заменяет свет, а примерным аналогом гравитации является коэффициент преломления света в оптоволокне: от него зависит скорость света в волокне. Для создания дыр (и черной, и белой) в оптоволокно особого типа, называемое "нелинейным", посылается световой импульс, изменяющий по мере своего продвижения индекс преломления волокна (эффект Керра).

Вслед этому импульсу посылается еще один, имеющий большую скорость (за счет большей длины волны). Он, однако, вынужден двигаться уже по волокну с измененным коэффициентом преломления, поэтому скорость его по мере приближения к начальному импульсу постоянно уменьшается, и догнать он его не в силах. Это белая дыра: импульс не в силах преодолеть горизонт событий, которым является задний фронт первого импульса.

Аналогом горизонта черной дыры служит передний фронт импульса. Модель приблизительна: исчезновения объекта, пересекшего горизонт событий, не происходит, однако достаточно точно воспроизводится его поведение при приближении к горизонту событий. За счет изменения коэффициента преломления длина волны света, движущегося навстречу импульсу, постоянно уменьшается, как это происходило бы при приближении к настоящей черной дыре.

По мнению Леонхардта, искусственная черная дыра должна иногда испускать фотоны ультрафиолетового света, являющиеся аналогом хокинговского испарения. Обнаружить такое событие достаточно сложно, и пока этого сделать не удалось.

Столкновение сверхмассивных черных дыр порождает длительное инфракрасное послесвечение

Астрономы из университета Джона Хопкинса показали, что слияние двух сверхмассивных черных дыр может порождать длительное (до 100 тысяч лет) инфракрасное послесвечение, которое сравнительно легко обнаружить современными инструментами, сообщает журнал New Scientist.

Сверхмассивные черные дыры могут превосходить Солнце по массе в несколько миллиардов раз. В настоящее время предполагается, что в ядре большинства галактик, включая Млечный путь, находится сверхмассивная черная дыра.

Столкновение двух черных дыр, приводящее к их последующему слиянию, - явление, давно интересующее астрономов. Во время такого слияния должно высвобождаться огромное количество энергии, значительная часть - в виде гравитационных волн, которые давно ищут, но пока напрямую не зафиксировали.

Новые расчеты Джереми Шниттмана (Jeremy Schnittman) и Джулиана Кролика (Julian Krolik) из университета Джона Хопкинса показывают, что слияние сверхмассивных черных дыр должно также вызывать инфракрасное послесвечение продолжительностью около 100 тысяч лет. Источником излучения станут аккреционные диски - газопылевые диски, вращающиеся вокруг черных дыр и постепенно поглощающиеся ими. При слиянии дыр орбиты вещества в дисках нарушатся, и частицы будут сталкиваться друг с другом. Постепенно газ "успокоится", но до того из-за подобных внутренних столкновений значительная часть энергии перейдет в электромагнитные волны и будет в конце концов испущена диском в виде инфракрасного излучения.

Итоговое инфракрасное излучение может быть обнаружено, например, телескопом "Спитцер". Слившиеся черные дыры будут отличаться от других источников инфракрасного света отсутствием излучения на других волнах, в частности, ультрафиолетовых и рентгеновских. По расчетам Шниттмана и Кролика, в наблюдаемой Вселенной в настоящее время должно находиться 104-105 таких источников.

Астрономы впервые увидели солитон в космосе

Астрономы впервые зафиксировали в космосе солитон - устойчивую уединенную волну, способную распространяться на большие расстояния без потери энергии, сообщает Европейское космическое агентство (ESA) со ссылкой на статью в Physical Review Letters.

Считается, что солитоны были открыты в 1834 году, когда инженер Джон Скотт Рассел увидел, как на одном из шотландских каналов возникла большая одиночная волна, двигавшаяся по каналу с сохранением формы и скорости. Рассел преследовал волну верхом на протяжении нескольких километров, затем, когда высота ее уменьшилась, потерял ее в изгибах канала.

Солитоны могут возникать в различных средах, в том числе и в электромагнитном поле. В частности, они используются в оптоволокне для быстрой передачи информации без потерь на большие расстояния.

Анализ данных, которые собрала миссия ESA по исследованию магнитосферы Земли "Кластер" (Cluster) - четыре одинаковых спутника, движущиеся "пирамидой" - показал, что солитоны возникают и в космосе. Выяснилось, что 30 марта 2002 года в магнитопаузе (внешней границе магнитосферы), на расстоянии 50 тысяч километров от Земли, спутники зафиксировали солитон шириной 6-7 километров, который двигался к внутренней области магнитосферы со скоростью 8-9 километров в секунду. Солитон проделал достаточно длинный путь, затем исчез. Эмпирические данные хорошо согласуются с теоретическими описаниями солитонов.

Астрономы сфотографировали сход лавины на Марсе

Камера HiRISE исследовательского спутника Марса 19 февраля 2008 года сфотографировала сход сразу четырех лавин. Это первые снимки движущейся марсианской лавины, сообщает NASA.

Запечатлеть какое-то действие, происходящее на Марсе, - большая редкость. Как правило, снимки, сделанные марсоходами и спутниками, содержат изображение неподвижного пейзажа. До сих пор исключение составляли пылевые вихри, теперь к ним добавился сход лавины (четырех лавин), заснятый камерой HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment - "Научный эксперимент по получению снимков с высоким разрешением") исследовательского спутника "Марс Реконнессанс Орбитер".

На приведенной фотографии виден (в псевдоцветах) горный склон высотой более 700 метров и крутизной более 60 градусов. Гора расположена недалеко от северного полюса, время года на Марсе - ранняя весна. Верхняя часть склона еще покрыта белым твердым диоксидом углерода (сухим льдом), который с дальнейшим наступлением весны исчезнет. Средняя (розовато-коричневатая) часть склона слоистая, состоит в основном изо льда и пыли. Нижняя часть представляет собой более пологий склон с углом наклона около 20 градусов.

Основной след лавины - поднятая ею туча пыли шириной около 180 метров и высотой около 190 метров (считая от основания крутого склона). Тень от тучи на поверхности доказывает, что туча - трехмерное образование, висящее в воздухе, а не наземный след лавины.

Сравнение снимка лавины с фотографиями этого же склона, сделанными ранее, показывает, что вещество (пыль, мелкозернистый лед, возможны, также и сравнительно крупные куски), исчезнувшее с верхней крутой части откоса, появилось на его нижних пологих частях. Что именно вызвало лавину, неизвестно. Причинами могут быть постепенное испарение сухого льда, расширение и сжатие льда при изменении температуры, небольшое марсотрясение поблизости, падение метеорита. Сход одной лавины мог вызвать сходы остальных трех.

У Марса и Венеры нашли неожиданные сходства

Используя данные инструментов двух аналогичных зондов - "Венус Экспресс" и "Марс Экспресс" - ученые выяснили, что две очень разные планеты - Венера и Марс - взаимодействуют с солнечным ветром похожим образом, сообщает Европейское космическое агентство (ESA).

Анализаторы ASPERA (Analyser of Space Plasmas and Energetic Atoms - "Анализатор космической плазмы и атомов больших энергий"), установленные на обоих зондах, практически идентичны. Это позволило астрономам использовать их не только для изучения верхних слоев атмосфер двух планет, но и для их сравнительного анализа (подобные исследования называются сравнительной планетологией).

Солнечный ветер - практически постоянный поток заряженных частиц, выбрасываемый Солнцем - постепенно уничтожает ионосферы Венеры и Марса. Ионосфера - верхний слой атмосферы, состоящий в основном опять же из заряженных частиц (ионизировавшихся под воздействием солнечного света), которые из-за взаимодействия с солнечным ветром постоянно уносятся в пространство. Атмосферу Земли от непосредственного взаимодействия с солнечным ветром защищает сильное магнитное поле, которого нет у соседних планет.

Интересно, однако, что само взаимодействие потоков заряженных частиц создает вокруг Марса и Венеры слабые магнитные поля, которые вытягиваются в длинный хвост с дальней от Солнца стороны планеты. Структуры этих полей, как оказалось, очень похожи, несмотря на то, что Венера заметно ближе к Солнцу, крупнее и имеет гораздо более плотную атмосферу. По мнению ученых, это объясняется тем, что высоте около 250 километров плотности ионосфер двух планет одинаковы.

Исследование выявило и различия. Так, Венера подвергается атаке более концентрированного солнечного ветра, поэтому вокруг нее магнитное поле сильнее и частицы ионосферы, покидающие его, ведут себя не так, как на Марсе.

На Марсе же были обнаружены небольшие магнитные поля вокруг определенных участков коры планеты. В некоторых областях эти поля защищают атмосферу, а в некоторых, наоборот, ускоряют утекание частиц из нее в космос.

Спутники NASA нашли источник энергии полярных сияний

Используя данные спутниковой миссии THEMIS, ученые уточнили, как именно энергия солнечного ветра переходит в энергию полярных сияний. Открытие позволяет объяснить, почему полярные сияния, как правило, наблюдаются весной и осенью, сообщает NASA.

Известно, что полярные сияния весной и осенью возникают заметно чаще, чем зимой и летом. Пик частотности приходится на периоды, ближайшие к весеннему и осеннему равноденствиям. До сих пор этому не было предложено убедительного объяснения: сияния вызываются солнечной активностью, которая никак не связана с земными временами года.

Было также не вполне понятно, откуда берется энергия полярных сияний. Сияние - это следствие сильного геомагнитного возмущения, называемого суббурей, во время которого за короткое время выделяется огромное количество энергии (во время одного их зарегистрированных в 2007 году возмущений - 5x1014 джоулей, примерно столько же, сколько во время землетрясения магнитудой 5,5).

Чтобы выяснить, что именно вызывает суббури, откуда берется их энергия и почему они чаще происходят весной-осенью, в феврале 2007 года NASA запустило миссию THEMIS ((Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms - "Динамика событий и макровзаимодействий во время суббурь", ср. также Themis - Фемида), состоящую из пяти спутников. Изучение полярных сияний имеет не только теоретическое, но и прикладное значение: суббури могут влиять на работу спутников, вызывать перебои в наземных электросетях.

Данные спутников позволяют предположить, что источником энергии сияний являются особые магнитные поля, соединяющие магнитосферу Земли с Солнцем. Астрономы называют их "магнитными канатами": структура полей напоминает скрученную пеньковую веревку. Частицы солнечного ветра движутся вдоль этих канатов, следуя их изгибам, пока не входят к верхним слоям атмосферы Земли.

Вспышка сверхновой угрожает Земле мощным гамма-лучом

Астроном из университета Сиднея Питер Татхилл (Peter Tuthill) обнаружил, что в двойной системе WR 104 в сравнительно близком будущем может вспыхнуть сверхновая, что приведет к мощному гамма-всплеску, направленному прямо на Землю, сообщает Fox News со ссылкой на статью в The Astrophysical Journal.

WR 104 расположена всего в восьми тысячах световых лет от Земли (примерно по направлению к центру Галактики). Одна из входящих в нее звезд относится к классу Вольфа-Райе (в частности, имеет очень высокую температуру и светимость) и как показывают данные Татхилла, с большой вероятностью доживает свой век. В конце жизни такой звезды происходит вспышка сверхновой.

При вспышке сверхновой такого типа ядро звезды коллапсирует в черную дыру, а оболочка сбрасывается в пространство. Сложное взаимодействие полей и материи вокруг дыры часто приводит к возникновению гамма-всплеска: выбросу в пространство направленных в противоположные стороны двух пучков очень высоких энергий. Такие всплески неоднократно наблюдались.

NASA отчиталось за пять лет исследования Вселенной

NASA обнародовало данные, которые собрал зонд WMAP, занимающийся анализом структуры и истории Вселенной, за пять лет. Основные наблюдения и выводы изложены в семи статьях, поданных в The Astrophysical Journal.

Основными выводами сотрудники проекта называют следующие:

- получены новые подтверждения того, что Вселенная заполнена космическими нейтрино;

- доказано, что первым звездам понадобилось около полумиллиарда лет для создания "электронного тумана";

- опровергнуты многие описания расширения Вселенной в первые мгновения ее жизни.

Зонд WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe - "Зонд имени Уилкинсона для исследования анизотропии микроволн") был запущен в 2001 году. WMAP анализирует "эхо" Большого Взрыва - микроволновое фоновое космическое излучение (реликтовое излучение). Его данные считаются важнейшими экспериментальными данными в космологии, в частности именно WMAP три года назад оценил возраст Вселенной в 13,7 миллиарда лет.

Новые наблюдения подтвердили, что Вселенная представляет собой "море" космических нейтрино - практически невесомых субатомных частиц, движущихся с околосветовой скоростью. По данным WMAP, сейчас Вселенная состоит на 72 процента из темной энергии, на 23 процента - из темной материи, на 4,6 процента - из обычных атомов, менее чем на один процент - из нейтрино. В юности же, через 380 тысяч лет после Большого взрыва, состав был другим: темная материя - 63 процента, фотоны - 15 процентов, атомы - 12 процентов, нейтрино - 10 процентов, темная энергия - пренебрежимо мало. В таком количестве нейтрино влияли на развитие Вселенной, а эти изменения, в свою очередь, запечатлевались в микроволнах, которые сейчас наблюдает WMAP.

WMAP доказал, что создание в межзвездном газе "электронного тумана" (cosmic fog), рассеивающего микроволны, - результат деятельности звезд - началось примерно через 400 миллионов после Большого взрыва и продолжалось около 500 миллионов лет.

ESA отправило к МКС свой первый грузовой корабль

9.03.08. Европейское космическое агентство (ESA ) в воскресенье запустило к МКС новейший автоматический межорбитальный транспортный аппарат ATV (Automated Transfer Vehicle) под названием "Жюль Верн" , передает агентство France Presse.

Ракета-носитель "Ариан-5" стартовала с космодрома Куру во Французской Гвиане в 4:03 по гринвичскому времени (7:03 по московскому). Старт планировался на субботу, однако был отложен по техническим причинам. Запуск прошел в штатном режиме.

Вес "Жюля Верна" без груза составляет около 11 тонн, длина - 10,3 метра, ширина - 4,5 метра. Стоимость проекта приблизилась к 1,3 миллиарда евро. Планируется построить еще четыре таких же грузовых корабля нового типа.

Корабль доставит на станцию более четырех тонн различных грузов, в том числе 860 килограммов топлива, 270 килограммов воды, 20 килограммов кислорода в баллонах, добавляет агентство "Интерфакс".

Шаттл "Индевор" успешно пристыковался к МКС

13.03.08. Шаттл "Индевор" под управлением пилота Грегори Джонсона успешно пристыковался к Международной космической станции в 6:49 по московскому времени, сообщается на сайте NASA. После проведения тестов на герметичность люки шаттла откроются и астронавты переместятся внутрь МКС.

Незадолго до стыковки экипаж МКС сделал снимки теплоизоляционного покрытия шаттла. Эти снимки будут отправлены на Землю, где специалисты проверят, не получило ли покрытие шаттла повреждений, которые могут стать причиной разрушения корабля при входе в атмосферу Земли при возвращении.

Американский спутник связи не удалось вывести на целевую орбиту

15.03.2008. Американский спутник связи АМС-14 не удалось вывести на целевую орбиту из-за нештатной работы разгонного блока "Бриз-М", сообщает РИА Новости со ссылкой на представителя Роскосмоса.

Спутник планировалось вывести на геостационарную орбиту с высотой 35786 километров. Для этого двигатель разгонного блока "Бриз-М" должен был включиться три раза, отработав в общей сложности около 30 минут. Однако, по словам представителя Роскосмоса, второе включение маршевого двигателя разгонного блока было прекращено на 130 секунд раньше расчетного времени, после чего космический аппарат аварийно отделился от "Бриз-М".

В то же время он отметил, что спутник АМС-14 является полностью управляемым и его, возможно, удастся использовать на более низкой орбите, или с помощью собственных двигателей перевести на орбиту более высокую. В настоящее время представители заказчика запуска и российские специалисты решают, можно ли использовать американский спутник на той орбите, на которой он находится.

Сообщается также, что все ступени ракеты-носителя "Протон-М" упали в отведенных для этого районах Казахстана и Республики Алтай, никакой угрозы экологического загрязнения в результате нештатного запуска нет. Для выяснения причин нештатной ситуации была создана специальная государственная комиссия.

Напомним, что ракета-носитель "Протон-М" с американским спутником связи АМС-14 стартовала с космодрома Байконур 15 марта в 2:19 по московскому времени. В 2:28 космическая головная часть в составе российского разгонного блока "Бриз-М" и спутника связи АМС-14 в штатном режиме отделилась от третьей ступени ракеты-носителя и продолжила автономный полет по суборбитальной траектории.