Новости физики и космоса 

Выпуск 39 (114) 1 - 15 августа

Ученые нашли самую горячую воду на Земле

Ученые из Германии и Новой Зеландии обнаружили самую горячую воду на планете. Температура так называемой сверхкритической жидкости в гидротермальных источниках на дне Атлантического океана составляет 407 градусов по Цельсию. Работа ученых опубликована в журнале Geology.

При увеличении давления и температуры вода переходит из жидкого состояния в газообразное. Однако при достижении определенных критических значений обоих параметров вода приобретет новые свойства, не характерные ни для газов, ни для жидкостей. Так, вещество в этом состоянии является более плотным, чем газ (и для него не соблюдаются газовые законы), но менее плотным, чем жидкость (и обладает иными свойствами).

Ученые умеют получать сверхкритическую жидкость в лабораторных условиях, однако в природе вода в таком состоянии до сих пор обнаружить не удавалось. Группа исследователей, ведущим из которых была Андрея Кочинскя (Andrea Koschinsky) обнаружила группу гидротермальных источников в Атлантическом океане к югу от экватора. Измеряя температуру воды, вырывающейся из источника, ученые получили значение 407 градусов по Цельсию. В короткие моменты после выброса (около 20 секунд) жидкость сохраняла температуру до 464 градусов по Цельсию.

Компьютерное моделирование показало, что перед тем, как выйти из-под поверхности, вода в этих источниках проходит по трещинам в морском дне, которые уходят достаточно глубоко и прогреваются от магмы. Именно в трещинах нагретая до 407 градусов вода, находясь под давлением в 300 бар (296 атмосфер), переходит в сверхкритическое состояние.

Тестовый пуск Большого адронного коллайдера назначен на 10 сентября

8.08.08. Десятого сентября состоится первый тестовый запуск Большого адронного коллайдера. На официальном сайте ЦЕРН, курирующего проект БАК, появился пресс-релиз и счетчик, который восьмого августа показывал, что до старта коллайдера осталось 32 дня. В этот день первые пучки элементарных частиц пройдут по всему его кольцу.

На девятое августа запланировано начало подготовки к пробному запуску. В течение двух дней будет проходить так называемых синхронизационный тест. Ученые проверят работу протонного суперсинхротрона (SPS) – предварительного ускорителя элементарных частиц. Пучки низкой интенсивности пройдут по одному из восьми секторов коллайдера для проверки целостности системы.

Ранее РИА Новости со ссылкой на начальника отдела физики тяжелых ионов Объединенного института ядерных исследований Александра Водопьянова сообщало, что первый пуск коллайдера намечен на 21 октября.

Большой адронный коллайдер (БАК) представляет собой самый большой ускоритель элементарных частиц. С его помощью физики надеются ответить на фундаментальные вопросы теории элементарных частиц. В частности, они планируют обнаружить бозон Хиггса и неэлементарность кварков. Строительство этого ускорителя началось в 2001 году. Первый запуск ускорителя многократно откладывался.

Большой адронный коллайдер успешно прошел синхронизационные испытания

12.08.08. В понедельник, 11 августа, успешно завершилась первая серия предварительных испытаний Большого адронного коллайдера. В частности, пучок заряженных частиц прошел чуть более трех километров по одному из колец БАКа (длина кольца - 27 километров). Об этом сообщается в пресс-релизе на официальном сайте CERN - международной организации, курирующей строительство коллайдера.

Во время испытаний ученые проверяли синхронизацию предварительного ускорителя, так называемого супер протонного синхротрона (SPS), и системы правой доставки луча (clockwise beam transfer system). Эта система передает в основное кольцо разогнанные пучки таким образом, что они начинают двигаться по кольцу по часовой стрелке. В результате испытаний удалось оптимизировать работу системы.

Следующие тесты запланированы на 22 августа. Предполагается провести второй синхронизационный тест. Проверку будет проходить система левой доставки луча, которая запускает пучок против часовой стрелки по кольцу БАКа.

Большой адронный коллайдер представляет собой самый большой ускоритель элементарных частиц, с помощью которого физики надеются ответить на фундаментальные вопросы теории элементарных частиц. Его строительство началось в 2001 году. Первые заряженные частицы пройдут по кольцам коллайдера 10 сентября. На сайте CERN доступен счетчик, отсчитывающий время, оставшееся до пуска.

Астрономы подтвердили существование "темной энергии"

Группа американских астрономов из Гавайского университета в Гонолулу представила доказательства существования загадочной "темной энергии", составляющей более 70 процентов всей энергии-массы Вселенной. Работа опубликована в журнале Astrophysical Journal Letters. Препринт статьи доступен здесь.

В основе исследования лежит эффект Сакса-Вольфа, описывающий гравитационное взаимодействие крупномасштабных космических структур, "темной энергии" и реликтового излучения (космического излучения, оставшегося после Большого взрыва). Под крупномасштабными структурами понимаются так называемые суперкластеры – скопления галактик диаметром в миллиарды световых лет и суперпустоты – относительно пустые регионы космического пространства этих же размеров. Эффект Сакса-Вольфа проявляется в том, что температура реликтового излучения из-за "темной энергии" повышается в районе массивных скоплений и понижается в районах суперпустот.

Взяв данные о 50 суперкластерах и 50 суперпустотах, собранные в рамках Слоановской программы цифрового обзора неба (Sloan Digital Sky Survey), ученые высчитывали предполагаемое изменение в температуре реликтового излучения. Полученные результаты сравнивались с подробной температурной картой этого излучения, созданной в 2003 году. В результате фактические колебания показали хорошее согласование с предсказанными эффектом Сакса-Вольфа.

Астрономы смоделировали первые звезды Вселенной

Японским ученым из Университета Нагоя (Nagoya University) под руководством физика Наоки Йошида (Naoki Yoshida) при помощи компьютера удалось смоделировать ранние годы эволюции самых первых звезд Вселенной. Работа опубликована в журнале Science.

В рамках модели из газового облака диаметром в тысячу световых лет возникала так называемая протозвезда. Это объект, в котором еще не начались термоядерные реакции, типичные для современных звезд. Масса получившейся протозвезды составляла один процент от массы Солнца, а радиус – 25 солнечных.

Дальнейшее исследование показало, что протозвезда с течением времени достаточно быстро "набирает вес". За тысячу лет ее масса составила десять солнечных, за десять тысяч лет – уже сто. Это хорошо согласуется с современными представлениями об эволюции Вселенной. Считается, что достаточно быстро (по звездным меркам) вселенная оказалась заполнена короткоживущими звездами-супергигантами. Их масса составляла сотни солнечных, а время жизни – несколько сотен миллионов лет (для сравнения, среднее время жизни звезды солнечной массы составляет 12 миллиардов лет)

По словам ученых, создание реалистичной модели стало возможным благодаря особым условиям, сложившимся в первый миллиард лет жизни Вселенной. В это время пространство было заполнено водородом в газообразной форме с небольшими примесями гелия и темной материей. При компьютерном моделировании современных звезд приходится учитывать неравномерности гравитационного поля, а также электромагнитное взаимодействие.

Звездная "зеленая клякса" оказалась световым эхом квазара

Астрономы установили, что загадочный космический объект, открытый школьной учительницей из Голландии, представляет собой так называемое световое эхо квазара, прекратившего свое существование много лет назад. Работа представлена авторами к публикации в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Объект, получивший имя Hanny’s Voorwerp, что переводится с голландского как "объект Ханни", представляет собой газовое облако на расстоянии около 700 миллионов световых лет от Земли. Как считают ученые, рядом с ним около 100 тысяч лет назад существовал квазар – сверхмассивная черная дыра в центре галактики. Материя, поглощаемая дырой, разгоняется до околосветовых скоростей и испускает сильное электромагнитное излучение.

Газ, из которого состоит облако, поглощал свет квазара. При этом его атомы переходили в возбужденное состояние. Теперь, когда квазар перестал существовать, атомы испускают накопленные фотоны.

Ученые надеются, что этот объект поможет лучше понять процесс эволюции квазаров. В частности причину прекращения их активности. Астрономы уже определили кандидата на роль успокоившегося квазара – это близлежащая галактика IC 2497. Более подробную информацию планируется получить в ближайшее время, когда к исследованию подключится телескоп Хаббл.

Квантовая механика опровергла Эйнштейна

Группа ученых из Университета Женевы, Швейцария, провела опыт, доказывающий, что скорость взаимодействия запутанных (entangled – особое квантовое состояние частиц) фотонов превышает скорость света. В свою очередь это означает, что распространение информации в квантовых системах не подчиняется законам теории относительности Эйнштейна. Работа авторов опубликована в журнале Nature.

Запутанные частицы отличаются от обычных тем, что ряд их характеристик находятся в зависимости между собой. Например, спин фотона может принимать всего два значения: единица и минус единица. Квантовая механика утверждает, что если одновременно измерить спины запутанных частиц, то один всегда окажется единицей, а другой - минус единицей. При этом теория не накладывает ограничение на скорость взаимодействия частиц и не объясняет его механизмы.

Ученые проводили следующий опыт. В исследовательском центре в Женеве создавалась пара запутанных фотонов. Они разделялись, и по оптоволоконным кабелям отправлялись в деревни Сатиньи (Satigny) и Жюсси (Jussy), расположенные на расстоянии 18 километров друг от друга. Специалисты в Сатини и Юсси измеряли параметры "полученных" фотонов.

Согласно теории относительности, скорость любого процесса в природе не превосходит скорости света, и за время измерения фотоны не успевают повлиять друг на друга. Запутанные фотоны должны вести себя как независимые частицы, но многочисленные измерения показали, что параметры все равно остаются взаимосвязаны. Ученым удалось подсчитать, что скорость взаимодействия между частицами должна превышать скорость света в 100 тысяч раз.

Ученые признали Солнечную систему редкостью

Вероятность образования во вселенной планетных систем, схожих с Солнечной системой, не превышает нескольких процентов. Ученые из Канады и США сделали такое заключение, основываясь на предсказании созданной ими компьютерной модели. Результаты исследователей опубликованы в журнале Science.

Планеты формируются из околозвездных пылевых дисков. Долгое время астрономы полагали, что после образования планеты продолжают обращаться "на том же месте" - сохраняя постоянную орбиту. Считалось, что небольшие экзопланеты располагаются ближе к звезде, крупные планеты из замерзшего газа обращаются по самым дальним орбитам, а газовые гиганты, подобные Юпитеру, занимают срединное положение. После открытия в 1995 году горячих Юпитеров - газовых гигантов, обращающихся в непосредственной близости от звезды, ученые предположили, что после образования планеты могут мигрировать по своей системе.

Чтобы изучить изменения протопланетных дисков во времени ученые из Университета Гвельфа в Онтарио и из Северо-западного университета в Эванстоне разработали компьютерную модель, которая "рассматривала" различные варианты в зависимости от массы и плотности диска. Всего исследователи изучили 100 возможных сочетаний этих параметров. Минимальная масса диска составляла один процент солнечной массы, максимальная - десять процентов.

Подобные вычисления требует существенных вычислительных мощностей и огромного количества машинного времени. Чтобы обойти это препятствие исследователи "поделили" модельные протопланетные диски на кольца и изучали взаимодействия находящихся в них планет по отдельности. Такая тактика позволила рассчитать эволюцию планетных систем в течение десяти миллионов лет.

Результаты показали, что из протопланетных дисков с большой массой и плотностью обычно образуются два или более газовых гигантов, которые мигрируют по направлению к звезде. Более легкие и менее плотные диски "распадаются" на большее число небольших планет, которые часто сталкиваются друг с другом.

Согласно предсказаниям созданной учеными модели, системы, подобные нашей Солнечной, где гиганты размером с Юпитер находятся на том же расстоянии от звезды, подобной Солнцу, что и "наши" гиганты, образуются в среднем в шести случаях из ста. И только в одном проценте случаев огромные планеты по своим характеристикам напоминали Юпитер или Сатурн. Тем не менее, авторы работы оговаривают, что их результаты нельзя брать за основу для предсказания образования планет во Вселенной. Свойства протопланетных дисков звезд до сих пор изучены относительно слабо.

NASA провело первые испытания нового лунного зонда

NASA успешно завершило первые испытания нового лунного зонда Lunar Recoinnaissance Orbiter, который будет искать подходящие места для строительства лунного поселения. Об этом сообщается в пресс-релизе на сайте агентства.

Тесты проходили в два этапа. На первом спутник раскручивался на специальной платформе. Это было сделано для определения центра масс спутника и характеристик его вращения. На втором этапе он проходил испытание сильными вибрациями, аналогичными тем, которые он будет испытывать при взлете. Все тесты завершились успехом.

Следующая серия испытаний намечена на конец августа – начало сентября. Предполагается провести еще один тест, связанный с вибрацией. Спутник будет помещен перед многоэтажной звуковой системой, имитирующей шум внутри ракеты, который создают двигатели при взлете. Кроме этого запланировано тестирование экстремальными температурами и проникающей радиацией, которое пройдет в вакуумной камере. Все испытание планируется завершить к концу 2008 года.

Внутри Сатурна и Юпитера найден жидкий металлический гелий

Внутри газовых гигантов, таких как Сатурн и Юпитер, гелий присутствует в особом состоянии жидкого металла, то есть он течет и проводит электрический ток. Это удалось доказать ученым из Университета Беркли с помощью компьютерного моделирования. Работа авторов опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

При нормальном атмосферном давлении гелий представляет собой прозрачный газ без цвета и запаха, который не проводит электрический ток. Численное решение квантовых уравнений состояния вещества с помощью компьютера показало, что в недрах газовых гигантов (давление 12 миллионов атмосфер, температура от 10 до 20 тысяч градусов по Цельсию) он находится в жидком состоянии и обладает проводимостью. Гелий составляет от пяти до десяти процентов материи Вселенной, однако до этого исследования ученые считали, что в металлическом виде он встречается достаточно редко.

Полученные результаты вступают в противоречие с традиционной теорией. Считается, что чем выше температура, тем сильнее колеблются атомы вещества, препятствуя движению электронов. Однако при большом давлении был обнаружен следующий эффект – атомы начинают колебаться настолько сильно, что "теряют" свои электроны. Образуются так называемые дырки. Если к гелию в таком состоянии приложить напряжение, то электроны, начинают двигаться скачками: они заполняют дыры ближайшего атома, который, в свою очередь, скидывает их в сторону следующего атома с дырками и так далее. Возникает движение заряженных частиц, то есть ток.

Зонд "Кассини" пролетел сквозь ледяные гейзеры спутника Сатурна

Астрономы NASA получили первые данные, собранные космическим зондом "Кассини" (Cassini) во время пролета сквозь ледяные гейзеры спутника Сатурна Энцелада 11 августа 2008 года. Следующее подобное сближение состоится в октябре. Об этом сообщается в официальном пресс-релизе на сайте NASA.

Зонд "Кассини" прошел на высоте чуть более 50 километров над поверхностью спутника в районе его южного полюса. В этом регионе располагаются так называемые тигровые полосы – трещины в коре, через которые в космическое пространство вырываются потоки мельчайших кристаллов льда. Ученые считают, что эти гейзеры питают одно из колец Сатурна – так называемое кольцо Е (E-ring).

Основной целью этих сближений является выяснение принципов работы гейзеров Энцелада. В частности, согласно некоторым предположениям, эти гейзеры питает существующая под поверхностью спутника жидкая вода. Ученые надеются проверить эту гипотезу.

Спутник Энцелад является шестым по величине спутником Сатурна и представляет собой космическое тело диаметром 500 километров. Гейзеры на его поверхности были открыты в 2006 году все тем же зондом "Кассини". Первый пролет сквозь гейзеры южного полюса состоялся в марте 2008 года и прошел на высоте 200 километров.

Почва Марса оказалась ядовитой

Марсианский зонд "Феникс" обнаружил в составе почвы Марса перхлораты - соли хлорной кислоты. Перхлораты являются сильными окислителями, и их наличие в марсианском грунте уменьшает вероятность обнаружить на Красной планете жизнь. На сайте миссии "Феникс", тем не менее, уточняется, что данные о наличии в почве Марсе перхлоратов являются предварительными.

Информацию о наличии в почве перхлоратов "Феникс" получил с помощью своего микроскопического и химического модуля MECA, включающего микроскоп, электрохимический модуль и анализатор проводимости. Более точные данные о химическом составе грунта будут получены после того, как зонд завершит анализ образца в газовом анализаторе.

По словам Питера Смита (Peter Smith) из Университете Аризоны, одного из основных исследователей миссии, предварительные результаты исследования образца почвы в газовом анализаторе не подтверждают наличия на Марсе перхлоратов. Специалисты миссии не исключают возможности загрязнения образца марсианской почвы. Перхлораты, в частности, содержатся в твердом ракетном топливе. В данный момент специалисты выясняют, могло ли загрязнение произойти на одном из этапов подготовки зонда к полету.

Так как наличие перхлоратов является неожиданным результатом, ученые намерены его тщательно перепроверить, сообщил Барри Голдштайн (Barry Goldstein), управляющий проектом "Феникс".

"Феникс" сумел получить воду из марсианского грунта

1.08.08. Работающий на Марсе космический зонд "Феникс" получил воду из образцов грунта, собранного с поверхности планеты, сообщает в четверг NASA.

"У нас есть вода", - объявил Уильям Бойнтон (William Boynton), главный специалист по установленному на зонде газоанализатору. По словам ученого, уже установлено, что на Марсе есть лед, однако впервые "марсианскую воду удалось потрогать и попробовать".

В пресс-релизе NASA поясняется, что образцы грунта, из которых получили воду, были взяты на глубине около пяти сантиметров. Ранее две попытки проанализировать мерзлую почву оказались неудачными, поскольку она застряла в совке манипулятора. Однако последняя проба стала более податлива, когда пролежала в совке около двух дней и из нее выпарилась часть воды, поэтому грунт удалось поместить в анализатор.

"Феникс" начал анализ второго образца почвы в газовом анализаторе

Марсианский зонд "Феникс" получил команду начать анализ образца почвы Марса в своем газовом анализаторе, сообщается на сайте миссии. Зонд добыл необходимое количество грунта из траншеи, получившей название "Розово-красная" (Rosy Red).

В четверг "Феникс" с помощью механического манипулятора расширил траншею и зачерпнул совком почву. Зонд поместил ее на поднос перед защитным экраном печи. Из-за повреждений проводки он был открыт не полностью. Тем не менее, несколько комков почвы попали внутрь печи номер пять. Установленный в ней датчик показал, что грунта недостаточно, так как слишком крупные комки почвы не смогли "пролезть" в щель между подносом и приоткрытым защитным экраном.

Специалисты миссии "Феникс" сталкивались с подобными трудностями, пытаясь в первый раз заполнить печь газового анализатора. Эксперименты показали, что липкая почва становится более рассыпчатой, если "выдержать" ее на подносе или другой поверхности несколько часов. Кроме того, уменьшить размер комков помогает вибрация подноса, на котором они лежат.

В пятницу, восьмого августа, зонд получил команду начать трясти поднос. Постепенно в печь газового анализатора попало достаточное количество грунта, и "Феникс" передал на Землю сигнал о готовности начать анализ.

"Феникс" сделал микропортрет марсианской песчинки

15.08.08. Зонд "Феникс" сделал фотографии марсианской песчинки с помощью атомного силового микроскопа, сообщается на сайте миссии. Это первые снимки инопланетных объектов, выполненные в таком высоком разрешении.

Диаметр песчинки округлой формы составляет около одного микрометра (одна миллионная метра). Она является "типичным представителем" марсианского песка. Именно песчинки окрашивают небо Марса в розовый цвет и обуславливают красный цвет почвы.

"Феникс" уже фотографировал марсианский песок под микроскопом в начале своей миссии. Однако увеличение оптического микроскопа, который зонд использовал для съемки песчинок в прошлый раз, было в десятки раз меньше. Атомный силовой микроскоп позволяет изучать и фотографировать объекты, размер которых не превышает 100 нанометров (нанометр - одна миллиардная метра). Этот прибор "чувствует" силы атомных связей, действующих между атомами вещества. Роль линзы играет очень тонкая игла микроскопа. Она скользит над поверхностью вещества и отклоняется в разные стороны под воздействием атомных сил. По амплитуде отклонения ученые судят о "рельефе" исследуемого образца.

После успешного создания первого "портрета" марсианской песчинки, специалисты миссии "Феникс" намерены получить целую песчаную "галерею".

"Жюль Верн" скорректировал орбиту МКС

13.08.08. Автоматический грузовой корабль "Жюль Верн" провел коррекцию орбиты Международной космической станции, сообщает "Интерфакс". Ее высота увеличилась на шесть километров.

Сотрудник московского представительства Европейского космического агентства сообщил "Интерфаксу", что орбиту планировалось изменить на 5,9 километра. Определить точную высоту новой орбиты МКС можно будет после того, как МКС совершит один виток вокруг Земли.

Операция по коррекции орбиты длилась около 15 минут в автоматическом режиме (то есть, без участия экипажа). Команды поступали от центрального компьютера российского сегмента МКС. Сама программа коррекции была передана на МКС из Центра управления полетами, расположенного в подмосковном Звездном городке.

На Байконуре сломали малайзийский спутник

На космодроме Байконур поврежден малайзийский спутник MEASAT-1R, сообщает агентство "Интерфакс" со ссылкой на неназванный источник.

По словам источника, 9 августа в одном из монтажно-испытательных корпусов, где идет плановая подготовка к запуску, "во время маневра крюком крана был нанесен удар по одной из антенн спутника". Насколько серьезно пострадал аппарат и сколько времени потребуется для ремонта, пока остается неясным. Специалисты не исключают, что может потребоваться проверка целостности баков двигательной установки спутника, поскольку они уже заправлены компонентами топлива.

MEASAT-1R планировалось запустить 22 августа. Источник отметил, что старт с большой вероятностью будет отложен.