Новости физики и космоса 

Выпуск 24 (147) 16 - 31 декабря

Канал "Дискавери" опубликовал рейтинг главных открытий десятилетия

Научно-популярный журнал "Дискавери" опубликовал рейтинг главных научных открытий десятилетия. Выбор осуществляла редакция журнала. Полный список доступен на сайте издания.

Первое место было отдано доказательствам реальности ускоренного таяния ледников. По мнению редакции, свидетельства о росте температур, поднятии уровня океанов и сокращении площади ледников убедительно указывают на развитие процесса глобального потепления. Эту точку зрения разделяют далеко не все. В конце сентября скептики получили новые доказательства своей правоты после того, как хакеры выложили в Сеть переписку ученых, занимающихся изучением климата. Из их анализа можно заключить, что данные о потеплении много лет фальсифицировались. 

На второе место в списке был помещен проект "Геном человека", в рамках которого была полностью расшифрована последовательность ДНК Homo sapiens. Третье место составители рейтинга отдали получению воды из марсианского грунта. Зонд "Феникс", севший вблизи северного полюса планеты 26 мая 2008 года, нагрел образец почвы, а его приборы подтвердили, что лед представляет собой замерзшую H₂O.

"Огонек" опубликовал список главных открытий 2009 года

Журнал "Огонек" назвал десятку главных научных открытий 2009 года. Список можно посмотреть непосредственно на сайте журнала.

На первом месте оказалась геометрическая теория групп. Поводом для этого стало получение нашим бывшим соотечественником Михаилом Громовым в 2009 году премии Абеля "за вклад в геометрию". При этом, вообще говоря, геометрическая теория групп разрабатывалась в течение многих десятилетий, поэтому к 2009 году имеет лишь косвенное отношение.

На второе место авторы рейтинга поместили открытие на Луне воды, сделанное американскими космическими аппаратами LCROSS и LRO. В октябре 2009 года сначала верхняя ступень ракеты-носителя зонда Centaur ударилась о поверхность Луны в районе кратера Кебеус (Cabeus) недалеко от Южного полюса на скорости около 2,5 километра в секунду. Анализ выбросов позволил установить, что в кратере присутствует лед.

На третьем месте оказался самолет на солнечных батареях. Речь идет о проекте Solar Impulse. Данный самолет с размахом крыльев около 60 метров снабжен 12 тысячами солнечных батарей. Вырабатываемого ими электричества достаточно, чтобы четыре мотора мощностью по 10 лошадиных сил работали даже в темное время суток. Общий вес конструкции составляет около 1,6 тонны.

Несмотря на то, что в 2009 году самолет впервые оторвался от земли (пролетев, правда всего 350 метров), формально его разработка также не относится к 2009 году - проект стартовал в 2005 году, а первый полноценный полет Solar Impulse запланирован на 2012 год.

Кроме этого в список попал Большой адронный коллайдер, а также прибор российского производства. Утверждается, что революционное устройство "позволяет дистанционно, на расстоянии 4 метров, обнаружить сердцебиение и дыхание человека по характеру механических колебаний". В заметке "Огонька" отмечается, что специалисты из LG уже заинтересовались прорывной разработкой.

Британские физики составили список самых странных открытий 2009 года

Британские физики выбрали самые странные события в мире науки за 2009 год. Список доступен на сайте physicsworld.com.

Первое в этом списке заняло создание самого миниатюрного в мире снеговика. Сделан он, правда, не из снега, а из двух оловянных частиц сферической формы, диаметр которых составляет порядка 10 микрон. Для того, чтобы у оловянного снеговика появились глаза и рот, ученые направляли на частицы потоки электронов, которые проплавили необходимые детали.

По словам ученых, обычно, подобные оловянные частицы используются для калибровки микроскопов. Полученную фигуру ученые сфотографировали и немного обработали изображение, чтобы получился снеговик.

В землетрясениях обвинили гравитацию

Сейсмологи установили, что воздействие приливных сил, вызванное, например, Луной, может приводить к землетрясениям. Статья ученых появилась в журнале Nature, а ее краткое изложение приводит Wired.

Приливные силы - это силы, возникающие при движении тела в неоднородном силовом поле, типичным примером которого является гравитационное поле. Приливные силы ответственны не только за приливы и отливы, но и за многие другие эффекты в небесной механике. Так, например, приливные силы могут разогревать небесные тела - например, именно благодаря приливным силам на Энцеладе имеется океан.

В рамках работы ученые собирали данные о небольших землетрясениях, которые регулярно происходят в окрестности разлома Сан-Андреас. В частности, сейсмологов интересовали данные о регионе площадью около 110 квадратных километров в котором было зарегистрировано около 1700 небольших землетрясений в период с 2001 по 2008 годы.

Статистический анализ позволил установить, что частота колебаний земной коры заметно увеличивалась, когда приливные силы действовали в направлении, увеличивающем напряжение в разломе, и уменьшалась, когда силы действовали в противоположном направлении. По словам ученых, новые результаты показывают, насколько разломы чувствительны к малейшим колебаниям напряжения.

Физики создали цифровую квантовую батарею

Физики предложили конструкцию цифровой квантовой батареи (так свое детище назвали сами исследователи). По словам исследователей, новая схема позволит увеличить емкость аккумуляторов примерно в 10 раз, а также позволит создавать более компактные системы хранения информации. Статья (pdf) ученых появится в журнале Complexity, а ее краткое изложение приводит PhysOrg.com.

Схема нового устройства достаточно проста: оно представляет собой сеть углеродных нанотрубок, размеры которых не превосходят 10 нанометров. Благодаря квантовым эффектам, подобная конструкция позволяет решить одну из трудностей при зарядке батарей - возникновение электрического пробоя. Именно это явление не позволяет заряжать обычные конденсаторы "слишком сильно".

Сама схема хранения энергии в новых батареях носит нехимический характер, что также позволяет решить ряд серьезных трудностей, связанных с производством и переработкой обычных батарей. Благодаря этому факту, скорость зарядки новых батарей также может превосходить аналогичные показатели существующих образцов на порядки.

Кроме этого новая схема может использоваться для хранения информации. Каждый конденсатор при этом становится информационной ячейкой. В рамках работы ученые показали, что если добавить определенные примеси к материалу нанотрубки, то считывание информации можно производить при помощи магнитного поля, не разряжая ячейки. По словам авторов схемы, подобная методика идеально подошла бы для флеш-памяти нового поколения.

Геофизики представили карту гравитационного поля Земли

Геофизики представили предварительные карты, созданные по данным, собранным космическим аппаратом Европейского космического агентства (ESA) GOCE. Карты были обнародованы на ежегодном заседании Американского геофизического союза, а краткое изложение доклада приводит BBC News.

Так как форма Земли отлична от шара, гравитационное притяжение в одних регионах может достаточно сильно отличаться от притяжения в других. На основании данных об этих отличиях ученые раскрасили карту: красным отмечены регионы, где ускорение свободного падения больше 9,8 метра в секунду за секунду, а синим - где ниже.

В рамках миссии GOCE измеряет гравитационное поле Земли. Эти данные, в частности, помогут определить форму нашей планеты. Для выполнения этой задачи на борту аппарата имеется три пары акселерометров, которые будут измерять проекцию ускорения свободного падения на три перпендикулярные оси.

Северные сияния оказались способны к столкновениям

Ученым удалось зарегистрировать столкновение северных сияний, сообщается в пресс-релизе NASA. По словам ученых, столкновения сопровождаются вспышками света, объяснить природу которых они не в состоянии.

Открытие было сделано благодаря системе камер, расположенных на территории Канады. Кроме этого наблюдения проводились при помощи спутника Themis - космический аппарат не только делал фотографии, но также измерял характеристики магнитного поля и плазмы в окружающем его пространстве.

Исследователи полагают, что вспышки являются результатом сложных процессов, происходящих в магнитосфере Земли во время столкновения сияний. Наиболее интересные процессы, суть которых пока неясна, вероятно происходят в так называемом плазменном хвосте - регионе магнитосферы Земли, с противоположной от Солнца стороны.

Анализ зарегистрированных столкновений позволил выявить у них общие характеристики. Так, оказалось, что в них обычно принимает участие пара сияний - одно крупное и широкое, напоминающее покрывало, а другое мелкое и узловатое. Ученые полагают, что первое связано с плазменными потоками во внутренней части хвоста, а второе - с потоками во внешней. Таким образом, столкновение сияний - следствие столкновения потоков, которое приводит к возникновению вспышек. На последовательные снимки этого процесса можно посмотреть тут.

У аномалии "Пионеров" оказалась негравитационная природа

Ученые установили, что так называемая аномалия "Пионеров" - аномальное ускорение аппаратов Pioneer 10 и Pioneer 11 во внешней части Солнечной системы - имеет негравитационную природу. Статья ученых еще не принята к публикации, однако ее препринт доступен на сайте arXiv.org.

В рамках исследования ученые предположили, что аномалия "Пионеров" вызывается некоторым неизвестным гравитационным воздействием. При этом, исходя из значений ускорения для космических аппаратов - 8,7x10^-10 метра в секунду за секунду, ученые смогли рассчитать воздействие неизвестной силы на спутники Нептуна Тритон, Нереиду и Протей. Оказалось, что подобное воздействие должно вызывать колебания орбит, которые не наблюдаются на практике.

Сами исследователи не выдвигают никаких гипотез, касающихся природы воздействия на аппараты. При этом среди основных гипотез, объясняющих аномалию, гравитационные являются самыми популярными. Так, предполагалось, что на аппараты действует космическая пыль или притяжение объектов из пояса Койпера.

Солнце побило рекорд по мощности вспышек

На Солнце произошла рекордная вспышка, сообщается на сайте российской обсерватории ТЕСИС.

Мощность явления, зарегистрированного в ночь на 16 декабря, составила C5,3. Энергия вспышки почти на 50 процентов превзошла предыдущую рекордную вспышку, которая состоялась 10 декабря 2009 года. По словам ученых, поток рентгеновского излучения на земной орбите по-прежнему является повышенным.

Пока ученые не знают, в какой из активных областей на Солнце произошел выброс. В настоящее время на поверхности светила недалеко друг от друга расположены две группы пятен - группа 1034 и группа 1035. Вспышка, вероятно, произошла в более молодой группе 1035, которая появилась всего несколько дней назад и уже насчитывает 16 пятен.

Предыдущая вспышка-рекордсмен произошла в группе 1034. В настоящее время, однако, эта группа почти разрушена и, по словам исследователей, не способна производить вспышки. В ближайшее время ученые ожидают еще серию более мощных выбросов на Солнце.

"Хаббл" увидел невидимый объект в поясе Койпера

Астрономы обнаружили самый маленький из известных объектов пояса Койпера - региона Солнечной системы за орбитой Нептуна, где сосредоточено множество малых тел. Зафиксировать этот объект непосредственно нельзя, поэтому ученые использовали специальную технику, описанную в статье в журнале Nature. Кратко открытие описано на портале телескопа "Хаббл".

Диаметр объекта составляет 975 метров, а расстояние до него превышает 6,7 миллиарда километров. Предыдущий рекордсмен был приблизительно в 50 раз больше. Самые тусклые объекты, которые может "увидеть" телескоп "Хаббл", должны быть как минимум в 100 раз ярче, чем открытое тело.

Ученые обнаружили объект, используя косвенные методы. Для того чтобы сфокусироваться перед началом и во время наблюдений, "Хаббл" использует датчики точного наведения. Они функционируют, определяя положение телескопа относительно далеких звезд. Для этого датчики в течение длительного времени остаются направленными на светила. Авторы новой работы использовали эту особенность телескопа для поиска новых объектов в поясе Койпера.

Если некое тело пройдет на фоне звезды, это вызовет кратковременное изменение ее яркости. Анализируя параметры этого изменения, ученые могут определить характеристики объекта, который вызвал "мигание" (похожим способом астрономы ищут планеты за пределами Солнечной системы). Изучив данные "разглядывания" "Хабблом" 50 тысяч звезд, астрономы зафиксировали единственный эпизод "мигания" длительностью 0,3 секунды.

По соседству с Солнцем нашли мир с водой и атмосферой

Астрономам впервые удалось обнаружить водяную экзопланету, относящуюся к классу Суперземель и имеющую собственную атмосферу. Статья ученых появилась в журнале Nature, а ее краткое изложение приводится на сайте Европейской южной обсерватории.

Новая планета вращается вокруг звезды GJ 1214, расположенной на расстоянии всего 40 световых лет от Земли в созвездии Змееносца. Масса планеты составляет примерно 6 земных, а радиус - около 2,7 земных. По словам ученых, невысокая относительно плотность планеты объясняется тем фактом, что она состоит преимущественно из воды, а также небольшого количества железа и кремния.

Период обращения планеты вокруг собственной звезды составляет около 38 часов. Так как радиус орбиты относительно мал - примерно 1/70 астрономической единицы (радиуса орбиты Земли), - то температура на поверхности составляет примерно 200 градусов по Цельсию. Таким образом, у планеты, помимо твердой поверхности (колоссальное давление приводит к образованию льда даже при такой высокой температуре), имеется атмосфера толщиной около 200 километров.

Открытие было сделано при помощи спектрографа HARPS, установленного на 3,6-метровом телескопе в обсерватории La Silla. Ученые подчеркивают, что близость планеты позволяет теоретически изучать ее атмосферу уже имеющимися приборами, не дожидаясь введения в строй наблюдательных инструментов нового поколения.

Ближние к галактическому центру регионы оказались малопригодны для жизни

Астрономы установили, что планетарные системы, расположенные ближе чем Солнце к центру Млечного Пути, больше подвержены кометным бомбардировкам. Это, в частности, означает, что потенциальной жизни сложнее развиться в этих регионах. Статья ученых еще не принята к публикации, однако ее препринт доступен на сайте arXiv.org.

В рамках исследования ученые использовали компьютерное моделирование, чтобы определить насколько динамика объектов на границе планетарной системы (там, где в Солнечной системе располагается облако Оорта) определяется гравитационным воздействием галактического центра. Как оказалось, воздействие это достаточно ощутимо.

По словам ученых, особенно новому эффекту подвержены звезды, масса которых несколько меньше солнечной. Ученые подчеркивают, что новые результаты должны приниматься во внимание при определении зоны вокруг звезды, пригодной для обитания. В настоящее время под этой зоной обитания понимают регион вокруг звезды, в котором на поверхности планеты может существовать жидкая вода.

Телескоп Keck позволил разглядеть рождение каменных планет у далекой звезды

Астрономам удалось взглянуть во внутреннюю часть протопланетного диска - регион, в котором идет процесс формирования каменных планет, аналогичных Меркурию, Марсу, Венере и Земле в Солнечной системе. Статья ученых появилась в журнале The Astrophysical Journal, а ее краткое изложение приводится на сайте NASA.

В рамках исследования ученые использовали телескоп Keck, чтобы изучить звезду MWC 419, которая располагается на расстоянии 2100 световых лет от Земли в созвездии Кассиопеи. Возраст MWC 419 - всего 10 миллионов лет (для сравнения, возраст Солнца составляет 4,5 миллиарда лет), поэтому в ее окрестностях идут интенсивные процессы формирования планет.

Все наблюдения проводились в инфракрасном диапазоне - электромагнитное излучение именно этой части спектра наиболее хорошо проникает сквозь толщу пыли. По словам исследователей, собранные данные являются уникальными и помогут ученым в прояснении вопросов, касающихся процессов формирования планетарных систем. Причем самой их интересной части - каменных планет, которые могут располагаться в так называемой зоне обитаемости.

Астрофизики объяснили омоложение звезд

Ученые установили, каким образом звезды способны омолодить себя. Этот процесс приводит к образованию так называемых голубых отставших звезд. Статья ученых появилась в журнале Nature, а ее краткое изложение приводится на сайте Университета Висконсин-Мэдисона, сотрудники которого принимали участие в работе.

Голубые отставшие звезды обитают преимущественно в шаровых скоплениях и считаются результатом аномальной эволюции, поскольку обладают слишком большой светимостью для своего возраста. С точки зрения астрофизики это означает, что светила выглядят "слишком молодо".

В рамках нового исследования астрофизики в течение нескольких лет наблюдали скопление NGC 188, расположенное на расстоянии 6 тысяч световых лет от Земли в окрестностях Полярной звезды. В этом регионе содержится сразу 21 голубая отставшая звезда.

Ученым удалось установить, что за появление данных объектов ответственны сразу несколько механизмов, каждый из которых стартует с двойной системы. В первом случае одна из звезд компаньонов превращается в красного гиганта и сбрасывает верхние слои своей атмосферы. Эта материя собирается на второй звезде, светимость которой возрастает.

В рамках других двух сценариев звезды в двойной системе сталкиваются. Как оказалось этом может быть результатом гравитационного воздействия крупной звезды или двойной системы, проходящих рядом с исходным объектом (в скоплении светила располагаются достаточно плотно друг к другу). При этом до недавнего времени вероятность подобного столкновения считалась ничтожно малой, однако новые результаты заставили пересмотреть эту позицию.

Впервые составлена полная карта Меркурия

Ученые составили первую полную карту поверхности Меркурия. Она была собрана из почти тысячи фотографий, переданных аппаратами "Мессенджер" и "Маринер 10".  "Кусочки", из которых ее составили, доступны на сайте Американского географического общества. Подробности процесса составления карты приведены в пресс-релизе на сайте проекта "Мессенджер".

В общей сложности исследователи использовали 917 изображений, снятых при различных условиях освещения и с разным разрешением (от 100 до 900 метров). Для того чтобы составить из имеющихся фотографий единую карту, была использована специальная технология, применяемая в картографии. Исследователи отыскивали на нескольких снимках одну и ту же деталь (так называемую контрольную точку) и затем выравнивали все фотографии, где она присутствует, так, чтобы получить непрерывное изображение. Всего было задействовано 5301 контрольная точка.

Итоговая карта покрывает 97,7 процента поверхности планеты. Ее пространственное разрешение составляет 500 метров, а максимальная ошибка не превышает 100 метров. Ученые постепенно уточняют карту, используя для этого фотографии, не использованные ранее. В настоящее время астрономы уже начали давать имена объектам, обнаруженным при изучении карты.

Самое холодное место в Солнечной системе вновь нашли на Луне

Лунный зонд Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) обнаружил самое холодное место в Солнечной системе. Рекордно низкие температуры были зафиксированы в одном из кратеров на северном полюсе земного спутника. Подробнее событие описано на сайте прибора Diviner, при помощи которого было сделано открытие.

Diviner исследовал поверхность Луны в октябре 2009 года. Оказалось, что в постоянно затененных кратерах на северном полюсе спутника температура падает до минус 248 градусов Цельсия, или 25 кельвинов. Средняя температура космического пространства составляет около 3-4 кельвинов. Предыдущий рекорд, также обнаруженный на Луне, составлял минус 240 градусов Цельсия.

Столь низкие температуры на объекте, находящемся достаточно близко к Солнцу, объяснятся тем, что солнечное тепло никогда не проникает внутрь кратеров. В жерла не попадают не только прямые, но даже отраженные лучи.

Индийцы обнаружили на Луне органические молекулы

Один из приборов лунного зонда "Чандраян-1" зафиксировал присутствие на Луне органических молекул. Об этом журналистам портала dnaindia.com сообщил один из руководителей Индийского космического агентства (ISRO) Сурендра Пэл (Surendra Pal).

Информация об органике была передана на Землю масс-спектрометром, расположенном на ударном зонде - той части "Чандраяна-1", которая 14 ноября 2008 года врезалась в поверхность Луны в районе кратера Шеклтон. Неназванный представитель ISRO сообщил, что данные приборов были получены в последние секунды перед тем, как ударный зонд упал на Луну. Другие источники уточняют, что следы органики были найдены в облаке пыли, поднявшемся после удара. Не указывается, как в таком случае приборы продолжили работать.

Во вторник, 15 декабря, заявление о возможном присутствии на Луне органики сообщили ученые, курирующие миссию американского лунного зонда LRO. Представители NASA отметили, что заявление индийских коллег является "интригующим", и выразили интерес получить больше информации. Слова исследователей цитирует портал Uneverse Today.

На Титане разглядели блики северных озер

Астрономам впервые удалось зарегистрировать свет, отраженный от поверхности жидких озер Титана, сообщается на сайте NASA. По словам исследователей, это не только красиво, но и является очередным подтверждением наличия на поверхности сатурнианского спутника жидких углеводородов.

Специалисты уже достаточно давно пытались разглядеть блики от "водоемов" при помощи камер зонда "Кассини". Этого не удавалось сделать, так как площадь озер на южном полюсе луны, который был постоянно освещен до недавнего времени, относительно невелика. Теперь, однако, полярный день начался в самом северном регионе Титана, где площади жидких углеводородов заметно больше.

Другим препятствием для съемок является относительно плотная атмосфера сатурнианского спутника. Используя инфракрасный спектрометр, ученые смогли зарегистрировать свет, исходящий от поверхности озера Kraken Mare. Площадь этого "водоема" составляет 400 тысяч квадратных километров, что больше площади Каспийского моря - самого большого озера на Земле.

Ученые отмечают, что снимок был сделан еще в июле 2009 года - в течение последующих пяти месяцев специалисты занимались обработкой полученного изображения. В частности, для этого им потребовались фотографии озера, сделанные в период с 2006 по 2008 годы. Фото (36 Кб) бликов на поверхности Kraken Mare в высоком разрешении можно посмотреть тут.

NASA опубликовало видео танцующих спутников Сатурна

Астрономы, работающие с космическим аппаратом "Кассини", выпустили видео танцующих сатурнианских спутников, сообщается на сайте NASA. Видео можно посмотреть тут.

Для создания ролика исследователи использовали серию фотографий спутников газового гиганта, сделанных в ноябре и августе 2009 года. На видео видно как спутники заходят друг за друга - подобные события позволяют астрономам получить достаточно много информации о динамике движения лун.

Основными героями нового видео являются спутники Рея, Мимас, Пандора и Янус. Крупнейший из них, Рея, диаметром около 1,5 тысяч километров является вторым по величине после Титана спутником Сатурна. Полный оборот вокруг газового гиганта Рея делает за 4,5 дня.

Самый быстрый космический аппарат прошел половину пути до Плутона

Космический аппарат New Horizons пересек условную границу, которая отмечает половину расстояния от Земли до Плутона. Об этом сообщается на сайте проекта.

New Horizons - это самый быстрый из когда-либо создаваемых человеком аппаратов. В настоящее время он приближается к цели своего путешествия - Плутону - со скоростью 1,2 миллиона километров в день. Для сравнения, длина земного экватора составляет 40 тысяч километров.

Сейчас New Horizon находится между орбитами Сатурна и Урана на расстоянии примерно 2,5 миллиарда километров от Земли. При этом большая часть электроники космического посланника находится в спящем режиме.

"Союз ТМА-17" прибыл на МКС

Пилотируемый корабль "Союз ТМА-17" в ночь на среду 23 декабря в автоматическом режиме пристыковался к Международной космической станции (МКС). Как сообщает "Интерфакс", к настоящему моменту экипаж корабля открыл переходные люки и перешел на МКС.

"Союз" доставил на МКС россиянина Олега Котова, японца Соити Ногути и астронавта NASA Тимоти Кримера. Экспедиция пробудет на станции 162 суток, за которые космонавтам предстоит провести несколько десятков научных экспериментов, совершить один выход в открытый космос, а также принять три грузовых корабля "Прогресс" и два американских шаттла.

Прибывшие на борту "Союза" космонавты присоединятся к уже работающим на орбите россиянину Максиму Сураеву и американцу Джеффри Уильямсу. Примечательно, что Котов и Ногути ранее уже летали на МКС, в то время как для Кримера это станет первым посещением космической станции.