Темная материя: аксионы снова не найдены

Измерения швейцарских исследователей не дали никаких доказательств гипотетических элементарных частиц - аксионов.

В соответствии со стандартной моделью космологии, доля таинственной темной материи должна составлять как минимум 23 % всей энергии и материи во Вселенной. Для сравнения, «обычное» вещество, то есть все, что мы можем наблюдать, составило бы всего около 4,6 %.

Вселенная и темная материя в существующих гипотезах

Вывод о существовании темной материи исследователи делают, в том числе из того, что галактики, несмотря на их относительно быстрое вращение, не отрываются друг от друга. Следовательно, они должны иметь значительно большую массу, чем можно определить путем наблюдения. И неизвестным фактором может быть только темная материя. Однако это лишь косвенные свидетельстваа ее существования, а прямых до сих пор нет, поэтому этот ворос по-прежнему остается предметом спекуляций.

Вероятно, частицы-аксионы не существуют

В одной из гипотез говорится, что темная материя может состоять из так называемых аксионов - гипотетических элементарных частиц. В Швейцарском институте Пауля Шеррера (PSI) и Источнике нейтронов ILL в Гренобле ученые собирали данные для доказательства их существования. По сравнению с предыдущими измерениями точность была увеличена в 1000 раз. Исследователи пришли к выводу, что аксионов не существует - по крайней мере, в этом диапазоне измерения.

В «Источнике сверххолодных нейтронов» (UCN) Швейцарского института Пауля Шеррера ученые семи стран изучают некоторые свойства нейтронов. В собранных данных они, в частности, искали доказательства взаимодействия нейтронов и аксионов. По мнению исследователей, при столкновении с аксионом значительно проще изменялось бы распределение электрического заряда внутри нейтрона. Что проявилось бы в регулярных колебаниях электрических свойств нейтрона.

Однако это косвенное доказательство существования аксионов не подтвердилось: никаких следов регулярных колебаний не обнаружено, как и в ранее собранных данных Источника нейтронов ILL в Гренобле. Ученые сообщают об этом в «Physical Review X».

Кандидатов становится все меньше

Хотя существование аксионов до сих пор не полностью исключено, результаты явно ограничивают диапазон свойств, которые могут иметь эти гипотетические частицы. Таким образом, «провал» в поиске этих частиц является шагом вперед в исследовании темной материи.

«Результаты опровергают те физические модели, которые постулируют аксионы с этими свойствами и тем самым помогают ограничить разнообразие частиц, которые могут быть кандидатами на присутствие в темной материи».
Клаус Кирх Klaus Kirch), автор исследования, PSI

Источник: derstandard.at

Долгие полеты в космосе меняют структуру мозга

Радиологи Франкфуртской университетской больницы предполагают, что у астронавтов, участвующих в будущих полетах на Марс, появятся серьезные проблемы с мозгом. Его структуру может изменить длительное пребывание в космосе. Такие результаты показало исследование, финансируемое американским космическим агентством NASA.

В НАСА заметили, что космонавты, возвращающиеся с Международной космической станции (МКС), часто жалуются на проблемы со зрением и головные боли. Эти явления изучали исследователи, возглавляемые Морицем Альбрехтом (Moritz Albrecht). Сообщение о работе, в которой было проведено сравнение обследования на магнитно-резонансном томографе 34 астронавтов до и после их долгого пребывания в космосе, опубликовано в журнале New England Journal of Medicine.

Фото: Reuters/NASA

«Если эти эффекты окажутся устойчивыми, то, например, пилотируемую миссию на Марс нельзя будет осуществить в ранее запланированной форме».

Франкфуртские радиологи обнаружили серьезные изменения в мозге людей, длительно пребывавших на МКС: почти у всех этих астронавтов обнаружено сужение центральной борозды. Кроме того, у всех мозг переместился вверх. Было установлено также сужение различных цистерн, снабжающих мозг жидкостью.

Отрицательному воздействию подвергаются в невесомости именно те области мозга, которые необходимы для координации, восприятия и взаимодействия.

«Проведя долгое время в космосе, участники, возможно, будут не в состоянии правильно воспринимать объекты ближайшего окружение, не говоря уже о выполнении своих повседневных задач».

Пока неясно, насколько серьезны и длительны эти изменения.

Еще в 2015 году американское исследование пришло к выводу, что высокоэнергетическое излучение, такое как в космосе, вредит мозгу мышей и уменьшает их познавательные способности (Science Advances). Из-за расстояния время полета до Марса при сегодняшней технике займет не менее двух лет - поэтому необходимо заранее выявить все потенциально опасные последствия длительного пребывания под воздействием космических лучей.

Источник: derstandard.at

Звезда-зомби взрывалась и оживала несколько раз

Звезда взорвалась, выжила, а более 50 лет спустя снова взорвалась. Это астрономический эквивалент злодея фильма ужасов - звезда, не пожелавшая оставаться мертвой.

Международная команда астрономов, в том числе Ник Конидарис и Бенджамин Шаппеи из Института Карнеги, обнаружила звезду, которая за 50 лет многократно взрывалась. Статья, вышедшая в Nature, полностью опровергает наши представления о конце жизни звезды. В анализе явления сыграл важную роль инструмент Конидариса.

В сентябре 2014 года команда астрономов из группы Palomar Transient Factory обнаружила в небе новый взрыв сверхновой iPTF14hls. Чтобы понять скорость и химический состав материала, выброшенного во время взрыва, проанализировала испускаемый им свет. Этот анализ показал, что это был взрыв сверхновой звезды II-P типа. Все в открытии казалось нормальным, пока несколько месяцев спустя, сверхновая снова не начала становиться ярче.

Представление художника о взрыве сверхновой Фото: Европейская южная обсерватория/M. Kornmesser

Сверхновые типа II-P обычно остаются яркими в течение примерно 100 дней. Но у iPTF14hls этот период продлился более 600 суток! К тому же архивные данные показали, что в этом месте был взрыв в 1954 году.

На снимке, полученном Palomar Observatory Sky Survey, обнаружен возможный взрыв в 1954 году в месте расположения iPTF14hls (слева), не замеченный на более позднем изображении, снятом в 1993 году (справа). Известно, что сверхновые взрываются только один раз, сияют в течение нескольких месяцев, а затем исчезают, но у iPTF14hls было по меньшей мере два взрыва через 60 лет друг от друга Фото: POSS/DSS/LCO/S. Wilkinson

Оказалось, что эта звезда-зомби взорвалась более полувека назад, выжила и снова взорвалась в 2014 году.

«Эта сверхновая противоречит всему, что мы думали, что знали о том, как они работают. Это самая большая загадка, с которой я столкнулся почти за десятилетие исследований звездных взрывов»».
Иэр Аркэви (Iair Arcavi), ведущий авториз Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и Обсерватории Лас-Камбр

Инструмент SED Machine, созданный Конидарисом, помог проанализировать излучаемый iPTF14hls свет, который затемнялся и делался ярче не менее пяти раз в течение трех лет. этот прибор способен быстро классифицировать сверхновые и другие недолговечные астрономические явления.

Объект iPTF14hls становился то ярким, то снова тусклым по меньшей мере пять раз в течение двух лет. Такого поведения астрономы никогда не наблюдалось в предыдущих сверхновых: они обычно остаются яркими примерно на протяжении 100 дней, а затем исчезают. Фото:  LCO/S. Wilkinson

Звездные взрывы много рассказывают астрономам о происхождении большей части вещества, из которого состоит наша Вселенная. Взрыв сверхновой, возможно, даже спровоцировал образование Солнечной системы. Астрономы предполагают, что первоначально звезда должна была быть как минимум в 50 раз более массивной, чем солнце, возможно даже иметь до 130 солнечных масс, потому что только такие гиганты среди звезд могли бы пережить первую сверхновую.

Возможно, iPTF14hls является первым известным представителем типа сверхновой, который до сих пор был постулирован лишь теоретически. В этих сверхновых звездах, представляющих собой «пульсационную пару нестабильности» (Pulsational Pair Instability), ядро ​​массивных звезд становится настолько горячим, что энергия внутри него превращается в антиматерию и материю. Это вызывает взрыв, который отбрасывает наружные оболочки звезды, но оставляет сердцевину неповрежденной. Только после нескольких повторений происходит свертывание ядра и создается черная дыра.

«Эти взрывы до сих пор были типичными для ранней вселенной - сегодня они не должны происходить. Это похоже сегодня на находку живого динозавра».
Энди Хауэлл

Кроме того, некоторые из особенностей этой сверхновой не укладываются в теорию такого типа сверхновой: например продолжающееся присутствие водорода или огромная энергия взрыва.

До сих пор ясно только одно: Supernova iPTF14hls не вписывается ни в одну из общих моделей и может представлять собой совершенно новый тип звездного взрыва. Астрономы могут только гадать, какие механизмы стоят за этим загадочным событием.

Источники: phys.org, scinexx.de

Результаты столкновений галактических скоплений

Гигантское столкновение нескольких скоплений галактик создало поразительную панораму. Каждый из этих кластеров содержит сотни галактик. Столкновения вызвали ударные волны, которые породили небесный фейерверк яркого радиоизлучения, показанного на снимке красным и оранжевым. В центре изображения виден фиолетовый цвет - им окрашено сильно нагретое рентгеновское излучение.

От Земли до области скоплений, получившей название Abell 2744, свет летит приблизительно 4 млрд лет. Радиофрагмент изображения получен во время новых наблюдений, сделанных в Национальном научном фонде Карла Г. Янского радиотелескопом Very Large Array (VLA) и согласуется с более ранними данными из рентгеновской обсерватории NASA Chandra.

Комбинированное изображение области Abell 2744, с объединенными радио, рентгеновскими и оптическими (видимыми) данными. Фото: Pearce et al.; Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF; Chandra, Subaru; ESO

Оба снимка накладываются на изображение на длинах волн с видимым светом, выполненное по данным телескопов Subaru и Very Large Telescope (VLT). Новые наблюдения VLA показали не найденные ранее области, где удары ускоряли субатомные частицы, вызывая радиоизлучение.

Астрономы изучают комбинированное изображение, пытаясь расшифровать последовательность столкновений галактических кластеров. В настоящее время, по их словам, данные указывают на столкновение подкластеров с севера на юг и с Востока на Запад. Возможно, существует и третье. Поэтому астрономы продолжают анализировать свои данные, чтобы выявить более подробные сведения о сложной истории столкновений и их последствиях.

Источник: public.nrao.edu

Найдена самая древняя спиральная галактика

Самая древняя спиральная галактика, обнаруженная на сегодняшний день, приоткрыла свои секреты команде астрономов Технологического университета Суинберна и Австралийского национального университета (ANU).

Галактика, известная как A1689B11, уже существовала 11 млрд лет назад, когда после Большого взрыва  прошло всего 2,6 млрд лет и возраст Вселенной соответствовал лишь одной пятой своего нынешнего. Таким образом, это самая древняя спиральная галактика из до сих пор обнаруженных.

Чтобы проверить винтажную и спиральную природу этой галактики, исследователи использовали мощную технику, которая сочетает гравитационное линзирование с ультрасовременным прибором - ближним инфракрасным интегральным полевым спектрографом (NIFS), установленном на телескопе «Близнецы» на Гавайях. NIFS - первый в Австралии инструмент Gemini, который был спроектирован и построен покойным Питером МакГрегором (Peter McGregor) в ANU.

Спиральная галактика A1689B11 прячется за массивным галактическим скоплением, работающим как линза. Благодаря этому получены два ее увеличенных изображения в разных положениях на небе Фото: James Josephides

Гравитационная линза - самый большой природный телескоп, созданный массивным кластером, состоящим из тысяч галактик и темной материи. Скопление изгибает и увеличивает свет галактик позади него аналогично обычной линзе, только масштаб ее намного больше.

«Этот метод позволяет нам изучать древние галактики с высоким разрешением с беспрецедентными деталями. Мы можем заглянуть во времени за 11 миллиардов лет назад, непосредственно наблюдая за формированием первых примитивных спиральных рукавов галактики».
Д-р Тиантиан Юань (Tiantian Yuan) астроном Университета Суинберна, глава исследовательской группы

«Изучение древних спиралей, таких как A1689B11, является ключом к раскрытию тайны того, как и когда появляется последовательность Хаббла. В ранней Вселенной спиральные галактики были необычайно редкими, и это открытие распахивает дверь для исследования того, как галактики переходят из хаотических, турбулентных дисков в спокойные тонкие, подобные диску нашего Млечного Пути».
Д-р Ренюэ Цен (Renyue Cen) из Принстонского университета, соавтор работы

Исследование показывает некоторые удивительные особенности A1689B11.

«Эта галактика в 20 раз быстрее формирует звезды, чем сегодняшние - столь же быстро, как и другие молодые галактики подобных масс в ранней Вселенной. Впрочем, в отличие от иных галактик той же эпохи, A1689B11 имеет очень холодный и тонкий диск, вращающийся спокойно с удивительно маленькой турбулентностью. Этот тип спиральной галактики никогда прежде не был замечен в эту эпоху ранней Вселенной».
Д-р Тиантиан Юань

Источник: phys.org

В данных Кеплера 20 перспективных экзопланет

Большая международная команда исследователей, работающих с данными, отправленными с космического телескопа Kepler, отыскала доказательства 20 ранее неизвестных перспективных экзопланет. В своей статье, загруженной на сервер препринта arXiv , команда описывает их и выделяет наиболее подходящие для категории с умеренными условиями.

Исследователи сообщают, что они использовали инструмент Robovetter для просмотра данных наблюдений Кеплера за планетами. Этот прибор сужает число экзопланет до реальных кандидатов на миры, где присутствует жизнь. Было обнаружено, что многие из обнаруженных 20 объектов имели длинные орбиты.

Фото: НАСА

В частности, KOI-7923.01 с очень близкими к земным размерами и 395-суточным периодом обращения вокруг звезды. Команда полагает, что она немного прохладнее Земли из-за большей удаленности от своего светила, которое тоже холоднее Солнца. Исследование предполагает, что эта планета может быть покрыта тундрой и для поддержания жизни там не слишком холодно.

К сожалению, найденные планеты пока не получили полного подтверждения, так как у Кеплера возникли проблемы после съемок части неба, в которой предполагается их существование. Несмотря на отсутствие данных, команда почти уверена, что это пригодные для жизни экзопланеты. Однако космический телескоп смог наблюдать за ними всего дважды, что для подтверждения результатов недостаточно - необходимы наземные наблюдения.

Доказательства были получены на основе данных фотометрии, отправлявшихся космическим телескопом в течение четырех лет. 20 представляющих интерес планет были частью каталога из 8 054 «Объектов Кеплера». Их число было уменьшено до 4 034 экзопланет с периодом обращения вокруг их светил, равным 0,25-632 суток. Считается, что на 20 отобранных объектах может поддерживаться жизнь и поэтому им уделят в течение следующих нескольких лет наибольшее внимание.

Источник: phys.org