Дайджест научпоп-новостей за неделю, о которых мы ничего не писали
Учёные нашли свидетельства взрыва близкой к нам килоновой, произошедшего 3,5 миллиона лет назад
В большинстве случаев, когда астрономы обнаруживают катаклизмических события, такие как слияние нейтронных звёзд или образование чёрной дыры, они происходят за много световых лет от нас — как правило, в другой галактике. Хотя мы можем наблюдать их разрушительную силу через излучаемый ими свет, на Землю они оказывают минимальное влияние. Однако относительно недавнее обнаружение определённых типов изотопов на дне океана намекает на то, что одно из таких событий произошло совсем рядом с нашим домом. И произошло оно, скорее всего, не так уж давно по космическим меркам.
Как же изотопы на дне океана могут определить, что катастрофическое событие произошло совсем недавно? В случае с некоторыми элементами очень немногие процессы во Вселенной могут создать их естественным путём. Два из них — Fe-60 и Pu-244 — были обнаружены в океанических отложениях, датируемых 3–4 миллионами лет назад.
Теоретически Fe-60 может появиться в обычной сверхновой — мощном событии, но не таком уж вселенском катаклизме, который мы можем наблюдать издалека. Однако считается, что Pu-244 создаётся только в таких экстраординарных событиях. В частности, появление этого изотопа плутония происходит только в определённых классах сверхновых, таких как килоновая или слияние хотя бы одной нейтронной звезды с чем-то ещё.
Учёные уже изучали соотношение этих двух изотопов и пришли к выводу, что одиночное слияние бинарных нейтронных звёзд не привело бы к получению наблюдаемых изотопов. Однако в новой работе физиков из Университета Тренто было обнаружено, что при определённой схеме выброса обломков и определённом наклоне события слияния, когда оно произошло, соотношение изотопов железа и плутония можно объяснить явлением, известным как «килонова», которое возникает при столкновении либо двух нейтронных звёзд, либо нейтронной звезды и чёрной дыры.
Ключ к профилактике болезни Альцгеймера получен от пациента, который избежал заболевания, несмотря на генетическую предрасположенность
Болезнь Альцгеймера уже несколько поколений преследует одну большую колумбийскую семью, поражая половину её членов в самом расцвете сил. Но одна из представительниц этой семьи избежала, казалось бы, неминуемой участи: еесмотря на то, что она унаследовала генетический дефект, из-за которого у её родственников развилось слабоумие в 40 лет, она оставалась когнитивно здоровой до 70 лет.
Исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе теперь считают, что знают, почему. В предыдущем исследовании сообщалось, что в отличие от своих родственников, эта женщина является носителем двух копий редкого варианта гена APOE, известного как мутация Крайстчерча. В этом исследовании учёные использовали генетически модифицированных мышей, чтобы показать, что мутация Крайстчерча отменяет связь между ранней стадией болезни Альцгеймера, когда в мозге накапливается белок под названием амилоид-бета, и поздней стадией, когда накапливается другой белок под названием тау и наступает когнитивный спад. Таким образом, женщина оставалась в здравом уме на протяжении десятилетий, даже когда её мозг заполнялся огромным количеством амилоида. Результаты исследования, опубликованные в журнале Cell, позволяют предложить новый подход к профилактике деменции Альцгеймера.
«Любой защитный фактор очень интересен, потому что он даёт нам новые подсказки о том, как протекает болезнь», — говорит старший автор исследования Дэвид М. Хольцман, доктор медицины, заслуженный профессор неврологии Барбары Бёртон и Рубена М. Моррисса III. «С возрастом у многих людей в мозге начинает накапливаться амилоид. Вначале они остаются когнитивно нормальными. Однако через много лет отложение амилоида начинает приводить к накоплению белка тау. Когда это происходит, вскоре наступает когнитивное расстройство. Если нам удастся найти способ имитировать эффект мутации APOE Крайстчерча, мы сможем остановить людей, которые уже находятся на пути к болезни Альцгеймера, и не дать им продолжить этот путь».
Болезнь Альцгеймера развивается в течение примерно 30 лет. Первые два десятилетия или около того протекают тихо; амилоид медленно накапливается в мозге, не вызывая болезненных последствий. Однако когда уровень амилоида достигает критической точки, начинается вторая фаза, включающая множество взаимосвязанных разрушительных процессов: Белок под названием тау образует клубки, которые распространяются по мозгу; метаболизм в мозге замедляется, мозг начинает уменьшаться в размерах; люди начинают испытывать проблемы с памятью и мышлением. Болезнь протекает одинаково у людей с генетическими и негенетическими формами болезни Альцгеймера.
Расположение звёзд на древнем навигационном приборе говорит о том, когда он был сделан
Астролябия
Астролябии служат двум целям. Во-первых, они полезны как астрономический инструмент, особенно для определения широты корабля. Во-вторых, они сами по себе являются произведениями искусства. Помимо того, что они должны быть точными, многие из них ещё и красивы. Они даже переживают возрождение популярности, поскольку коллекционеры раскупают даже те, что сделаны по современным технологиям, из-за их эстетической привлекательности. А новая работа добавляет к их использованию способность самостоятельно отмечать, в каком году они были сделаны, по узорам звёзд, на которые они ссылаются.
Эммануэль Давуст — профессиональный астроном в обсерватории Миди-Пиренеи в Тулузе, Франция. Он также является историком-любителем. В своей работе, он анализирует положение звёзд по отношению к указателям на астролябии, хранящейся в Музее древних искусств Поля-Дюпюи.
Создание астролябии — сложный процесс, требующий изготовления нескольких деталей с заумными названиями, такими как «рете», которая «представляет собой плоскую проекцию небесной сферы», и «матер» — диск с делениями на обратной стороне, который позволяет пользователю определить высоту звезды над горизонтом.
Но, пожалуй, самое главное — астролябии имеют «указатели», которые, будучи расположенными на фоне неба, обозначают положение определённого набора звёзд. В астролябии, которую изучал доктор Давуст, их 34, но ни одна из них не имеет названия.
Решение, как понять, какие звёзды находятся на концах указателей, может показаться простым: держите астролябию в разных местах неба, пока все 34 указателя не укажут на что-то (и на Полярную звезду, которая должна быть расположена в центре реты). Однако, несмотря на кажущуюся неподвижность ночного неба, звёзды перемещаются в течение длительных периодов времени — например, столетий.
Именно это медленное, дрейфующее движение и использовал доктор Давуст для датировки астролябии. Поскольку на астролябии не было явных следов изготовления доминиканскими монахами, которые её сделали, и ни одна из звёзд на конце указателей не была названа, пришло время привлечь к работе современные технологии.
Доктор Даву сделал снимок реты и попытался определить координаты каждого из 34 указателей. Затем он обратился к звёздному каталогу, который показывал положение всех опорных звёзд, использованных на других известных латинских астролябиях, и попытался найти схему, наиболее близкую к той, что была видна на рете изучаемого им объекта. Для дополнительного контроля он ограничил поиск XV-XVII веками с шагом в 50 лет и только датой равноденствия каждого года.
Он обнаружил, что равноденствие 1550 года было ближе всего к тому, чтобы референтные звёзды находились вблизи конца указателей на тулузской астролябии. Это не совсем точное совпадение, но, скорее всего, достаточно близкое, чтобы быть полезным для монахов, для которых она была изначально разработана.
Уэбб пролил свет на взорвавшуюся звезду
Новый снимок Кассиопеи А (Cas A) в ближнем инфракрасном свете даёт астрономам намёки на динамические процессы, происходящие внутри остатка сверхновой. Крошечные сгустки, представленные в ярко-розовом и оранжевом цветах, составляют внутреннюю оболочку сверхновой и состоят из серы, кислорода, аргона и неона самой звезды. Большой полосатый сгусток в правом нижнем углу изображения, прозванный Baby Cas A, — одно из немногих световых эхо, видимых в поле зрения NIRCam. На этом изображении красный, зелёный и синий цвета были присвоены данным NIRCam Уэбба при 4,4, 3,56 и 1,62 микрона (F444W, F356W и F162M, соответственно).
Остаток сверхновой Кассиопеи А (Cas A) сияет на новом снимке от 10 декабря 2023 года, полученном Уэббом. Снимок Cas А, сделанный камерой ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam), демонстрирует этот звёздный взрыв с разрешением, ранее недостижимым на таких длинах волн, и раскрывает сложные детали расширяющейся оболочки вещества, врезающейся в газ, пролитый звездой перед взрывом.
Cas A — один из наиболее хорошо изученных остатков сверхновых во всём космосе. За годы работы наземные и космические обсерватории, включая рентгеновскую обсерваторию НАСА «Чандра», космический телескоп «Хаббл» и вышедший на пенсию космический телескоп «Спитцер», собрали многоволновую картину остатка этого объекта.
Однако сейчас астрономы вступили в новую эру изучения Cas A. В апреле 2023 года прибор MIRI (Mid-Infrared Instrument) аппарата Webb начнёт эту главу, открыв новые и неожиданные особенности во внутренней оболочке остатка сверхновой. Многие из этих особенностей невидимы на новом изображении NIRCam, и астрономы выясняют, почему.
Астрономы открыли первую популяцию бинарных звёзд, лишённых водородных оболочек
Астрономы из Университета Торонто обнаружили популяцию массивных звёзд, которых лишили водородных оболочек их компаньоны в бинарных системах. Результаты исследования, опубликованные в журнале Science, проливают свет на горячие гелиевые звёзды, которые, как считается, являются источниками бедных водородом ядер сверхновых и слияний нейтронных звёзд.
Уже более десяти лет учёные предполагают, что примерно каждая третья массивная звезда лишается своей водородной оболочки в бинарных системах. Однако до сих пор был выявлен лишь один возможный кандидат.
«Это был такой большой, бросающийся в глаза пробел», — говорит соавтор исследования Мария Дроут, доцент кафедры астрономии и астрофизики имени Дэвида А. Данлэпа и сотрудник Института астрономии и астрофизики имени Данлэпа в Университете Торонто.
Впечатление художника об эволюции горячей бинарной звезды большой массы.
«Если бы оказалось, что такие звёзды встречаются редко, то вся наша теоретическая база для всех этих различных явлений оказалась бы неверной, что имело бы последствия для сверхновых, гравитационных волн и света далёких галактик», — говорит Друт. «Эта находка показывает, что такие звёзды действительно существуют».
«В будущем мы сможем заниматься гораздо более детальной физикой этих звёзд», — говорит Друт. «Например, предсказания о том, сколько слияний нейтронных звёзд мы должны увидеть, зависят от свойств этих звёзд, например, от того, сколько материала слетает с них в звёздном ветре. Теперь, впервые, мы сможем измерить это, тогда как раньше люди экстраполировали это».
Ранее бинарные звёзды без оболочек использовались для объяснения того, почему треть сверхновых с коллапсом ядра содержит гораздо меньше водорода, чем типичный взрыв красной сверхгигантской звезды. Друт и её коллеги предполагают, что эти недавно открытые звёзды в конечном итоге взорвутся как сверхновые с низким содержанием водорода. Также считается, что такие звёздные системы необходимы для образования слияний нейтронных звёзд, подобных тем, которые излучают гравитационные волны, обнаруженные с Земли экспериментом LIGO.
На самом деле, исследователи считают, что несколько объектов в их текущей выборке — это звёзды без оболочек, компаньонами которых служат нейтронные звёзды или чёрные дыры. Эти объекты находятся на стадии, непосредственно предшествующей превращению в двойные нейтронные звёзды или системы нейтронная звезда плюс чёрная дыра, которые в конечном итоге могут слиться.
