Дайджест научпоп-новостей за неделю, о которых мы ничего не писали
Гравастары: альтернативная теория чёрных дыр
Как мог бы выглядеть гравастар
Одно из главных предсказаний общей теории относительности заключается в том, что в конце концов гравитация побеждает. В борьбе с гравитацией звёзды преобразуют водород в новые элементы и могут противостоять ей какое-то время. Электроны и нейтроны оказывают давление, чтобы противостоять гравитации, но их устойчивость к постоянному притяжению ограничивает количество массы, которую может иметь белый карлик или нейтронная звезда. При массе около 3 солнечных гравитация пересиливает все остальные взаимодействия и превращает массивный объект в чёрную дыру.
Хотя чёрные дыры имеют множество теоретических и наблюдательных доказательств, подтверждающих их существование, теория чёрных дыр не лишена проблем. Например, общая теория относительности предсказывает, что масса сжимается до бесконечно плотной сингулярности, где законы физики разрушаются. Эта сингулярность окутана горизонтом событий, который служит точкой невозврата для всего, что поглощает чёрная дыра. Оба варианта не очень устраивают физиков, поэтому уже давно ведутся поиски альтернативы, в которой работал бы механизм, предотвращающий образование сингулярностей и горизонтов событий.
Одна из альтернатив — гравитационная вакуумная звезда или звезда гравитационного конденсата, обычно называемая гравастаром. Она была впервые предложена в 2001 году и использует тот факт, что большая часть энергии во Вселенной — это не обычная материя или даже тёмная материя, а тёмная энергия. Тёмная энергия управляет космическим расширением, поэтому, возможно, она может противостоять гравитационному коллапсу при высоких плотностях.
Новая модель, по сути, представляет собой гнездо из нескольких гравастаров, чем-то напоминающее матрёшку. Вместо одной оболочки, заключающей в себе экзотическую тёмную энергию, в модели есть несколько слоёв вложенных друг в друга оболочек с тёмной энергией между слоями. Авторы называют эту модель нестаром, или вложенным гравастаром. Эта альтернативная модель делает гравастар более устойчивым, поскольку напряжение тёмной энергии лучше уравновешивается весом оболочек. Внутренняя структура нестара также означает, что гравитационные волны нестара и чёрной дыры более схожи, а значит, технически их существование нельзя исключить.
Самая голодная чёрная дыра из когда-либо найденных съедает по солнцу каждый день
Квазар J0529–4351 на снимке из обзора тёмной энергии; на переднем плане — красный карлик
Чёрная дыра в центре галактики, квазаре J0529–4351 поглощает столько вещества, что в день заглатывает около одной солнечной массы, состоящей из газа и пыли. Масса этой чёрной дыры уже составляет около 17 миллиардов солнечных.
Это самая голодная чёрная дыра из всех, что нам доводилось наблюдать, по словам команды астрономов под руководством Кристиана Вольфа из Австралийского национального университета. Она растёт так быстро, что практически достигла максимального предела количества материала, которое она может поглотить.
Учёные пока не знают, откуда взялись сверхмассивные чёрные дыры. Гораздо меньшие чёрные дыры — с массой в несколько десятков солнечных масс — образуются в результате прямого коллапса ядер массивных звёзд, когда те умирают, и могут расти в результате столкновений с другими чёрными дырами со звёздной массой. Но сверхмассивные чёрные дыры слишком велики, чтобы этот метод образования мог объяснить их появление, особенно на ранних этапах истории Вселенной.
Существуют и другие теоретические варианты их образования, но один из способов лучше понять, как сверхмассивные чёрные дыры становятся такими упитанными, — это найти растущие и изучить их. Именно здесь на сцену выходят квазары — такие, как J0529–4351.
Под действием сильного трения и гравитации материал нагревается до миллиардов или даже триллионов градусов, ярко вспыхивая в космосе светом всего спектра. Астрономы могут изучать этот свет, разделяя его спектр, чтобы выяснить свойства чёрной дыры.
Создан диск размером с DVD, способный вместить 1 миллион фильмов
Группа инженеров-фототехников из нескольких китайских институтов разработала новый тип оптического DVD-диска, способного хранить до петабайта данных. Группа использовала новый материал для покрытия DVD-дисков и новые лазерные технологии для записи данных. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.
Объём DVD-дисков, которые в настоящее время используются для хранения фильмов и данных, составляет 4,5 гигабайта — этого достаточно для хранения примерно двух часов видео. Данные записываются с помощью лазера, который вытравливает на поверхности диска серию неровностей, обозначающих нули и единицы. В новой работе команда из Китая нашла способ хранить на DVD значительно больше данных, используя совершенно новый подход.
Новый метод предполагает хранение данных не в виде одного слоя, а в трёх измерениях. Команда обнаружила, что может хранить данные на одном диске, содержащем до 100 слоёв. Для создания нескольких слоёв на диске команда разработала специальное покрытие, а затем разработала способ травления отдельных слоёв с помощью специальных световых схем и красителя в покрытии, что позволило травить их на уровне наночастиц. Это позволило хранить данные на беспрецедентно высоком уровне.
Учёные заявили о прорыве в области искусственного интеллекта, позволяющем генерировать безграничную энергию чистого термоядерного синтеза
Исследователи из Принстонского университета и его Принстонской лаборатории физики плазмы разработали модель искусственного интеллекта, которая может решить проблему удержания плазмы в реакторе. Эта модель предсказывает, как избежать нестабильности плазмы и вырвалась из сильных магнитных полей, которые удерживают её внутри определённых реакторов в форме пончика. Свои выводы учёные опубликовали в среду в журнале Nature.
Реакторы токамак, имеющие форму пончика, используют магниты, чтобы сжимать частицы плазмы вместе и поддерживать их постоянное вращение вокруг кольца, создавая длительную термоядерную реакцию. Но стоит лишь немного нарушить линии магнитного поля, проходящие через плазму, и хрупкий баланс, удерживающий всё это, нарушается: Плазма вырывается из лап магнитов, и реакция прекращается.
Чиджин Сяо, физик плазмы из Университета Саскачевана, не принимавший участия в исследовании, объяснила, что эти нестабильности могут привести к катастрофическим последствиям. «Когда плазма перестаёт вести себя, как нужно, возникает несколько рисков: один из них заключается в том, что вся энергия, накопленная в плазме, будет высвобождена в виде тепловой энергии и может повредить стенки реактора», — сказала она. «Более важно то, что внезапное изменение [магнитного] тока может создать огромную силу на реакторе, которая может разрушить устройство».
Сяо добавила, что один из крупнейших на сегодняшний день реакторов токамак, ИТЭР во Франции, рассчитан лишь на несколько таких сбоёв в работе плазмы, после чего весь аппарат придётся ремонтировать, что потребует огромных затрат. Задача состоит в том, чтобы поймать нестабильности, пока они маленькие, и вмешаться.
Модель Принстонской лаборатории может предсказать так называемые нестабильности режима разрыва за 300 миллисекунд до их возникновения. Звучит не слишком убедительно, но этого времени достаточно, чтобы взять плазму под контроль, показало исследование.
Уэбб разглядел нейтронную звезду в остатках сверхновой, взорвавшейся в 1987-м году
Взрыв света от умирающей сверхновой звезды в Большом Магеллановом Облаке впервые стал заметён в феврале 1987-го. Это событие произошло всего в 168 000 световых лет от нас, и было настолько ярким, что его можно было увидеть с поверхности нашей планеты невооружённым глазом — точку света, которая то становилась ярче, то тускнела в течение последующих месяцев.
С тех пор вещество, выброшенное сверхновой, получившей название SN 1987A, продолжает меняться, и хотя его больше не видно, разве что в телескопы, но его близость дала учёным беспрецедентное представление о непосредственных последствиях и эволюции массивной звёздной смерти.
Тем не менее, оставался один совершенно очевидный вопрос. Что случилось с остатком ядра звезды, с той его частью, которая должна была остаться нетронутой в беспорядочных обломках её взорвавшихся внутренностей? Возможно, теперь у нас есть ответ.
Учёные, анализирующие данные космического телескопа «Уэбб», обнаружили неожиданное свидетельство существования нейтронной звезды, скрывающейся среди звёздного мусора.
«Благодаря превосходному пространственному разрешению и отличным инструментам Уэбба мы впервые смогли исследовать центр сверхновой и то, что там образовалось», — говорит астрофизик Клаес Франссон из Стокгольмского университета, возглавивший исследование.
«Теперь мы знаем, что там находится компактный источник ионизирующего излучения, скорее всего, нейтронная звезда. Мы искали его с момента взрыва, но пришлось ждать Уэбба, чтобы проверить предсказания».
