Иногда космос смотрит на нас в ответ... или, по крайней мере, создает такое впечатление. На инфракрасном изображении, представленном ниже, видны два ярких голубых "глаза", а вокруг них — искрящаяся красно-розовая "карнавальная маска".
Столь необычная структура — результат тесного взаимодействия двух галактик, каталогизированных под индексами NGC 2207 и IC 2163. "Глаза" на изображении — свечение центральных областей галактик, в ядрах которых сосредоточены миллиарды звезд, и в инфракрасном диапазоне они проявляются как два мощных светящихся пятна.
Красно-розовая "маска" — искаженные спиральные рукава галактик, насыщенные межзвездной пылью. В оптическом диапазоне пыль обычно скрывает детали, а в инфракрасном, наоборот, подчеркивает многие из них.
Сами галактики находятся на расстоянии около 140 миллионов световых лет от нас, а их "свидание", начавшееся примерно 40 миллионов лет назад, далеко от завершения: гигантские звездные системы продолжают перетягивать "гравитационный канат", искажая спиральные рукава и буквально воруя друг у друга газ и звезды.
Численное моделирование столкновения NGC 2207 и IC 2163 показывает, что примерно через миллиард лет система превратится в эллиптическую галактику или массивную дисковую без выраженных спиральных рукавов.
Обратите внимание на яркие "узлы" в рукавах, отмеченные на изображении ниже:
Это очаги наиболее интенсивного звездообразования, вспышка которого вызвана столкновением галактик. Там обитают очень молодые, горячие и пока еще нестабильные светила, недавно прошедшие стадию рождения из плотных газопылевых облаков. Жесткое излучение этих звезд нагревает окружающую пыль, заставляя ее сиять в инфракрасном диапазоне.
Это изображение — не просто космическая "красота ради красоты". Благодаря таким наблюдениям астрономы изучают, как гравитационные столкновения галактик запускают вспышки звездообразования, как перераспределяются газ и пыль, и в конечном счете — как меняется сама структура галактик в ходе их эволюции.
Изображение было получено 26 апреля 2006 года с помощью космического телескопа NASA "Спитцер".
В Антарктиде, на территории безжизненных и бесснежных Сухих долин Мак-Мердо, находится одно из самых удивительных природных образований на Земле — озеро Дон-Жуан.
Его площадь — всего 0,3 км², а средняя глубина — 10 сантиметров. Но главная особенность озера не в скромных размерах, а в солености (содержании солей), которая достигает 44%. Это делает Дон-Жуан одним из самых соленых водоемов на планете.
Для сравнения: соленость Мирового океана — 3,47% (почти в 13 раз меньше!), а Мертвого моря — 35%.
Несмотря на то, что температура в регионе может опускаться до -50 градусов Цельсия, озеро никогда не замерзает. Связано это с чрезвычайно высокой концентрацией хлорида кальция (CaCl2), который снижает точку замерзания до -51°C.
Долгое время считалось, что жизнь в этом водоеме невозможна. Но в 2013 году ученые обнаружили микроорганизмы — археи и бактерии — живущие в микроскопических пленках между кристаллами соли. Жизнь, как всегда, нашла путь.
Озеро Дон-Жуан — это не просто чудо природы, а естественная лаборатория для понимания Марса. Концентрация и состав солей, найденных роверами NASA, очень напоминают аналогичные параметры Дон-Жуана. Если подтвердится существование подледных соленых озер на Красной планете, то они, определенно, будут рассматриваться как главные кандидаты на роль пристанища для внеземной жизни.
Вероятно, когда-то жизнь процветала на поверхности Марса, но катастрофические климатические изменения, растянувшиеся на миллионы лет, могли вынудить наиболее живучих ее представителей неторопливо мигрировать под поверхность с параллельной адаптацией.
Стоит бросить щепотку соли в воду, и она растворится за секунды. Но если капнуть масло — оно останется плавать. Почему вода ведет себя так избирательно? Секрет в полярности.
Молекула воды (H2O) — это крошечный "магнит". Кислород тянет электроны на себя сильнее, чем водород, поэтому у него появляется легкий отрицательный заряд, а у двух атомов водорода — положительный. Получается "электрический перекос": одна часть молекулы отрицательная, другая — положительная.
Эта асимметрия позволяет воде взаимодействовать с ионными соединениями и полярными молекулами — противоположно заряженные части молекулы воды притягиваются к разным ионам вещества, разрушая его структуру.
Как вода "ломает" соль
Соль (NaCl) — это соединение с кристаллической решеткой (ионной решеткой кубической формы) из положительного натрия (Na⁺) и отрицательного хлора (Cl⁻). Как только соль попадает в воду, сразу же запускается реакция:
Отрицательная часть молекул воды (кислород) притягивается к Na⁺;
Положительная часть (атомы водорода) — к Cl⁻;
Решетка разрушается, ионы растаскиваются в разные стороны.
Молекулы воды буквально отрывают ионы друг от друга и формируют вокруг каждого гидратную оболочку — слой из нескольких молекул воды, повернутых к иону противоположно заряженной частью, что препятствует их воссоединению. Так разрушается кристаллическая решетка, и ионы равномерно распределяются в объеме раствора.
Схожим образом вода связывается с полярными молекулами вроде сахаров, спиртов и кислот, образуя водородные связи.
Почему масло не растворяется?
Молекулы жиров и масел неполярные, так как состоят из длинных углеводородных цепей, где электроны распределены равномерно (отсутствуют заряженные участки). А вода, являющаяся полярной, не способна взаимодействовать с такой электрически нейтральной структурой, потому что ей просто не за что "зацепиться".
Когда масло попадает в воду, то молекулы воды "игнорируют" его, продолжая образовывать водородные связи между собой. Масло быстро вытесняется и собирается в капли на поверхности. В природе существует четкое правило: полярное растворяет полярное, неполярное растворяет неполярное.
Именно поэтому для удаления жирных загрязнений используют моющие средства — они содержат молекулы с двойной природой (амфифильные), которые могут одновременно взаимодействовать и с водой, и с жирами. У таких молекул одна часть (гидрофильная "голова") полярная и любит воду, а другая (гидрофобный "хвост") неполярная и притягивается к жирам. Когда моющее средство попадает в воду с маслом, его молекулы окружают жировые капли хвостами внутрь, а головами наружу — образуются мицеллы.
Водород традиционно считается первым элементом периодической таблицы, потому что его атом содержит всего один протон и один электрон. Это делает его самым простым химическим элементом. Любые элементы «левее» водорода, если пытаться представить их в привычном смысле, не могут существовать — ведь половины протона или частицы без протонов в природе не встречаются. Протоны устойчивы, их время жизни практически бесконечно при нормальных условиях, поэтому атом, состоящий меньше чем из одного протона, просто невозможен с научной точки зрения.
Тем не менее в истории науки и популярной литературе периодически встречается концепция «элемента номер ноль», иногда называемого ньютонием или эфиром.
Эта идея возникла из попытки понять, что предшествовало водороду или что может лежать в основе самой структуры атома. Теоретически, элемент 0 представляли как частицу без протонов — то есть атом без ядра. Такой объект не мог бы образовывать химические связи и был бы крайне нестабилен. Нейтрон, например, вне ядра живёт всего около 15 минут, а элемент, состоящий из «ничего», имеет скорее философский или математический смысл, чем реальный химический.
Интересно, что сам Дмитрий Менделеев в своих поздних версиях таблицы действительно рассматривал гипотетические «нулевые элементы». После открытия инертных газов он ввёл их в нулевую группу, считая, что они могут быть аналогами аргона, но без массы. Позднее он даже предложил нулевой период, в который включал элементы эфира — такие как нейтроний и короний. Эти конструкции были чисто теоретическими и должны были объяснять физические явления того времени, например распространение света через эфир, который в начале XX века считался средой для межатомных взаимодействий.
Позже, в 1926 году, немецкий химик Андреас фон Антропов предложил собственную версию «элемента 0», который он назвал нейтрониумом. В его модели атом такого элемента состоял исключительно из нейтронов без протонов. Он поместил его в начало своей таблицы, обозначив специальным символом, но идея не получила научного подтверждения и не была признана химическим сообществом.
Сегодня мы уже знаем, что стабильного химического элемента с номером 0 не существует. Без протонов ядро не может образоваться, а значит, нет структуры, способной формировать химические соединения. Все попытки включить элемент 0 в таблицу Менделеева были историческими или теоретическими конструкциями, отражающими состояние науки того времени. В современной химии первым остаётся водород, а любые рассуждения о «нулевом элементе» имеют скорее познавательный и философский характер, чем практическое значение.
«Элемент номер ноль» — это интересная гипотеза и исторический курьёз, который показывает, как учёные пытались расширить понимание атома и его места во Вселенной. Но в реальной таблице Менделеева и современной науке его нет и быть не может: первый реальный химический элемент всегда остаётся водородом.
То, что выглядит как мифическое чудовище, высунувшее голову из багрового моря, на самом деле представляет собой гигантский столп из газа и пыли, расположенный в созвездии Единорога на расстоянии около 2 500 световых лет от Земли.
Туманность Конус (англ. Cone Nebula) — именно так прозвали этого монстра — получила свое название благодаря характерной конической форме, которую можно увидеть при наблюдении из Солнечной системы.
Детальное изображение, полученное с помощью орбитального телескопа NASA/ESA "Хаббл" показывает лишь верхушку этого космического титана, высота которой составляет примерно 2,5 световых года. А это, между прочим, в 23 миллиона раз больше расстояния от Земли до Луны!
Полная высота столпа составляет примерно семь световых лет, и увидеть целостную картину этой газопылевой структуры (но без детализации) вы можете на любительском снимке ниже:
Обратите внимание на завораживающее красно-розовое свечение вокруг темного столпа. Это ионизированный водород, который под воздействием ультрафиолетового излучения от молодых звезд разогрелся до десятков тысяч градусов и светится характерным цветом.
"Хаббл", к сожалению, не способен "смотреть" сквозь пыль, поэтому эти молодые и нестабильные звезды для нас невидимы — они скрываются за темной газопылевой завесой. Однако известно, что на протяжении миллионов лет эти юные светила неустанно разрушают туманность, благодаря которой они однажды и появились на свет.
Бело-голубые участки — это отраженный звездный свет, рассеиваемый космической пылью.
Звезды, которые выполняют роль "глаз чудовища", находятся между Солнечной системой и туманностью Конус. Остальные же являются фоновыми и расположены намного дальше туманности.
Звездная колыбель в хаосе разрушения
Молодые звезды, разрушающие туманность Конус, создают условия для рождения новых светил. Ультрафиолетовое излучение и звездный ветер генерируют ударные волны, которые сжимают газ, формируя области критической плотности, запуская процесс звездообразования.
Астрономы называют туманность Конус родственницей легендарных Столпов Творения в туманности Орел (M 16). Связано это с тем, что обе структуры устойчивы к разрушительному излучению со стороны своих же звезд за счет обилия холодного газа в основании.
Плотный холодный газ работает как естественный щит — он поглощает и рассеивает ультрафиолетовое излучение, не давая ему полностью испарить столп. Кроме того, низкая температура газа означает низкую скорость его молекул, поэтому он не может быстро "убежать" от гравитационного притяжения туманности.
Все изображения (кроме второго) были получены с помощью космического телескопа "Хаббл" 2 апреля 2002 года.
Ремейк моего исторически первого поста на Капибаре. Первого после "Тест - Тест" и прочих несодержательных. К сожалению, многие из нас потеряли свои первые посты в багах альфа-теста, однако жертвы должны были быть принесены.
Таксономия - увлекательная наука, изучающая родственные связи между различными живыми существами. Именно благодаря ей мы можем с полным основанием утверждать, что птицы являются динозаврами, несмотря на продолжающиеся дискуссии в некоторых онлайн-сообществах. Давайте же разберемся, почему птицы - это действительно динозавры, и как мы сами, по сути, являемся всего лишь глорифицированными двоякодышащими рыбами.
Термин "таксономия" обычно используется в качестве сокращения для линнеевской систематики, названной в честь великого шведского естествоиспытателя Карла Линнея и его эпохального труда "Systema Naturae", вышедшего в 1735 году. Основная идея Линнея заключалась в разделении всего многообразия природы на небольшие группы. Примечательно, что изначально он включал в свою систему даже минералы, но современные биологи постепенно отошли от этой практики, сосредоточившись на живых организмах. Тем не менее, многие элементы линнеевской таксономии, такие как бинарная номенклатура с родовыми и видовыми названиями (например, Velociraptor mongolensis, где Velociraptor - род, а mongolensis - видовой эпитет), используются и по сей день, создавая основу для работы современных систематиков.
Velociraptor mongolensis
Начнем с самого масштабного уровня - доменов, которые можно считать своего рода "супер-царствами". Бактерии и археи представляют собой отдельные домены одноклеточных организмов, в то время как все остальные знакомые нам живые существа, включая животных, растения и грибы, относятся к домену эукариот. Эти крупнейшие группы выделяются на основании фундаментальных различий в строении клеток. К примеру, отличительной чертой эукариот является наличие митохондрий - клеточных органелл, которые, согласно теории симбиогенеза, произошли от некогда независимых бактерий, поселившихся внутри других клеток в далеком прошлом.
Спускаясь на следующий уровень иерархии, мы приходим к царствам - скажем, царству животных, которое объединяет всех представителей животного мира, но исключает растения и грибы. При этом важно понимать, что, несмотря на все их разнообразие, животные остаются эукариотами и принадлежат к родительскому домену Eukaryota.
Продолжая двигаться вглубь систематики, мы можем обратить внимание на тип хордовых (Chordata) - группу, включающую в себя не только привычных нам позвоночных животных, но и их ближайших родственников, таких как оболочники и ланцетники. Хотя внешне эти существа могут показаться весьма далекими от позвоночных, их объединяет наличие четырех ключевых признаков, по крайней мере, на определенных стадиях жизненного цикла. Во-первых, это жаберные щели - отверстия в глотке, хорошо заметные у рыб и некоторых примитивных позвоночных вроде миног. Во-вторых, хорда - упругий стержень, обеспечивающий опору для тела и расположенный над кишечной трубкой. В-третьих, полая нервная трубка, представляющая собой зачаток центральной нервной системы. И наконец, в-четвертых - постанальный хвост, то есть хвостовой отдел тела, расположенный позади анального отверстия. Именно поэтому, кстати, рыбы испражняются не самым кончиком хвоста, в отличие от многих насекомых и других беспозвоночных.
Важно отметить, что хордовые не обязательно сохраняют все эти признаки во взрослом состоянии. Так, у оболочников они проявляются только на личиночной стадии, после чего во многом утрачиваются, когда взрослые особи переходят к сидячему образу жизни и питанию путем фильтрации. Даже у высших позвоночных, таких как четвероногие (наземные позвоночные), хвост может редуцироваться в ходе эволюции. Мы, люди, и лягушки - хорошие тому примеры. Однако у эмбрионов и зародышей этих животных по-прежнему закладываются все ключевые хордовые структуры, указывая на их эволюционное происхождение.
Дальнейшее подразделение хордовых приводит нас к классам - скажем, к рептилиям, которых объединяет присутствие рогового покрова, сбрасываемого при линьке. У змей и ящериц этот процесс может быть довольно заметным, когда сразу отторгаются крупные фрагменты или даже целиком вся "рубашка" из ороговевшей кожи. А вот крокодилы и черепахи теряют роговые чешуи более равномерно и постепенно, по одной. Другой общей чертой рептилий является выделение в качестве конечного продукта азотистого обмена мочевой кислоты, а не мочевины. Связано это с необходимостью экономить воду в наземных условиях - не зря белые составляющие помета рептилий и птиц представляют собой как раз кристаллы мочевой кислоты.
И вот тут мы подходим к главной теме нашего разговора - птицам. Да-да, птицы определенно относятся к рептилиям, поскольку полностью соответствуют ключевым признакам данного класса. Их перья, состоящие из того же белка бета-кератина, что и чешуи рептилий, регулярно сменяются в процессе линьки. Продуктом азотистого обмена у птиц также служит мочевая кислота. Единственное существенное эволюционное новшество птиц по сравнению с другими рептилиями - это некоторые особенности строения черепа, но они носят скорее количественный, нежели качественный характер.
Итак, птицы - это рептилии. Но какие именно рептилии? Конечно же, динозавры! В пользу этого говорит множество признаков: от перфорированного вертлужного отверстия в тазовом поясе (уникальная особенность, свойственная как птицам, так и динозаврам) до таких деталей скелета, как вилочка (сросшиеся ключицы) и полые кости. При построении филогенетических схем родства между организмами ученые как раз и опираются на такие общие признаки, указывающие на происхождение от единого предка.
Возьмем, к примеру, ящериц. Для них характерен целый ряд уникальных особенностей: сбрасывание кожи крупными фрагментами или цельной "рубашкой", черепицеобразное наползание роговых чешуй (в отличие от обычного расположения у крокодилов), наличие небольшого отверстия в плечевой кости. Каждый из этих признаков по отдельности может встречаться и у других групп рептилий или даже у более далеких родственников. Но их уникальное сочетание однозначно указывает на то, что все ящерицы унаследовали данные черты от общего предкового вида и потому состоят в близком родстве.
Змий-танкист
Аналогичным образом на основании набора признаков можно выстраивать филогенетические деревья для самых неожиданных групп объектов. В качестве забавного примера давайте рассмотрим различные виды лепешек! Для 25 разновидностей этой выпечки, от мексиканских тортилий до индийских чапати, был составлен список ключевых параметров, учитывающий особенности ингредиентов, способа приготовления и конечных свойств продукта. Загрузив эти данные в специальную компьютерную программу для филогенетического анализа, можно получить наглядные эволюционные древа, отражающие родственные связи между лепешками. Конечно, в отличие от живых организмов, лепешки не эволюционируют и не наследуют свои признаки, но данный мысленный эксперимент прекрасно иллюстрирует саму суть работы современных систематиков.
Важно понимать, что реальные филогенетические деревья, построенные для живых существ, всегда содержат некоторую долю неопределенности. Любое из них представляет собой не конечную истину в последней инстанции, а научную гипотезу, основанную на анализе доступных признаков. Добавление новых данных или изменение акцентов при выборе ключевых особенностей организмов способно привести к перестройке дерева. Более того, зачастую ученым приходится работать не с самими организмами, а лишь с их окаменелыми фрагментами, что вносит дополнительные сложности в анализ. К счастью, постепенно развиваются методы тонкого статистического анализа, позволяющие находить наиболее обоснованные и устойчивые варианты филогенетических гипотез.
Отдельного упоминания заслуживает проблема биологической концепции вида. На первый взгляд может показаться, что палеонтологам в этом отношении живется намного проще, чем специалистам по современной флоре и фауне. В самом деле, если между двумя ископаемыми популяциями пролегают миллионы лет, то решение об их видовой самостоятельности напрашивается само собой. Однако в случае с рецентными организмами граница между видами зачастую оказывается весьма размытой, особенно когда мы имеем дело с близкородственными формами, способными давать плодовитое гибридное потомство. Великолепный пример таких генетически близких, но фенотипически контрастных групп - это славки, небольшие певчие птицы. Выраженные вариации окраски оперения в пределах данного комплекса видов определяются буквально несколькими генами. И хотя внешне эти птицы выглядят по-разному, они свободно скрещиваются между собой, производя потомков с промежуточными признаками. Так кого же из них считать самостоятельными видами? Однозначного ответа современная биология дать не может.
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Таким образом, организмы не делятся на виды раз и навсегда данным от природы способом. Это люди проводят между ними границы, руководствуясь теми или иными соображениями. Поэтому любая классификация живого носит во многом условный характер и меняется со временем по мере развития науки. Яркий пример - судьба таксона Troodon, знаменитого динозавра, воспетого в популярных книгах и мультфильмах. Увы, на поверку оказалось, что род этот изначально описан исключительно по зубам, которые сами по себе мало что говорят о своих обладателях. И теперь палеонтологи предпочитают использовать название Stenonychosaurus для ящеротазовых динозавров данной группы, поскольку этот таксон, в отличие от проблематичного Troodon, основан на диагностичном костном материале.
Реконструкция общего вида скелета Stenonychosaurus
Или вот еще один любопытный пример - знаменитый ужасный волк (Canis dirus), истребленный людьми в конце последнего ледникового периода. Традиционно этого гигантского хищника принято считать близким родственником серого волка из-за сходства в строении черепа и зубов.
Однако недавний генетический анализ показал, что ужасные волки представляют собой глубоко обособленную линию псовых, довольно рано отделившуюся от общего ствола данного семейства. Получается, перед нами яркий случай конвергентной эволюции, при которой неродственные организмы независимо приобретают сходные приспособительные черты.
Подобные открытия наглядно демонстрируют, сколь непростым и захватывающим делом является реконструкция филогенетических связей между организмами. Это постоянный вызов для ума, требующий кропотливой работы и готовности пересматривать, казалось бы, незыблемые представления. Но именно так и развивается наука - через поиск истины, через проверку смелых гипотез и их постепенное уточнение.
И давайте никогда не забывать: какими бы разными ни казались нам живые существа, населяющие Землю, все мы произошли от единого корня и потому связаны незримыми, но неразрывными узами родства. Царственные секвойи и причудливые орхидеи, грозные львы и трудолюбивые муравьи, стремительные стрижи и мудрые дельфины - все мы одна большая семья, плоды многовекового эволюционного древа, корни которого уходят в глубины древнейших океанов. И осознание этого всеобщего родства способно, как мне кажется, сделать наш мир немного добрее и человечнее.
5 июля 2022 года космический аппарат NASA "Юнона" обратил свой взор на юпитерианский спутник Ио, находясь на расстоянии около 80 000 километров от его поверхности.
Воспользовавшись инфракрасным картографом JIRAM (Jovian Infrared Auroral Mapper), зонд получил инфракрасное изображение спутника, которое стало картой вулканической активности одного из его полушарий.
Чем ярче цвет на изображении — тем выше температура, зафиксированная прибором. Каждая яркая точка на поверхности Ио — это активный вулкан, извергающийся в момент наблюдения.
Ио — чемпион Солнечной системы по вулканической активности. На спутнике со средним диаметром всего 3 642 километра насчитывается свыше 400 действующих вулканов. Чем объясняется такая бурная вулканическая активность? Главная причина — мощнейшие приливные силы, возникающие из-за гравитационного воздействия Юпитера и соседних спутников.
Ио находится в 350 000 километрах от газового гиганта (для сравнения, Луна удалена от Земли на 384 400 километров, но Юпитер в 318 раз массивнее нашей планеты), так что Юпитер является источником чудовищных приливных сил. Кроме того, Ио оказался в "гравитационной ловушке" между Юпитером и другими крупными спутниками — Европой и Ганимедом. Их совместное гравитационное воздействие непрерывно "мнет" и "растягивает" Ио, разогревая его недра до экстремальных температур; поверхность спутника периодически поднимается и опускается на 100 метров!
В ходе наиболее интенсивных извержений, вулканы Ио могут "выстреливать" на высоту до 500 километров, отправляя в космическое пространство серу и диоксид серы. Из-за этой активности спутник постоянно "худеет" — по оценкам ученых, около тонны материала в секунду уходит в космическое пространство, большая часть которого захватывается магнитным полем Юпитера, формируя плазменный тор вокруг планеты.
Стоит отметить, что многие яркие точки на изображении представляют собой не просто вулканы, а целые лавовые озера или поля, некоторые из которых покрывают площадь в сотни квадратных километров.
Новая модель запаха, обученная компьютером, распознает запахи лучше, чем люди. Проанализировав 500 000 потенциальных молекул запаха, которые никогда ранее не синтезировались, система также легко проделала работу, на выполнение которой ушло бы 70 человеко-лет.
Хотя машины все лучше и лучше имитируют зрение и вкус человека, они немного отстают в развитии обоняния. Конечно, существуют электронные носы, которые могут выявлять раковые клетки в клетках крови и, например, оценивать воздух вокруг очистных сооружений, но настоящее обоняние, управляемое компьютером, было неуловимым. Возможно, это потому, что в нашем носу имеется 400 обонятельных рецепторов, что значительно больше, чем четыре рецептора, которые мы используем для зрения, и примерно 40, которые мы используем для вкуса.
Стремясь выровнять результаты компьютеризированного сенсорного ввода, исследователи из Monell Chemical Senses Center Пенсильванского университета вместе с коллегами из Osmo (дочернего предприятия Google DeepMind) провели исследование, в ходе которого была создана система на основе нейронной сети, которая могла анализировать молекулу запаха и описывать – на человеческом языке – как должна пахнуть эта молекула. Система искусственного интеллекта привела к разработке того, что исследователи назвали «Картой основных запахов» (Principal Odor Map, POM). «В исследованиях обоняния вопрос о том, какие физические свойства заставляют молекулы, находящиеся в воздухе, пахнуть так, как они действуют на мозг, остается загадкой.», — сказал старший соавтор исследования Джоэл Мейнленд (Joel Mainland). «Но если компьютер сможет определить взаимосвязь между формой молекул и тем, как мы в конечном итоге воспринимаем их запахи, ученые смогут использовать эти знания для лучшего понимания того, как наши мозг и нос работают вместе». Такие знания могут помочь исследователям разработать более эффективные средства от комаров или дезодорирующие средства, а также другие возможные применения. Чтобы обучить систему, исследовательская группа предоставила ей молекулярную структуру 5000 запахов, а также ряд описаний, описывающих такие запахи, как «мятный» или «затхлый». Команда также пригласила 15 участников дискуссии, которые унюхали 400 запахов и получили 55 слов, которые они могли использовать для описания каждого запаха. В тестах система ИИ показала себя немного лучше, чем участники дискуссии. Но был еще более впечатляющий результат. «Однако самым удивительным результатом является то, что модель преуспела в обонятельных задачах, для выполнения которых она не была обучена», — сказал Мейнленд. «Откровением стало то, что мы никогда не обучали систему распознавать силу запаха, но, тем не менее, она могла делать точные предсказания». Затем, исследователи использовали систему для картирования 500 000 молекул запаха, которые на самом деле никогда не синтезировались — задача, по словам команды, для выполнения которой человеку потребовалось бы 70 лет обнюхивания. «Прогресс в нейробиологии часто измеряется созданием и открытием новых карт мира, поддерживаемых нейронными схемами», — пишут исследователи. «Каждый из них возможен только потому, что учёные сначала располагали картой внешнего мира, а затем измеряли, как реакции мозга меняются в зависимости от положения стимула на карте. Это исследование предлагает и подтверждает основанную на данных карту обоняния человека. Мы надеемся, что эта карта будет полезна исследователям в области химии, обонятельной нейробиологии и психофизики как новый инструмент для изучения природы обонятельных ощущений». Исследование опубликовано в журнале Science. Источник: Monell Chemical Senses Center via EurekAlert.
Представьте себе космос, настолько далекий во времени, что даже самые долгоживущие звезды погасли. В этой невообразимо далекой перспективе мы сталкиваемся с понятием черных карликов - финальной стадии эволюции солнцеподобных звезд. Но что это за объекты, и почему мы никогда их не видели?
История черного карлика начинается задолго до его рождения. Когда звезды малой или средней массы, подобные нашему Солнцу, исчерпывают запас ядерного топлива, они переживают драматическую трансформацию. Эти светила значительно расширяются, превращаясь в красных гигантов и увеличивая свой диаметр в сотни раз. Затем эти звезды сбрасывают внешние оболочки, оставляя после себя плотное, раскаленное ядро - белый карлик.
Белые карлики - это уже не звезды в привычном понимании. Они не генерируют энергию путем ядерного синтеза. Вместо этого они медленно остывают, излучая накопленное тепло в космос. Этот процесс похож на то, как остывает уголек в потухшем костре, только растянутый на миллиарды лет.
Путь к черному карлику
Со временем белые карлики становятся все холоднее и тусклее. Астрономы предполагают, что в какой-то момент их температура сравняется с температурой реликтового излучения - космического микроволнового фона, заполняющего всю Вселенную. Когда это произойдет, белый карлик перестанет излучать видимый свет и превратится в черного карлика - невидимый холодный объект, дрейфующий в космической тьме.
Интересно, что ни один черный карлик еще не был обнаружен. Почему? Ответ кроется во времени. Процесс остывания белого карлика до состояния черного карлика занимает невообразимо долгий период - десятки миллиардов лет. Это больше, чем возраст самой Вселенной, которой "всего" 13,8 миллиарда лет!
На пороге трансформации
Хотя мы еще не видели черных карликов, астрономы наблюдали очень холодные белые карлики. Эти объекты, вероятно, находятся на последних (относительно, конечно) этапах своей эволюции, приближаясь к финальному превращению в черных карликов. Исследование таких объектов дает нам представление о том, как может выглядеть этот процесс.
Взгляд в далекое будущее
Изучение жизненного цикла звезд, от их зарождения до гипотетического превращения в черных карликов, расширяет наше понимание Вселенной. Этот процесс демонстрирует, что даже такие долгоживущие объекты, как звезды, подвержены фундаментальным изменениям. Наблюдая за эволюцией светил, мы получаем представление о масштабах времени, значительно превосходящих историю человечества, и о непрерывных трансформациях, происходящих в космосе.
Это гигантское облако из раскаленного газа и пыли, сияющее яркими оттенками розового, красного и пурпурного благодаря молодым массивным звездам, которые рождаются в ее сердце. Со средним диаметром около 110 световых лет, Лагуна представляет собой одну из крупнейших областей активного звездообразования в нашей Галактике.
Ее яркость обусловлена ионизацией водорода ультрафиолетовым излучением со стороны массивных светил спектрального класса O, особенно двойной звезды 9 Стрельца (9 Sagittarii). Темные пылевые полосы, пересекающие туманность, добавляют контраста, создавая захватывающий вид.
Впервые обнаруженная итальянским астрономом Джованни Баттистой Годиерной в 1654 году и каталогизированная французским астрономом Шарлем Мессье в 1764 году, M 8 остается одной из самых фотогеничных туманностей, доступных для наблюдения даже в бинокль в ясные летние ночи.
Изучение Лагуны помогает астрономам лучше понять, как формируются звезды и эволюционируют галактики, включая наш Млечный Путь.
Представьте планету, которая примерно на четверть больше Юпитера, но при этом находится так же близко к своей звезде, как Меркурий к Солнцу. А теперь добавьте невероятную деталь — эта планета поглощает 99% падающего на нее света, что делает ее чернее любого известного природного материала на Земле.
Экзопланета TrES-2b, находящаяся на расстоянии около 750 световых лет от Земли, стала настоящей диковинкой для астрономов. Этот мир, классифицируемый как "горячий юпитер", примерно в 1,2 раза массивнее Юпитера. При этом экзопланета поглощает свет эффективнее, чем уголь (поглощает 96% света) или даже свежий асфальт (поглощает 97% света).
Причина такой необычной черноты кроется в экстремальных условиях на планете:
Средняя температура составляет 1 600 градусов, что переводит некоторые нетипичные компоненты атмосферы (натрий и калий) в газообразное состояние.
В атмосфере присутствуют испаренные натрий и калий, а также оксид титана, создающие уникальную химическую среду.
При такой высокой температуре эти вещества взаимодействуют особым образом, что приводит к исключительному поглощению света.
Кроме того, в атмосфере TrES-2b, скорее всего, отсутствуют отражающие облака, подобные тем, что делают Юпитер таким ярким, несмотря на его удаленность от Солнца.
Экзопланета TrES-2b была открыта 21 августа 2006 года транзитным методом* с помощью наземного телескопа TrES, но ее уникальные свойства были выявлены позже благодаря совместным наблюдениям нескольких инструментов. Космический телескоп NASA "Кеплер" измерил невероятно низкое альбедо (отражательная способность) планеты, а телескоп NASA "Спитцер" помог исследовать ее тепловое излучение, подтвердив экстремальные условия, царящие в атмосфере. На полный оборот вокруг родительской звезды, представленной красным карликом, TrES-2b нужно менее чем 2,5 земных дня. Для сравнения, Меркурий совершает оборот вокруг Солнца за 88 земных дней.
*Метод транзита — один из основных способов обнаружения экзопланет, который заключается в наблюдении за уменьшением яркости звезды, когда перед ней проходит планета.
Эта загадочная экзопланета не просто расширила наши представления о возможных свойствах небесных тел — она показала, что даже базовые характеристики планет, такие как отражательная способность, могут выходить за пределы всего, что мы знали ранее. В то время как Земля отражает около 30% падающего на нее солнечного света, а Луна — 12%, существование планеты, поглощающей 99% излучения, заставляет задуматься: какие еще удивительные объекты скрываются в глубинах Вселенной, терпеливо дожидаясь своего момента открытия?
Туманность Призрак (IC 63) в созвездии Цефей — загадочное космическое облако, парящее в 550 световых годах от Земли. В его очертаниях легко угадывается силуэт гигантской птицы с расправленными крыльями, словно феникс из древних легенд, застывший в звездном океане.
Свое призрачное свечение туманность получает от ближайшей яркой звезды Гаммы Кассиопеи, чье мощное излучение окрашивает космические газы в золотистые и темно-синие тона. Размеры этого небесного феномена впечатляют — около семи световых лет в поперечнике.
Интересно, что туманность постепенно испаряется под воздействием звездной радиации, словно тающий в лучах Солнца утренний туман, и через несколько десятков тысяч лет может полностью исчезнуть.
Перед ставшими сегодня обыденными светодиодными лампами повсеместно использовались ртутные люминисцентные лампы. Поначалу долгие годы были лишь "трубки-палки", чаще применяемые в офисах и промышленных помещениях, а потом к ним добавились и цокольные лампочки, известные, как "энергосберегающие. Одной из главных страшилок по этим лампам всегда была содержащаяся в них ртуть. Но сколько ее там было реально?
Те самые знакомые нам с детства «большие белые
палки», лампы дневного света, которые мы так любили хуячить об столб или забор, если удавалось их найти на свалке - содержали немало ртути. ,В каждой из них - 50-100
миллиграмм ртути, и в сумме это - тонны ядовитого жидкого металла! К счастью, львиная доля таких ламп
работала не в домах граждан, а освещала предприятия, организации и прочие заведения.
И их централизованная сдача и утилизация в налажена давно и хорошо со времен СССР. Сегодня эти лампы выходят из оборота, хотя и вполне себе производятся и продаются.
Ртути, в них, кстати, производители (из бюджетных) стараются добавлять по минимуму - из соображений экономии. В результате лампы оказываются хуевыми на холоде - недостаточное количество ртути не создает нужную концентрацию паров внутри колбы, и разряд в ненасыщенной среде не возникает. Это заметно, скажем, на неотапливаемых дачах или гаражах - приедешь зимой, включишь свет, а лампа моргает, пытаясь вспыхнуть, но не может. А летом она же работает хорошо...
А вот вытесненные почти полностью LED-лампочками "энергосберегайки" (которые, как ни странно, тоже до сих пор в каком-то незначительном количестве производятся и продаются - парадокс!) - содержат ртути очень мало в силу конструкции.
В одной энергосберегающей лампе , аналоге лампы накаливания 60-100 ватт, примерно 5 миллиграмм
ртути.На пике их популярности в России продавалось около 5 миллионов таких ламп в год. А это в сумме – 25 килограмм ртути!
Конечно, ртуть в природе в любых количествах - неполезна, но 5 кг на
всю страну - капля в море. Даже если их перебить ВСЕ!
Все известные галактики, от карликовых до гигантских, демонстрируют признаки наличия сверхмассивной черной дыры (СЧД) в центре. Хотя прямые доказательства* есть лишь для 10% каталогизированных галактик, астрономы уверены: наличие центральной СЧД — это правило, а не исключение.
*Обнаружить "спящие" и менее массивные объекты такой природыкрайне трудноиз-за отсутствия активности, которая могла бы компенсировать огромные расстояния.
Эта космическая закономерность указывает на глубокую, фундаментальную связь между галактиками и их центральными "гравитационными монстрами". Но кто же является лидером в этом космическом тандеме? Отвечает ли галактика за формирование СЧД, или черная дыра вершит судьбу всей галактики?
Властелины галактической эволюции
В июне 2021 года астрономы наблюдали за галактикой со сложным названием HSC J124353.93+010038.5 (сокращенно HSC J124353), расположенной на расстоянии около 13,1 миллиарда световых лет от Земли. Ученые зафиксировали мощнейшие порывы "галактического ветра" — раскаленного газа и заряженных частиц, стремительно вырывающихся из центра галактики.
Источником этого космического урагана оказалась центральная СЧД. Механизм здесь следующий: материя, падая на черную дыру, формирует раскаленный аккреционный диск, который начинает вращаться с околосветовой скоростью. Из-за колоссального гравитационного и магнитного взаимодействия часть этой материи не поглощается черной дырой, а выбрасывается перпендикулярно диску в виде мощных струй плазмы — так называемых джетов. Эти джеты, разогретые до миллионов градусов, взаимодействуют с окружающим газом, создавая тот самый "галактический ветер", скорость которого в случае с HSC J124353 составляет более 1,8 миллиона километров в час. Этот галактический ветер приводит к разогреву окружающего газа, что фактически останавливает процесс звездообразования.
Важно отметить, что для зарождения новых звезд горячий газ необходим, но его непрерывный нагрев галактическим ветром делает сжатие газовых облаков невозможным. А без этого новые звезды не формируются или формируются запредельно медленно.
Созидательное разрушение
Однако не все черные дыры препятствуют зарождению звезд. Например, в карликовой галактике Henize 2-10, находящейся "всего" в 34 миллионах световых лет от нас, черная дыра играет прямо противоположную роль.
Механизм этого процесса элегантен: поглощая материю, СЧД позволяет части нагретого газа "сбежать" к периферии галактики. Там этот газ сталкивается с холодными газовыми облаками, передает им энергию, остывает и запускает процесс формирования новых звезд.
Возникает закономерный вопрос: почему в крупной галактике HSC J124353 галактический ветер препятствует звездообразованию, а в карликовой Henize 2-10 — наоборот, способствует ему? Все дело в масштабах и энергии. В крупных галактиках сверхмассивные черные дыры обычно имеют массу в миллиарды солнечных масс и, следовательно, генерируют более мощные выбросы. Эти мощные потоки разогревают газ по всему объему галактики, не давая ему остыть. В карликовых же галактиках черные дыры заметно меньше (в Henize 2-10 масса центральной черной дыры оценивается примерно в миллион солнечных масс). Вырывающиеся джеты имеют меньшую энергию и успевают ощутимо рассеяться еще до достижения периферии. Там разогретый, но уже не такой горячий газ, столкнувшись с холодными облаками, создает идеальные условия для запуска звездообразования.
Двойственная природа космических властителей
Эти особенности, наблюдаемые и в других галактиках разных форм и размеров, позволяют сделать вывод, что СЧД выполняют роль "вселенских регуляторов", которые:
Ограничивают рост крупных галактик, предотвращая их неконтролируемое расширение;
Помогают расти карликовым галактикам, запуская процессы звездообразования.
Такое избирательное поведение указывает на то, что именно СЧД, а не галактики, играют ведущую роль в этом космическом тандеме. Логично предположить, что сверхмассивные черные дыры появились раньше галактик, поскольку именно они контролируют звездообразование — ключевой процесс в эволюции любой галактической структуры.
Это не просто облако космического газа — перед нами настоящий звездный инкубатор! NGC 6357 представляет собой гигантскую область, где рождаются массивные звезды, до 100 раз тяжелее нашего Солнца.
Их мощное излучение заставляет окружающий газ интенсивно светиться. В сердце туманности прячется молодое звездное скопление Pismis 24, чьи светила так горячи, что буквально "выдувают" пузыри в космическом газе.
Расстояние до этого космического чуда — примерно 8 000 световых лет.
На расстоянии около 54 миллионов световых лет от Земли находится один из самых необычных объектов во Вселенной – галактика M60-UCD1. При диаметре всего 300 световых лет она является одной из самых компактных известных галактик. Для сравнения: диаметр нашего Млечного Пути составляет более 100 000 световых лет.
Феноменальная масса и плотность
Несмотря на компактные размеры, общая масса M60-UCD1 достигает 140 миллионов солнечных масс. Примечательно, что около 20 миллионов солнечных масс (почти 14,3% от массы галактики) приходится на сверхмассивную черную дыру в центре галактики.
По данным наблюдений космического телескопа NASA/ESA "Хаббл", концентрация звезд в M60-UCD1 достигает 100 светил на кубический световой год. Это экстраординарный показатель, учитывая, что ближайшая к Солнечной системе звезда находится на расстоянии чуть больше 4,24 световых года.
При наблюдении с поверхности гипотетической планеты, находящейся в M60-UCD1, невооруженным глазом можно было бы различить более миллиона звезд, в то время как с Земли при идеальных условиях можно увидеть лишь около 2 500 звезд.
Современные астрофизические модели указывают на то, что M60-UCD1 – это остаточное ядро некогда более крупной галактики. Около десяти миллиардов лет назад она пережила столкновение с массивной галактикой Messier 60 (M 60), в результате которого потеряла значительную часть своей массы.
Астрономические расчеты показывают, что в будущем M60-UCD1 ожидает повторное сближение с M 60, которое, вероятно, приведет к полному поглощению меньшей галактики.
В самом сердце пышных джунглей Кампече, на мексиканском полуострове Юкатан, группа археологов недавно обнаружила остатки затерянного города майя. В этом месте, погребенном под растительностью, находится более 6 500 сооружений доиспанского периода, включая внушительные пирамиды, водохранилище, амфитеатры и дороги, которые когда-то соединяли различные районы. Город, известный как Валериана, предположительно насчитывал до 50 000 жителей в период с 750 по 850 год нашей эры. Открытие было сделано с помощью технологии LiDAR - метода обнаружения света и дальномера.
Исследования показывают, что Валериана процветала в
классическую эпоху, но причины её оставления остаются неизвестными.
Археологи предполагают, что рост населения затруднял выживание, а
ключевую роль сыграло изменение климата, когда около 800 года нашей эры
начались засухи.
Научитесь видеть мир по-новому, благодаря удивительным
открытиям в науке, космосе и технологиях, которыми мы делимся с вами
каждый день!
Как вы наверное помните, основным выводом Гейзенберга было, чтонельзя одновременно точно определить положение частицы и её импульс. На этом представлениистроится вся современная физика.
Волночастица в работеВпервые введенный в 1927 году немецким физиком Вернером Гейзенбергом принцип гласит, что чем точнее определено положение некоторой частицы, тем менее точно ее импульс может быть предсказан из начальных условий, и наоборот.
Утверждение это довольно сложно проанализировать, если воспринимать частички только лишь как физические тела, похожие на мячики, но мы-то с вами знаем, что в квантовой физике всё кверху ногами и логика упирается в волновую природу. Коротко и понятно - это значит только одно.Вся квантовая физика держится на вероятности и не может быть точной в подразумеваемом нами смысле.
Пару слов про аттосекундную физику
Между тем, недавно нобелевская премия в области физики была вручена за разработку методики, способной работатьс минимальными временными интервалами или аттосекундами.
Какой-то дурацкий комикс, но есть величина аттосекунды
Аттосекундная физикаинтересна тем, что при рассмотрении минимального интервала в поведении частичек (да и при рассмотрении прочих процессов) появляются детерминированные (строго определённые состояния).
В конечном итоге, любую прямую можно описать как набор точек, которые расположены друг за другом вдоль одной линии, а любая волна в море может быть рассмотрена как положение конкретной молекулы в строго обозначенной точке с конкретными характеристиками.
Догадались к чему идёт дело?
Нобелевская премия сломала принцип Гейзенберга?
Если раньше Гейзенберг исходил из того, что волна есть некоторый непрерывный интервал игде-то там проявляются свойства частицы, которые ещё и не возможно точно измерить, то тут картина резко меняется.
Довольно неплохая иллюстрация логики происходящего
Ученые в области сверхбыстрой «фотографии» субатомного мира научились фиксировать мгновенное состояние системы.
Энн Л'Уилье из Франции придумал как создать ультракороткие лазерные вспышки, а Пьер Агостини из Франции и Ференц Крауш из Австрии независимо друг от друга применили эту технологию на практике.
В обычных случаях это означает, что систему можно "заморозить" и получить такие состояния частицы, которые раньше мы не могли себе даже и представить. Варианты можно ожидать тут самые разные и да, это совершенно неизведанная для физиков территория.
Значит ли это, что теперь и принцип Гейзенберга не имеет никакого смысла? Всё относительно.
Логика аттосекунд и Гейзенберг
Да, систему теперь и правда можно зафиксировать. Да, из волны, которая описывает состояние электрона (теоретически) можно теперь выделить конкретное состояние и представить это как точное описание частицы в конкретный момент. Но важно правильно понимать это физически.
Гейзенберг действительно вряд ли ожидал, что аттосекундные периоды для длин волн в нанометрах будут когда-нибудь технологически разрешимы.
Но, вероятнее всего, такие технологии его скорее бы порадовали. Говорить о том, что новая физика опровергает его идеи не совсем правильно.
Даже если Гейзенберг не прав сейчас, то он прав был тогда
Во-первых, интервалы хоть и короткие...Но насколько они короткие? Далеко не факт, что сверхбыстрые фотографии опять-такификсируют не интервал времени, а "единичное квантовое состояние".Это утверждение в корне ломает все доводы о неправоте Гейзенберга. Поэтому, если это всё-таки интервал, то говорить о возможности измерить всё сразу опять нельзя.
Во-вторых, смею предположить, что Гейзенберг и не стремился особенно сильно упираться в свой же постулат. Вероятнее всего, главная ценность этой системы - обозначить, чтона момент времени (!!!), когда работал Гейзенберг, физика не может точно измерить и координату, и импульс,а вся квантовая логика принципиально отличается от классической физики. Само собой, что если бы Гейзенберг на тот момент знал про аттосекунды, то он, вероятно, строил бы логику совсем иначе.
Собственно, мне не доводилось пока видеть авторитетные научные работы, где логика принципа неопределенности проверялась бы по новым методикам, поэтому если у вас есть ссылки на такие статьи, то оставляйте их в комментариях.
⚡ Обязательноподпишитесь на Telegramпроекта и читайте эксклюзивные статьи! Обновления каждый день!
Там постик про плазму выложили, я решил не отставать. Осторожно! Противные звуки в видосеках! Довольно интересно дуговой разряд выглядит в магнитном поле. Даже очень интересно. Но строго обязательно смотреть в замедленной съемке!
Дуга в магнитном поле - один магнит
В видео в качестве одного электрода используется штырь за магнитом, а вторым электродом является сам магнит. Дело в том, что на движущиеся заряженные частицы в магнитном поле начинает действовать новая сила - сила Лоренца. Эта сила заставляет частицы двигаться по дуге окружности. Поскольку дуговой разряд является потоком электронов и ионов, то есть, заряженных частиц, то и они попадают под действие данной силы.
На ютубе есть автор по магнитным полям, у него таких видео навалом. Снимает симпатишно, очень рекомендую.
Квазары — ярчайшие объекты из всех, что доводилось наблюдать человечеству. Яркость одного такого объекта может превосходить яркость Солнца в триллион раз — он светит ярче целой галактики с миллиардами звезд. Эти космические маяки, находящиеся на расстоянии в миллиарды световых лет от Земли, позволяют астрономам заглянуть в очень далекое прошлое Вселенной.
Но что представляют собой квазары и какие силы обеспечивают им столь невероятную яркость? Давайте разбираться.
Что такое квазар?
Слово "квазар" — сокращение от "квазизвездный радиоисточник". Первый объект такого рода, выглядевший как точечный источник света, похожий на яркую звезду, был обнаружен в 1960 году астрономами Алланом Сэндиджем и Томасом Мэтьюзом. Однако от типичного светила его отличало огромное количество энергии, излучаемой в радиодиапазоне. Несмотря на это, находка, получившая обозначение 3C 48, долгое время рассматривалась как "нетипичная звезда".
Сегодня мы знаем, что 3C 48 и подобные ему объекты — это квазары, представляющие собой активные ядра галактик, в центре которых находятся сверхмассивные черные дыры массой от нескольких миллионов до миллиардов солнечных масс. Такая черная дыра с лютой жадностью пожирает огромное количество материи, которая ее окружает — газ, пыль, целые звезды — и в ходе этого процесса генерирует колоссальное количество энергии.
Не секрет, что сама черная дыра не способна быть источником света — все, что падает за горизонт событий, не способно вырваться наружу. Но материя, устремляющаяся к черной дыре, разогревается до миллионов градусов, образуя вокруг нее светящийся аккреционный диск. Именно этот диск и джеты (струи вещества, выбрасываемые вдоль оси вращения черной дыры со скоростью, близкой к скорости света) обеспечивают запредельную яркость квазара.
Для сравнения, светимость Солнца около 3,8 × 10^26 ватт. По земным меркам это, конечно, впечатляющий показатель, но в масштабах космоса — капля в море.
Типичный квазар излучает энергию на уровне 10^40–10^41 ватт и светит ярче, чем вся наша галактика Млечный Путь, в которой может быть более 400 миллиардов звезд.
Просто представьте: объект размером с Солнечную систему (аккреционный диск квазара имеет диаметр в несколько световых дней или недель) светит ярче, чем галактика диаметром в 100 000 световых лет с сотнями миллиардов звезд.
Как работает квазар
Сверхмассивная черная дыра, по сути являющаяся сердцем квазара, поглощает материю с невероятной скоростью — в среднем несколько солнечных масс в год. Падающее вещество закручивается в аккреционный диск, где частицы сталкиваются, трутся друг о друга, разгоняются до релятивистских (околосветовых) скоростей.
Трение и сжатие разогревают диск до 10-100 миллионов градусов, из-за чего материя начинает излучать в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах, то есть в одних из самых энергетичных форм света.
Примечательно, что не вся материя попадает в черную дыру — часть выбрасывается вдоль ее магнитных полюсов в виде релятивистских джетов — узких струй плазмы, способных двигаться со скоростью 99,999<...>% скорости света. При этом протяженность джетов может составлять миллионы световых лет, что позволяет наблюдать их далеко за пределами родительской галактики.
Если джет направлен в сторону наблюдателя, квазар кажется еще ярче из-за релятивистского усиления — эффекта, при котором излучение от объекта, движущегося почти со скоростью света, фокусируется в узкий конус.
Рекордсмен среди квазаров
Самый яркий из известных квазаров — QSO J0529−4351, идентифицированный* в 2024 году. Его светимость превышает светимость Солнца в 500 триллионов раз!
*На самом деле объект оказался в данных наблюдений еще в 1980 году. Однако его десятилетиями считали просто звездой.
QSO J0529−4351 находится на расстоянии около 12 миллиардов световых лет от нас, а значит свет от него, который мы видим сегодня, был испущен, когда возраст Вселенной составлял примерно 1,8 миллиарда лет — она была еще совсем юной.
В центре этого квазара находится сверхмассивная черная дыра массой около 17–20 миллиардов масс Солнца. И эта черная дыра — одна из наиболее быстрорастущих в известной Вселенной. Каждый день она поглощает около одной солнечной массы.
Есть ли квазары рядом с нами?
Абсолютно все известные квазары удалены на миллиарды световых лет от нас. В близлежащих галактиках их нет. Почему?
Потому что квазары существовали исключительно в молодой Вселенной, когда галактики были переполнены газом и пылью — топливом для сверхмассивных черных дыр. В те времена черные дыры активно питались, стабилизируя свои галактики и интенсивно светясь.
Со временем сверхмассивные черные дыры расчистили свои окрестности — поглотили все до чего позволяло "дотянуться" гравитационное поле — и перешли в "спящий режим". То есть сверхмассивные черные дыры никуда не делись, они продолжают пребывать в центрах всех крупных галактик, включая Млечный Путь, — но они больше не светятся** как квазары, потому что нет для этого ресурсов.
**И все же в центрах некоторых галактик есть активные черные дыры. Однако в сравнении с квазарами они светятся крайне тускло, потому что вокруг уже нет такого количества "свободной" материи.
Квазары и судьба галактик
Энергия, выделяемая квазаром, настолько велика, что способна остановить звездообразование в родительской галактике.
Связано это с тем, что джеты и мощное излучение нагревают окружающий газ и часть его выбрасывают из галактики, лишая ее ключевого материала для формирования новых звезд. Это подтверждают наблюдения: в наиболее массивных галактиках практически прекратилось звездообразование.
Интересное наблюдение: в нашей Галактике каждый год рождается всего около 2-3 новых звезд, что является очень низким показателем. Можно предположить, что Стрелец А*, сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути, в свое время питала квазар, который "выжег" львиную долю газа.
Квазары — это одновременно разрушители и созидатели. Они отвечали за рост галактик и распределение материи в ранней Вселенной, формируя ее структуру.
Эра квазаров закончилась миллиарды лет назад. Однако свет, испущенный ими, все еще продолжает свое путешествие по просторам Вселенной, рассказывая о том, каким было это таинственное мироздание в самом начале своей истории.
