Под Блэк-Хиллс в Северной Дакоте ученые Сэнфордского подземного исследовательского центра используют детектор под названием Large Underground Xenon (LUX) в охоте за частицами темной материи, загадочной субстанции, на которую, по мнению ученых, приходится большая часть материи во Вселенной. Внутри этого массивного устройства, которое содержит треть тонны жидкого ксенона в титановом сосуде, массив чувствительных светодетекторов ждет момента, когда частица темной материи столкнется с атомом ксенона и излучит крошечную вспышку света.
В надежде уловить слабый сигнал, LUX разместили под километровым слоем породы, которая должна помочь в защите от космических лучей и другого излучения, которое могло бы помешать сигналу.
Пока LUX не обнаружил темную материю. Но с новым набором калибровочных методов, которые улучшают чувствительность детекторов, ученые надеются в скором времени, наконец, найти темную материю. «Очень важно, что мы продолжаем развивать потенциал нашего детектора», — говорит профессор Университета Брауна Рик Гейтскелл. Темное начало
Если ученые, наконец, обнаружат частицы темной материи, это будет кульминацией поиска, который начался еще в 1930-х годах. Именно тогда швейцарский астроном Фриц Цвикки определил, что скорость, с которой вращалось удаленное скопление галактик, указывала на то, что в скоплении было больше массы, чем можно было понять по наблюдаемому свету.
С тех пор ученые ищут темную материю и пытаются выяснить, чем она является. В последние годы ученые полагались на инструменты, начиная от европейского Большого адронного коллайдера до орбитальной рентгеновской обсерватории «Чандра» NASA.
Если предположить, что в конечном итоге ученые доберутся до природы темной материи, возникает другой вопрос: есть ли человеческий способ ее использовать? Поможет ли это исследование просто понять Вселенную или же мы сможем разработать прикладные технологии? Практическое применение
Одна из возможностей, о которой в 2009 году заговорил физик Нью-Йоркского университета Цзя Лю, может заключаться в использовании темной материи как источника энергии для питания космического корабля в ходе длительных миссий.
Концепция Лю основана на пока еще не проверенном предположении, что темная материя состоит из нейтралино, частиц без электрического заряда. Нейтралино также могут быть античастицами, то есть когда сталкиваются при определенных условиях, аннигилируют друг с другом и преобразуют всю свою массу в энергию.
Если это окажется правдой, полкило темной материи сможет производить в 5 миллиардов раз больше энергии, чем эквивалентное количество динамита. Да, именно миллиардов. Реактор на темной материи с легкостью разгонит ракету в космосе, а достаточно большое ядро сможет разогнать аппарат почти до скорости света, как следует из работы Лю. Достучаться до звезд
Двигатель на темной материи Лю будет отличаться от традиционных ракетных. Это будет коробка с дверцей, которая открывается в направлении движения ракеты для сбора темной материи. Когда темная материя попадает в коробку, дверца закрывается, и коробка сжимается, чтобы сдавить темную материю и увеличить темпы аннигиляции. Как только частицы превратятся в энергию, дверца снова открывается, и энергия толкает ракету. В ходе космического путешествия этот цикл неоднократно повторяется.
Одним из преимуществ двигателя на темной материи будет то, что космическому аппарату не потребуется переносить много топлива, поскольку он сможет добывать его по дороге, учитывая изобилие темной материи в нашей Вселенной. И чем быстрее движется ракета, тем быстрее она будет собирать темную материю и ускоряться.
100-тонный ракетный корабль теоретически может приблизиться к скорости света в течение нескольких дней. Это, в свою очередь, снизит время, необходимое для поездки к Проксиме Центавра, ближайшей звезде к нашей Солнечной системе, с десятков тысяч лет до, возможно, пяти. Кроме того, будут и другие технологии и изобретения, о которых мы не знаем и не узнаем, пока не осознаем их возможность.
Взято с hi-news.ru
15 августа 1977 года ученый-астроном Джерри Р. Эйман зарегистрировал достаточно мощный радиосигнал, который имел столь необычную форму, что ученый обвел данные красным кругом и написал рядом «Wow!» (Ого! или Ничего себе!) для того, чтобы выделить это событие. Это слово и дало наименование сигналу, который впоследствии получил название «Wow Signal». В ходе дальнейших исследований ученым так и не удалось идентифицировать источник сигнала, а некоторые из наиболее смелых ученых выдвинули предположение о том, что сигнал «Wow» был послан инопланетянами.
Однако исследования, проведенные в настоящее время, позволили ученым прийти к выводу, что источником этого сигнала являются не инопланетяне, он был излучен облаком молекулярного водорода, сформировавшегося из хвостов двух комет.
Во время обнаружения сигнала «Wow» Джерри Эйман работал в рамках проекта SETI на ныне нефункционирующем радиотелескопе «Big Ear», который находился в то время во введении университета Огайо. Слушая глубины космоса в поисках радиосообщений, посланных внеземными цивилизациями, Эйман сосредоточился на части радио-спектра, которая соответствует частоте излучения водорода. И 15 августа 1977 года им была зарегистрирована 72-секундная последовательность радиоимпульсов необычно высокой интенсивности. А все данные указывали на то, что источник сигнала находится в пределах шаровидного скопления M55, расположенного в созвездии Стрельца.
Последующие исследования позволили полностью исключить варианты вмешательства систем спутниковой связи и вариант отражения сигнала от поверхности Земли. Единственное, что удалось узнать ученым с высокой степенью достоверности, это то, что сигнал определенно прибыл из глубин космоса. Но откуда? Этот вопрос оставался тайной в течение почти 40 лет.
Согласно результатам последних исследований, проведенных Антонио Пэрисом (Antonio Paris), астрономом из колледжа в Санкт-Петербурге, Флорида, США, сигнал «Wow» был произведен облаком водорода, которое сформировалось из хвостов одной или двух комет, точнее, кометы 266P/Christensen и P/2008 Y2 (кометы Гиббса). Как известно, некоторые кометы испускают в пространство достаточно большое количество водорода, проходя неподалеку от Солнца, ультрафиолетовый свет расщепляет молекулы водорода и воды на атомы и облака атомарного водорода могут простираться за кометой на миллионы километров.
«Если кометы проходили в поле зрения телескопа Big Ear в 1977 году, этот стационарный телескоп смог бы принять непродолжительный сигнал, ведь направление его диаграммы нельзя было изменять. Дальнейшие поиски в той же самой области космического пространства уже не принесут никаких результатов, ведь кометы уже прошли эту часть траектории» — рассказывает Антонио Пэрис, — «Я проследил траектории движения известных комет и нашел две кометы, хвосты которых могли быть источником сигнала «Wow»».
В 1977 году ученым было известно меньшее количество комет, нежели на сегодняшний день, обе кометы, о которых речь шла выше, были обнаружены в течение прошлого десятилетия, и ученым в 1977 году даже в голову не приходило рассматривать кометы в качестве источника радиосигналов. Некоторые из ученых высказывают сомнения в достоверности теории Антонио Пэриса, а основанием для этого считается то, что даже две кометы не могут выпустить большое облако водорода, которое могло излучить столь мощный радиосигнал. Однако Антонио Пэрис составил математическую модель и произвел при ее помощи расчеты, которые подтверждают его теорию.
А на практике эту теорию можно будет проверить в этом и в 2018 году, 27 января этого года комета 266P/Christensen будет проходить неподалеку от Солнца, а комета Гиббса появится в наших окрестностях в январе 2018 года. И в это время ученые будут искать всплески радиоизлучения в «водородном» диапазоне, которые станут подтверждением теории Антонио Пэриса.
Взято с dailytechinfo.org
В сентябре физик-теоретик из Калтеха Лоуренс Краусс разместил запись в своём twitter-аккаунте: «Появились слухи об обнаружении детектором LIGO гравитационной волны. Если это окажется правдой, я сообщу вам о деталях позже».
Участники эксперимента LIGO тогда ни подтвердили, ни опровергли это заявление, и многие астрофизики призвали Краусса «быть настоящим учёным» и не распускать слухи. Тем не менее вчера Краусс вернулся с новым твитом:
«Слухи, о которых я писал раньше, были подтверждены независимыми источниками. Оставайтесь на связи! Судя по всему, гравитационные волны действительно были открыты! Круто!».
Есть множество причин относиться к этому заявлению скептически — мы не узнаем правды до тех пор, пока сами участники эксперимента LIGO не расскажут нам об этом. Если же слова Краусса окажутся правдой, это может оказаться очень важным открытием.
В качестве части своей общей теории относительности Альберт Эйнштейн предположил, что очень большие объекты могут создавать рябь на материи пространства и времени — как идущий по морю корабль. Эти гравитационные волны могут нести информацию о чёрных дырах, а также рассказать нам об условиях во время рождения Вселенной.
Хотя существуют косвенные доказательства существования гравитационных волн, учёные до сих пор не смогли их обнаружить и измерить. И именно в этом направлении работает эксперимент LIGO. Обсерватория лазерной интерференции гравитационных волн LIGO использует лазеры для обнаружения гравитационных искажений пространства-времени.
Верить Крауссу или нет — личное дело каждого. Однако настоящее доказательство открытия можно будет увидеть лишь в официально опубликованной научной работе, а таковой мы пока не видели.
Благодаря своему расположению на высоте 2400 метров над уровнем моря, обсерватория Ла-Силья, находящаяся на горе в южной части чилийской пустыни Атаками, обладает возможностью наблюдения за красотами ночного звездного неба практически без каких-либо внешних искажающих факторов.
Вид здесь настолько невероятный, что в конечном итоге можно получить такие вот удивительные изображения, глядя на которые начинает казаться, что Земля и космос являются единым целым.
На сегодняшней фотографии можно видеть один из метеоров Геминид, который пролетает над куполами телескопов обсерватории Ла-Силья Европейской южной обсерватории, оставляя за собой яркий след. Сложно поверить, что данная фотография едина и не состоит из нескольких отдельных снимков.
Описание гласит:
«Цветной снимок метеора над телескопами обсерватории Ла-Силья и инверсионным слоем в южной части пустыни Атакама в Чили. Телескопы Европейской южной обсерватории (ESO) способны вести наблюдения в оптическом и инфракрасном диапазоне. Крупнейший телескоп обсерватории использует зеркало диаметров 3,6 метра. Высокое расположение Ла-Силья (2400 метров над уровнем моря), ночное небо и чистый атмосферный воздух (снижает атмосферные искажения поступающего света) делают это место уникальным и идеальным для астрономических наблюдений».
Впервые в истории астрономии ученым удалось увидеть тусклые вспышки видимого света, излучаемого из области пространства, непосредственно прилегающей к одной из черных дыр. Более того, этот свет может увидеть каждый желающий при помощи обычного любительского телескопа с размером зеркала порядка 20 сантиметров. Резкие вспышки света, излучаемые квазаром, несут в себе массу информации о тонкостях процессов, происходящих при поглощении черной дырой материи из окружающего пространства.
Черные дыры получили свое название благодаря тому, что все, даже фотоны света, не могут снова вернуться в пространство, перейдя через определенную границу, называемую горизонтом событий. Однако, ученые изучают не сами черные дыры, а диски из материи, которые формируются возле черных дыр из притянутого гравитацией космического газа и материи разрываемых гравитацией ближайших звезд. Огромные силы гравитации черной дыры воздействуют на эту материю, которая разогревается до температур в десятки миллионов градусов и которая светится очень ярко в различных диапазонах электромагнитного спектра.
Первые черные дыры были обнаружены в пределах Млечного Пути около 40 лет назад. Дальнейшие исследования показали, что диски материи, формирующиеся вокруг черных дыр, в некоторых случаях, оказывают очень сильное воздействие на близлежащее окружающее пространство. К примеру, из этих дисков часто извергаются потоки разогнанных почти до скорости света частиц, называемые джетами. И эти джеты пронизывают близлежащую галактику, оказывая влияние на процессы ее развития.
Приведенный выше пример с джетами является самым простым вариантом воздействия черных дыр на окружение. Согласно результатам исследований, проведенных астрономом Марико Кимуру (Mariko Kimura) и его коллегами из университета Киото, Япония, материя, находящаяся в непосредственной близости от черной дыры, может вести себя гораздо более сложными способами.
Для изучения этого сложного поведения японские исследователи сосредоточились на V404 Cygni, двойной системе, состоящей из небольшой черной дыры, масса которой превышает массу Солнца в девять раз, и звезды-спутника, которая немного менее массивна, нежели Солнце. Эта система расположена на удалении 7800 световых лет от Земли в Созвездии Лебедя, и V404 Cygni является одной из самых близких к Земле известных черных дыр.
В течение прошедших 26 лет система V404 Cygni была малоактивной, но в 2015 году астрономы начали регистрировать интенсивные вспышки рентгеновского излучения из этой области пространства, что длилось около двух недель. Такая резкая активизация деятельности в системе V404 Cygni сделала эту систему на некоторое время самым ярким источником рентгена во всей известной астрономам части Вселенной.
После регистрации вспышек рентгеновского излучения астрономы обнаружили мерцающий видимый свет, излучаемый из системы V404 Cygni. Длительность этих вспышек колеблется в пределах от 100 секунд до 150 минут и именно это позволяет увидеть окрестности черной дыры при помощи метода прямых наблюдений, а не в рентгеновском или гамма-диапазоне.
«То, что мы обнаружили позволяет нам впервые увидеть всю активность в системе с черной дырой в оптическом диапазоне» — рассказывает Марико Кимуру, — «Несмотря на низкую яркость этих вспышек, мы получили возможность изучения некоторых физических явлений и процессов, происходящих в непосредственной близости от черной дыры. И сделать это можно при помощи достаточно слабых обычных телескопов, а не рентгеновских или гамма-телескопов, доступ к которым есть только у ведущих ученых».
Взято с dailytechinfo.org
Если инопланетная жизнь может быть такой же простой, как бактерии, или сложной, как люди, — у нас есть оптимальные планы по поиску того и другого. Физик Энрико Ферми задал знаменитый вопрос «Где они?», чем выразил свое удивление отсутствием каких-либо признаков существования других разумных цивилизаций в галактике Млечный Путь. Несмотря на то, что за годы было предложено много решений «парадокса Ферми», ни одно из них пока не оказалось верным. Вопрос, одиноки ли мы в Млечном Пути (или вообще во Вселенной), остается одним из самых интригующих вопросов науки, в частности астрономии.
Учитывая огромное число неопределенностей, связанных с появлением, эволюцией и выживаемостью любой внесолнечной жизни (если таковая существует), мы попытаемся кратко определить самые общие, обнаруживаемые удаленно сигнатуры инопланетной жизни (простой и разумной) и оценить ожидаемую эффективность различных поисковых стратегий. Эта тема особенно актуальна, потому что наблюдения (по большей части телескопа Кеплер) показали, что в Млечном Пути содержится не меньше миллиарда планет земного типа, вращающихся вокруг звезд размером с Солнце или меньше, в «зоне Златовласки», в которой на поверхности планеты может существовать жидкая вода (потенциально обитаемая зона). Поиск внеземной разумной жизни совсем недавно получил мощный толчок в рамках инициативы Breakthrough Listen — десятилетнего проекта на 100 миллионов долларов, который займется поиском искусственных передач в электромагнитной полосе от 100 мегагерц до 50 гигагерц.
Простая жизнь появилась на Земле почти сразу после того, как планета достаточно остыла, чтобы поддерживать водные организмы. Но чтобы обнаружить жизнь на расстоянии, она должна развиться до точки, за которой ее химия будет преобладающей на поверхности планеты, а атмосфера будет значительно изменена под ее влиянием: чтобы образовались химические «биосигнатуры», которые можно будет определить на расстоянии. К примеру, саму Землю сложно было принять за обитаемую в течение первых двух миллиардов лет ее существования. Если говорить об эволюции разумной жизни, основные открытые вопросы остаются такими:
Каковы временные рамки, определенные этими ограничениями?
Существуют ли эволюционные «фильтры», из-за которых так сложно сделать переход к разуму? На Земле, к примеру, потребовалось около трех миллиардов лет, чтобы появились базовые многоклеточные формы жизни. Потребовалось четыре с половиной миллиарда лет (и ряд непредвиденных обстоятельств вроде тектоники плит и падений астероидов), чтобы добраться до простейших способностей межзвездной связи. (То есть радиоприем и радиопередача). Отсюда следует, что для начала важно понять, насколько распространены в Млечном Пути планетарные системы старше Солнечной системы.
Текущий возраст Солнечной системы в два раза меньше возраста нашего галактического диска и в два раза меньше прогнозируемого срока жизни Солнца. Отсюда мы полагаем, что примерно половина звезд в нашем галактическом диске старше Солнца. Последнее исследование на тему истории формирования планет заключило, что Солнечная система образовалась близко к середине эпохи формирования гигантских планет, и близко 80 процентов ныне существующих планет земного типа могли уже существовать в момент образования Земли. Благодаря этому, у нас есть почва для зондирования возможной разумной жизни где-то там.
Какие биосигнатуры можно считать самым надежным доказательством существования простой жизни (на достаточно старой твердой планете в обитаемой зоне)? Даже если не считать какую-либо биосигнатуру достаточно убедительной, атмосфера, богатая кислородом (скажем, 20% или больше), будет первой целью. Потому что если небиологические процессы (вроде расщепления диоксида углерода под действием интенсивного ультрафиолетового излучения) могут производить кислород в атмосфере планеты, лишь при определенных редких обстоятельствах насыщение будет высоким. В сочетании с другими потенциальными биосигнатурами вроде метана подозрение биологического происхождения кислорода может быть усилено. Выходит, идеальным первым шагом в поиске сигнатур внеземной жизни в относительно ближайшем будущем будет поиск кислорода, но вкупе с другими биосигнатурами. Этого можно (в принципе) достичь с помощью больших наземных массивов относительно недорогих коллекторных телескопов (вроде Европейского очень большого телескопа нового поколения), если оснастить их высокодисперсными спектрографами. Линии кислорода из спектра экзопланеты будут легко сдвинуты по Доплеру относительно кислорода в атмосфере Земли, благодаря чему их будет относительно несложно обнаружить (но и не просто). Куда сложнее будет обнаружить метан в инфракрасном спектре.
Какими должны быть требования для космической миссии? Нам хотелось бы хотя бы создать нормальные ограничения редкости внесолнечной жизни, если такая миссия не найдет никаких биосигнатур. Моделирование показывает, что в случае, если ничего не обнаружится, чтобы сделать вывод типа «удаленно обнаруживаемая жизнь проявляется на менее 10% планет земного типа вокруг звезд солнечного типа», потребуется отсканировать и охарактеризовать атмосферы по меньшей мере трех десятков экзопланет земного типа. Такой подвиг потребует телескопа с диафрагмой свыше 8,5 метров в диаметре. Предложенная миссия Habitable-Exoplanet Imaging Mission (HabEx), которая планируется к проведению в следующие десять лет, обзаведется диафрагмой, которая будет удовлетворять выдвинутому требованию. Еще более амбициозный 9-12-метровый космический телескоп LUVOIR может выйти в космос к 2030 году.
В идеале, конечно, было бы хорошо выйти за рамки биосигнатур и искать прямые признаки существования технологически развитой цивилизации. Добиться этого можно было бы с помощью однозначного выявление разумного неприродного сигнала, особенно с помощью радиопередач, в рамках программы SETI. Тем не менее существует вероятность, что радиосвязь будет устаревшей формой связи для продвинутой цивилизации. Ее использование может быть недолгим для большинства цивилизаций, что теоретически снижает ее объемы во Вселенной. Что могло бы тогда быть подходящей сигнатурой? Потребление энергии, например, которое, как представляется, практически невозможно скрыть. Два наиболее доступных для продвинутой цивилизации долгосрочных источника энергии касаются, во-первых, перенаправления звездной светимости с помощью так называемой «сферы Дайсона», возможно, собирающей свет со многих звезд, а не только с одной; другой — управляемый синтез водорода в ядра потяжелее. В обоих случаях неизбежным эффектом будет избыток тепла, вырабатываемый в среднем инфракрасном (MIR) обнаружимом спектре. Другие возможные сигнатуры продвинутой цивилизации могут включать разные формы атмосферных промышленных загрязнений или радиоактивные продукты.
(Конечно, эти инопланетяне могут убирать за собой или уничтожить сами себя). Инфракрасные излучения, с другой стороны, не уберешь. Последнее крупное исследование, проведенное спутником WISE, выявило пять красных спиральных галактик, у которых комбинация светимостей MIR и низкого ультрафиолета не соотносятся с простыми наблюдениями высоких темпов звездообразования. Традиционное объяснение подобных наблюдений вроде присутствия крупных количеств внутренней пыли, впрочем, не исключается. Такие своеобразные объекты заслуживают последующих наблюдений, прежде чем мы сделаем однозначный вывод, могут ли они представлять сигнатуры доминирующих в галактике видов.
К сожалению, возможен такой вариант, что жизнь на основе биологического интеллекта может составлять лишь краткий этап в эволюции сложности, за которым следует так званая «сингулярность» — доминирование искусственного, неорганического интеллекта. Если это действительно так, самую развитую жизнь надо искать не на поверхности планеты (гравитация поможет в развитии биологической жизни, но для другой будет обузой). Скорее ее надо искать на бочке с топливом, к примеру, звезде, из энергетических соображений. И если уж такие разумные машины будут обмениваться сигналами, вряд ли мы распознаем его с помощью наших относительно примитивных органических мозгов.
Это может объяснить парадокс Ферми. Если этот сценарий справедлив, наши шансы на обнаружение простой жизни по биосигнатурам может быть куда выше шансов обнаружить разумных инопланетян. И тогда конечная цель обнаружить продвинутый интеллект, биологический или нет, будет еще интереснее для выполнения.
И самое интересное в том, что, возможно, впервые в истории человечества мы находимся в двух-трех десятилетиях от ответа на вопрос «одиноки ли мы?». Учитывая то, что ответ на этот вопрос может заставить нас пересмотреть сами основы нашего существования, его значимость сложно переоценить. В конце концов, мы никогда не узнаем, если не будем искать.
Взято с hi-news.ru
