Як ми тут опинилися? Не тільки ми, люди, деремося по блідо-блакитній точці, мчимося навколо зірки, мчимося навколо надмасивної чорної діри, мчимося через місцеве скупчення. Але як сюди потрапила крапка, зірка, чорна дірка та скупчення? Як незбагненно величезне все це потрапило туди, де воно зараз, з неймовірного нічого, мільярди років тому?

Ось і справді питання питань. І в рамках найбільшого на сьогодні проекту такого роду астрономи намагаються знайти відповіді, проводячи комп’ютерне моделювання всього Всесвіту.

Вони називаються моделюванням FLAMINGO (повне масштабне моделювання структур з картуванням всього неба для інтерпретації спостережень наступного покоління), яке виконується на суперкомп’ютері на об’єкті DiRAC у Великій Британії.

Ці симуляції інтенсивні. Вони призначені для розрахунку еволюції всіх відомих компонентів Всесвіту. Це означає нормальну матерію: зірки; галактики; всі речі, яких ми могли торкнутися (це могло нас убити, але ми могли б); темна матерія — загадкова маса, що створює дивну додаткову гравітацію; і темна енергія — загадкова сила, що прискорює розширення Всесвіту.

Найбільша з цих симуляцій містить 300 мільярдів частинок з масою маленької галактики в кубічному обсязі простору з краями 10 мільярдів світлових років.

«Щоб зробити це моделювання можливим, ми розробили новий код SWIFT, який ефективно розподіляє обчислювальну роботу між 30 тисяч процесорів», — пояснює астроном Матьє Шаллер з Лейденського університету.

Початкові результати були опубліковані в трьох статтях: у першій описуються методи, у другій — моделювання, а в третій — результати, що описують великомасштабну структуру Всесвіту в холодній темній матерії.

Зокрема, у третій статті розглядалося те, що називається сигма 8, або напруга S8. Це засновано на вимірюванні Всесвіту, яке називається космічним мікрохвильовим фоном – слабким мікрохвильовим випромінюванням, яке наповнює Всесвіт з епохи відразу після Великого вибуху. Аналіз цього світла свідчить про те, що Всесвіт на цей час повинен був згуртуватися більше, ніж це було.

Оскільки ця напруга є серйозною проблемою для моделі холодної темної матерії Всесвіту, в якій має відбуватися злипання, дослідники сподіваються, що FLAMINGO може дати деякі відповіді.

Поки що їм не вдалося вирішити цю напругу – це була б величезна новина для космології – але вони знають щось про проведення моделювання: як звичайна матерія, так і нейтрино необхідні для точних передбачень.

«Хоча темна матерія домінує над силою тяжіння, внеском звичайної матерії більше не можна нехтувати, — говорить керівник дослідження й астроном Джоп Шайе з Лейденського університету, — оскільки цей внесок може бути подібним до відхилень між моделями та спостереженнями».

Симуляцію, яка включає звичайну матерію, важче запустити. Відомо, що темна матерія взаємодіє зі Всесвітом лише гравітаційно; звичайна матерія також взаємодіє з тиском, таким як радіаційний тиск, і галактичними вітрами, які є непередбачуваними і важко моделювати. Щоб запрацювати, потрібно значно більше обчислювальної потужності, тому нам доведеться ще трохи почекати на відповіді щодо напруги S8 від FLAMINGO.

Однак дослідники провели серію симуляцій, які відстежують формування структури Всесвіту в темній матерії, нормальній матерії та нейтрино, змінюючи параметри всіх трьох, щоб побачити, як це впливає на кінцевий результат.

«Вплив галактичних вітрів був відкалібрований за допомогою машинного навчання шляхом порівняння передбачень багатьох різних симуляцій відносно малих об’ємів зі спостережуваними масами галактик і розподілом газу в скупченнях галактик», — пояснює астроном Рой Кугель з Лейденського університету.

Команда ще не оприлюднила свої дані FLAMINGO, оскільки вони мають розмір у кілька петабайтів. Усіх, хто зацікавлений, заохочуємо надіслати ввічливий запит до відповідного автора. Джерело

29 жовтня 2023 року стартує місія INFUSE, призначена для дослідження таємниць виникнення нових зоряних систем через вивчення спалахів наднових. Ракета-зонд стартує з полігону Уайт-Сендс у Нью-Мексико.

Щороку сузір’я Лебідь приваблює астрономів північної півкулі. Особливим артефактом нічного неба над цим сузір’ям є Туманність Вуаль, яка стала улюбленим об’єктом спостережень як аматорами астрономії, і науковими дослідниками. Вона є залишком зірки, розмір якої у минулому перевищував масу нашого Сонця у 20 разів. Приблизно 20 000 років тому ця гігантська зірка зазнала гравітаційного колапсу, внаслідок чого стався яскравий спалах наднового. Навіть на відстані 2600 світлових років яскравість цієї події була достатньою, щоб її можна було б спостерігати з Землі її навіть при денному світлі.

Спалах наднових є невід’ємною частиною життєвого циклу зірки. Вони викидають у навколишній простір важкі елементи, що утворилися в серцевині зірки, які згодом стають джерелом хімічних елементів, що перевершують залізо за масою. В результаті з розпорошених хмар пилу та газу, що залишилися після спалаху, з часом поступово формуються планети, зірки та нові зоряні системи.

Туманність Вуаль надає унікальну можливість спостерігати недавній спалах наднового у його активній стадії. Ця величезна хмара, що перевищує за розмірами 120 світлових років, досі продовжує розширюватися зі швидкістю близько 1,5 мільйона кілометрів на годину.

Те, що астрономи вловлюють телескопами, відноситься не до самого вибуху, а до пилу і газу, перегрітим від ударної хвилі й проявляючи себе у вигляді свічення при охолодженні. Щоб вивчити ударну хвилю, професор Бріан Флемінг та його команда розробили телескоп, здатний реєструвати ультрафіолетове випромінювання, що має надто високу енергію для сприйняття людським зором. Це світло допоможе розкрити свічення пилу та газу, які зазнали впливу ударних хвиль, і, як і раніше, зберігають високу температуру після цього процесу.

Місія INFUSE є інноваційним спектрографом, який став першим приладом свого роду, що вирушає в космос. Цей інструмент поєднує переваги двох способів: створення оптичних зображень та спектроскопії. Сучасні оптичні телескопи мають чудові камери, що дозволяють точно визначити напрям світла і його просторове розташування. Але вони можуть розділити світло з його різні довжини хвиль, й у результаті отриманому зображенні різні спектри накладені друг на друга.

Своєю чергою, спектроскопія здійснює поділ світлового пучка на його складові — певні спектри, подібно до поділу променя світла призмою на веселку. Ця процедура допоможе розкрити безліч додаткової інформації про склад джерела світла, його температуру і динаміку процесів, що відбуваються. Однак спектроскопія може допомогти проаналізувати лише вузьку смужку світла за один раз, аналогічно погляду на нічне небо через вузьку замкову щілину.

Прилад INFUSE створює зображення, а потім «розрізає» його спектрометр розділяє кожну смужку на спектр. Ці дані можуть бути відновлені в тривимірний «куб даних» — стопку зображень, де кожен шар розкриває певну довжину хвилі світла.

Використовуючи дані, отримані від INFUSE, професор Флемінг та його команда зможуть не лише ідентифікувати конкретні елементи та їх температуру, а й проаналізувати розташування цих елементів вздовж ударної хвилі.

INFUSE буде запущено у космос на борту ракети-зонда. Це мініатюрні ракети, які злітають у космос на кілька хвилин для збирання наукових даних. У місії буде запущено двоступінчасту ракету Black Brant 9, її пікова висота складе близько 240 кілометрів, після чого за допомогою парашута вона спустилася на землю для подальшого відновлення. Команда вже запланувала модернізацію інструменту та повторний запуск. Щобільше, деякі частини ракети вже використовуються повторно після попереднього запуску для місії DEUCE, що відбулася в Австралії 2022 року. Джерело

Група японських вчених повідомила, що мишачі ембріони були вирощені на Міжнародній космічній станції та нормально розвивалися в першому дослідженні, яке вказує на те, що люди можуть розмножуватися в космосі. Дослідники, в тому числі Терухіко Вакаяма, професор Центру передових біотехнологій Університету Яманасі, і команда з Японського аерокосмічного агентства (JAXA), відправили заморожені ембріони мишей на борту ракети на МКС у серпні 2021 року.

Астронавти розморозили ранні ембріони за допомогою спеціального пристрою, призначеного для цих цілей, і вирощували їх на станції протягом чотирьох днів. За словами вчених, ембріони, культивовані в умовах мікрогравітації, зазвичай розвивалися в бластоцисти, клітини, які розвиваються в плід і плаценту.

Експеримент «чітко продемонстрував, що гравітація не мала істотного впливу», — заявили дослідники в дослідженні, опублікованому онлайн в науковому журналі iScience в суботу.

Вони також сказали, що не було значних змін у стані ДНК і генів після аналізу бластоцист, які були відправлені назад до їхніх лабораторій на Землі. Це «перше в історії дослідження, яке показує, що ссавці можуть процвітати в космосі», — йдеться в спільній заяві університету Яманасі та національного дослідницького інституту Рікен у суботу.

Це «перший у світі експеримент, який культивував ембріони ссавців на ранній стадії в умовах повної мікрогравітації МКС», — йдеться в заяві.

«У майбутньому необхідно буде пересадити мишам бластоцисти, які культивувалися в умовах мікрогравітації МКС, щоб перевірити, чи можуть миші народжувати», щоб підтвердити, що бластоцисти нормальні, додали в ньому.

Такі дослідження можуть бути важливими для майбутніх місій дослідження космосу та колонізації. У рамках своєї програми «Артеміда» NASA планує відправити людей назад на Місяць, щоб навчитися жити там у довгостроковій перспективі, щоб допомогти підготуватися до подорожі на Марс десь наприкінці 2030-х років. Джерело