Ранні квазари кинули виклик законам фізики

Нещодавнє дослідження проливає світло на те, як надмасивні чорні діри — кожна з яких масою в мільярди разів перевищує масу нашого Сонця — утворилися так швидко протягом першого мільярда років після Великого вибуху. 

На чолі з дослідниками з Національного інституту астрофізики (INAF) в Італії команда проаналізувала 21 найдальший квазар з коли-небудь виявлених. Квазари спостерігалися в рентгенівському спектрі космічними телескопами XMM-Newton і Chandra. Отримані дані свідчать про те, що колосальні чорні діри в центрі цих квазарів виросли до своїх надзвичайних розмірів завдяки надзвичайно швидкому та інтенсивному нарощуванню, пропонуючи правдоподібне пояснення їхнього раннього існування у Всесвіті.

Розуміння квазарів та їх значення

Квазари — це неймовірно яскраві та віддалені активні галактики, які живляться центральними надмасивними чорними дірами, також відомими як активні галактичні ядра. 

Оскільки ці чорні діри притягують матерію, вони випромінюють величезну кількість енергії. Квазари, досліджені в цьому дослідженні, є одними з найдавніших відомих об’єктів, які датуються тим часом коли Всесвіту було менше мільярда років. Аналізуючи рентгенівське випромінювання цих квазарів, дослідники виявили несподівану поведінку надмасивних чорних дір у їхніх центрах. 

Фахівці виявили зв’язок між формою рентгенівського випромінювання та швидкістю вітрів речовини, що викидається квазарами.  Ця залежність пов’язує швидкість вітру, яка досягає тисяч кілометрів на секунду, з температурою газу в короні, області, найближчій до чорної діри, яка випромінює рентгенівське випромінювання.

Випробовуючи межі фізики 

Дослідження показало, що квазари з низькоенергетичним рентгенівським випромінюванням, що вказує на нижчу температуру в короні, демонстрували більш швидкий вітер. Це свідчить про фазу дуже швидкого зростання, яка перевищує фізичну межу, відому як межа Еддінгтона для акреції матерії.  Цю фазу називають «супер-Еддінгтоном». Навпаки, квазари з рентгенівським випромінюванням більшої енергії, як правило, мали повільніші вітри.

«Наша робота свідчить про те, що надмасивні чорні діри в центрі перших квазарів, які утворилися протягом першого мільярда років існування Всесвіту, могли насправді дуже швидко збільшити свою масу, кидаючи виклик обмеженням фізики», — сказала Алесія Тортоса, провідний автор дослідження. дослідження та дослідник INAF у Римі. 

«Відкриття цього зв’язку між рентгенівським випромінюванням і вітром має вирішальне значення для розуміння того, як такі великі чорні діри могли утворитися за такий короткий час, таким чином даючи конкретну підказку для вирішення однієї з найбільших таємниць сучасної астрофізики».

Спостереження квазарів з космічної зорі 

Результати були досягнуті в основному шляхом аналізу даних, зібраних за допомогою космічного телескопа XMM-Newton Європейського космічного агентства, який забезпечив приблизно 700 годин спостережень за квазарами. Більшість цих даних, зібраних між 2021 і 2023 роками в рамках багаторічної програми XMM-Newton Heritage Program, підпадає під проект HYPERION. 

Проект HYPERION під керівництвом Луки Заппакости, дослідника INAF у Римі, спрямований на вивчення гіперсвітяться квазарів під час космічного світанку Всесвіту. Підтримана фінансуванням INAF широка кампанія спостережень дозволила провести передові дослідження ранньої еволюційної динаміки структур Всесвіту.

«У програмі HYPERION ми зосередилися на двох ключових факторах: з одного боку, ретельний вибір квазарів для спостереження, вибір титанів, тобто тих, які накопичили якомога більше маси, а з іншого боку, глибокий дослідження їхніх властивостей за допомогою рентгенівських променів, чого раніше ніколи не робили на такій великій кількості об’єктів космічної зорі», – сказав Заппакоста. 

«Ми зірвали джекпот! Результати, які ми отримуємо, справді несподівані, і всі вони вказують на супер-Еддінгтонівський механізм росту чорних дір».

Наслідки для майбутніх космічних місій

Це дослідження пропонує цінну інформацію щодо майбутніх рентгенівських місій, таких як ATHENA (ESA), AXIS і Lynx (NASA), запуск яких запланований на період між 2030 і 2040 роками. 

Результати допоможуть вдосконалити прилади спостереження наступного покоління та розробити кращі стратегії для дослідження чорних дір і активних галактичних ядер у рентгенівських променях у ще більш віддалені космічні епохи.  Розуміння цих елементів має вирішальне значення для розгадки формування перших галактичних структур у первісному Всесвіті.

Надаючи правдоподібне пояснення швидкого зростання перших надмасивних чорних дір, це дослідження стосується однієї з найбільших загадок сучасної астрофізики. Це відкриває нові шляхи для дослідження того, як такі масивні сутності могли сформуватися так швидко після Великого вибуху, покращуючи наше розуміння найраніших стадій Всесвіту. Дослідження опубліковано в журналі Astronomy&Astrophysics.

Вчені з’ясовують, як мозок дитини перебудовується під час народження

Нове дослідження досліджує траєкторію розвитку глобальних функціональних нейронних мереж до та після народження. Дослідження, нещодавно опубліковане в журналі PLOS Biology під керівництвом Лансінь Цзі та Моріа Томасон з Медичної школи Нью-Йоркського університету, показує, що дані зображень мозку плодів і немовлят демонструють швидке зростання функціонального зв’язку між областями мозку в глобальному масштабі. народження. Цей сплеск може відображати нейронні процеси, які дозволяють мозку адаптуватися до зовнішнього середовища.

Розуміння послідовності та часу розвитку функціональної мережі мозку на початку людського життя є критично важливим. Проте залишається багато питань щодо того, як функціональні мережі людського мозку виникають і розвиваються під час переходу від народження.

Щоб заповнити цю прогалину в знаннях, Томасон і його колеги використали великий набір даних функціональної магнітно-резонансної томографії для моделювання траєкторій розвитку функціональних мереж мозку, що охоплюють 25-55 тижнів постконцептуального гестаційного віку. Остаточна вибірка включала 126 сканувань плоду та 58 сканувань немовлят від 140 суб’єктів.

Регіональні відмінності в підключенні мозку

Дослідники спостерігали чіткі закономірності росту в різних регіонах, показуючи, що нервові зміни, які супроводжують перехід від народження, неоднакові в мозку.

Деякі області показали мінімальні зміни у функціональному зв’язку в стані спокою (RSFC) — кореляції між залежними від рівня кисню в крові сигналами між областями мозку, коли не виконується чітке завдання. Але інші області показали різкі зміни в RSFC при народженні. Підкіркова мережа, сенсомоторна мережа та верхня лобова мережа виділяються як регіони, які зазнають швидкої реорганізації на цій стадії розвитку.

Підкіркова мережа як комунікаційний центр

Додатковий аналіз підкреслив підкіркову мережу як єдину область, яка продемонструвала значне підвищення ефективності зв’язку в сусідніх вузлах. Підкіркова мережа являє собою центральний вузол, який передає майже всю вхідну та вихідну інформацію до кори та з неї та опосередковує зв’язок між корковими областями.

З іншого боку, спостерігалося поступове збільшення глобальної ефективності в сенсомоторних і тім’яно-лобових областях протягом періоду від плоду до новонародженості, можливо, відображаючи встановлення або зміцнення зв’язків, а також усунення надлишкових зв’язків.

За словами авторів, ця робота розкриває фундаментальні аспекти раннього розвитку мозку і закладає основу для майбутніх досліджень впливу факторів середовища на цей процес. Зокрема, подальші дослідження можуть виявити, як такі фактори, як стать, недоношеність і пренатальні негаразди, взаємодіють із часом і моделями росту розвитку мозкової мережі дітей.

Автори додають: «Це дослідження вперше документує значні зміни функціональних мереж мозку під час переходу від народження. Ми спостерігаємо, що моделі росту є регіонально специфічними, де деякі ділянки функціонального коннектома демонструють мінімальні зміни, тоді як інші демонструють різке збільшення при народженні».

Космічні апарати азіатських країн уникли зіткнення на навколомісячній орбіті

За даними Індійської організації космічних досліджень (ISRO), у вересні індійський апарат Чандраян-2 здійснив маневр, щоб уникнути тісного зближення з південнокорейським зондом Данурі.

Фахівці ISRO повідомили, що апарат «Чандраян-2» змінив своє положення 19 вересня, щоб запобігти зближенню з «Данурі», яке, як очікувалося, могло статися наприкінці вересня, якби траєкторія індійського апарату не змінилася. За даними ISRO, наступний маневр, який відбувся 1 жовтня, також допоміг «Чандраян-2» уникнути потенційного зіткнення з апаратом NASA Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO).

Подібні маневри щодо запобігання зіткнень не рідкість на навколомісячній орбіті. Тільки за останні півтора року Корейський інститут аерокосмічних досліджень (KARI), який управляє «Данурі», повідомив про запобігання 40 можливим зіткненням між LRO, «Чандраян-2» та «Данурі».

Дерева зберігають докази однієї з найсильніших сонячних бур на Землі

Північне сяйво цього року було видно набагато південніше, ніж зазвичай, заповнивши соціальні мережі приголомшливими зображеннями барвистого неба. А тепер уявіть полярне сяйво настільки інтенсивне, що воно миттєво зробить смартфони марними, оскільки частки від сонця переповнять електронні пристрої. Такі екстремальні сонячні шторми неймовірно рідкісні – лише шість залишили слідів на Землі за останні 14 500 років, і жодного не спостерігали з часів розквіту Ассирійської імперії майже 2700 років тому.

Космічна подія 664 року до н.е

Дослідницька група під керівництвом Ірини Панюшкіної з Лабораторії дослідження деревних кілець Університету Арізони та Тімоті Джула з Департаменту геонаук визначила, коли востаннє Земля зазнавала такого потужного спалаху космічного випромінювання.  Їхні висновки, опубліковані в журналі Communications Earth&Environment, показують сплеск вуглецю-14, датований 664 роком до нашої ери, точно вказуючи час цієї невловимої екстремальної сонячної бурі.

Що таке сонячні бурі?

Сонячні бурі виникають, коли Сонце вивільняє величезну кількість енергії у вигляді сонячних спалахів або викидів корональної маси (CME). Ці події посилають частинки високої енергії та магнітні поля, що мчать до Землі з неймовірною швидкістю. Коли ці заряджені частинки взаємодіють із магнітним полем Землі, вони можуть створити драматичні та далекосяжні ефекти.

Відстеження сонячних бур через вуглець-14

«Через кілька місяців вуглець-14 переміститься зі стратосфери в нижні шари атмосфери, де він поглинається деревами і стає частиною деревини, коли вони ростуть», — сказала Панюшкіна. 

Аналізуючи кільця дерев на вміст вуглецю-14, природного радіоактивного варіанту вуглецю, команда виявила цю давню сонячну бурю.  Визначення точного часу таких потужних сонячних вивержень надає важливі дані для вчених, які вивчають і розробляють моделі активності Сонця з часом.

Сигнатура екстремальних сонячних бур

Лише у 2012 році вчені визнали екстремальні сонячні бурі, відомі як події Міяке. Того року Фуса Міяке, японський фізик і співробітник команди Панюшкіної, опублікував статтю, в якій повідомлялося про характерні ознаки штормів: стрибки радіоактивних ізотопів вуглецю в кільцях росту дерев. 

Події Міяке відбуваються, коли електромагнітне поле Сонця слабшає, що дозволяє плазмі з поверхні Сонця вийти в космос.  Підвищена сонячна активність призводить до того, що протони бомбардують атмосферу Землі, запускаючи хімічні реакції, що призводять до спалахів радіоактивних ізотопів.

«Завдяки радіовуглецю в кільцях дерев ми тепер знаємо, що за останні 14 500 років відбулося шість подій Міяке», — сказала Панюшкіна. «Якби вони трапилися сьогодні, вони мали б катастрофічні наслідки для комунікаційних технологій».

Методологія: кільця дерев і керни льоду

Дослідницька група використовувала хірургічні ножі, щоб розрізати окремі кільця дерев зі зразків давньої деревини, в тому числі з мертвих дерев, похованих на берегах річок, і деревини, викопаної під час археологічних розкопок.  Далі дослідники спалили целюлозу – основний компонент деревини – щоб визначити вміст радіовуглецю. 

Щоб підтвердити, чи сонячні бурі викликали радіовуглецеві сплески, дослідники порівняли свої дані про кільця дерев з шипами, знайденими в іншому ізотопі, берилію-10, замкненому в крижаних кернах з льодовиків і льодовикових покривів.  Як і вуглець-14, берилій-10 утворюється в атмосфері завдяки сонячним частинкам і потрапляє в пастку льоду через дощ і сніг.

«Якщо крижані керни як на Північному, так і на Південному полюсах показують сплеск ізотопу берилію-10 протягом певного року, що відповідає збільшенню радіовуглецю в кільцях дерев, ми знаємо, що була сонячна буря», — сказала Панюшкіна.

Чи можемо ми передбачити екстремальні сонячні бурі?

Хоча кільця дерев діють як «архівісти», записуючи події Міяке, дослідники ще не знайшли доказів закономірності в цих подіях.  За словами Панюшкіної, кільця дерев дають нам уявлення про масштаби цих потужних штормів, але ми не можемо виявити будь-який тип візерунка, тому навряд чи ми коли-небудь зможемо передбачити, коли така подія станеться.

«Тим не менш, ми віримо, що наша стаття змінить те, як ми шукаємо та розуміємо сигнали спайку вуглецю-14 екстремальних сонячних протонних подій у кільцях дерев», — сказала Панюшкіна.

«Енергія від такого типу подій не тільки змінює вміст радіовуглецю в атмосфері, але й хімічний склад атмосфери. Ми намагаємося з’ясувати, як ці короткочасні та потужні події впливають на систему Землі в цілому».

SpaceX отримає свободу дій щодо Starship

Після успішного шостого випробувального польоту Starship, що відбувся 20 листопада, компанія Ілона Маска отримала повідомлення від Федерального управління цивільної авіації США (FAA) щодо запусків транспортної системи.

У чорновому варіанті «Оцінки впливу на навколишнє середовище» FAA вказало, що надасть SpaceX дозвіл на збільшення числа запусків Starship із «Зоряної бази» в Південному Техасі — до 25 разів на рік. Крім того, компанії, ймовірно, дозволять продовжувати збільшувати розмір та потужність ракети Super Heavy та корабля Starship.

Крім того, засновник SpaceX Ілон Маск заявив, що компанія має намір перейти на більшу та потужнішу версію Starship та Super Heavy приблизно через рік. Ця версія, що отримала назву Starship 3, подвоїть тягу верхнього ступеня і збільшить потяг прискорювача приблизно з 74 до 100 меганьютон. Для кращого розуміння можна провести аналогію: тяга Starship при старті буде втричі потужніша, ніж у ракети Saturn V, яка відправила людей на Місяць у XX столітті. 

Samsung і LG розроблять смартфон під назвою «Galaxy ixi-O»

Свого часу LG створювала цікаві телефони, такі як LG Wing. Однак у 2021 році компанія вирішила залишити бізнес зі смартфонів. Тим часом його південнокорейський аналог Samsung продовжує домінувати в бізнесі смартфонів і є одним із провідних виробників смартфонів у світі. Схоже, LG довірилася Samsung у створенні свого першого телефону зі штучним інтелектом, призначеного для епохи штучного інтелекту.

Згідно з галузевими джерелами, Samsung і LG Uplus (південнокорейський оператор мобільної мережі, що належить LG) підписали угоду щодо проекту смартфона зі штучним інтелектом. Метою цієї угоди є розробка першого «справжнього телефону зі штучним інтелектом», який, згідно зі звітом, «виходить за рамки простої інтеграції служб помічника зі штучним інтелектом у смартфон».

Раніше цього місяця LG Uplus запустила службу помічника виклику на базі штучного інтелекту під назвою «ixi-O». Щоб надати вам певний контекст про цю службу, вона може відповідати на телефонні дзвінки від імені користувача, підсумовувати ключові моменти, брати участь в обміні повідомленнями, а також аналізувати поточні розмови, щоб виявити потенційні загрози фішингу.

Оскільки LG більше не займається виробництвом смартфонів, телефон зі штучним інтелектом під назвою «Galaxy ixi-O» буде створено компанією Samsung виключно для LG. Як випливає з назви телефону, телефон зі штучним інтелектом матиме можливості як набору функцій штучного інтелекту від Samsung під егідою «Galaxy AI», так і можливостей штучного інтелекту LG Uplus «ixi-O».

Одне з джерел повідомило: «Ми очікуємо, що послуги штучного інтелекту, які надає ixi-O, будуть революційними, якщо інтегрувати їх у вбудовані телефони Samsung Galaxy зі штучним інтелектом». Телефон «Galaxy ixi-O» залишиться ексклюзивним для Кореї та мережі LG Uplus. Однак у звіті зазначається, що Samsung може розробити такі телефони зі штучним інтелектом у співпраці з іншими мобільними операторами, якщо вони зацікавлені.