Они действительно существуют?
Кротовые норы, или червоточины – популярные явления в современной научной фантастике, которые можно описать, как «туннели» во времени-пространстве. Но существуют ли они на самом деле в реальной Вселенной и как они работают? Чтобы ответить на эти вопросы, ученые использовали квантовый процессор для имитации червоточины, телепортирующей информацию между двумя квантовыми системами.
В художественной литературе кротовые норы обычно изображаются как туннели, соединяющие две удаленные точки в пространстве, позволяющие мгновенно перемещаться по космосу. Выглядит как удобный сюжетный ход, но на самом деле червоточины на удивление правдоподобны. Существование подобных червоточин предположил Альберт Эйнштейн, согласовав их со своей общей теорией относительности. В последующие десятилетия ученые пытались выяснить, где и как мы можем их найти.
Тем не менее, возможные характеристики таких явлений остаются плохо изученными, и учёные до сих пор не могут сойтись на одной из противоречивых моделей. Получается парадокс: чтобы узнать больше, нам потребуются наблюдения за настоящими червоточинами, но, чтобы наблюдать за ними, нам нужно узнать больше, чтобы мы знали, что искать. Компьютерное моделирование может вмешаться в этот замкнутый круг, позволяя физикам протестировать различные модели червоточин и посмотреть, как они могут себя вести.
В новом исследовании ученые впервые добились этого. Однако такого рода симуляции нельзя запустить на любом компьютере – для этого требовались мощности квантовых компьютеров, которые подключаются к удивительному царству квантовой физики для выполнения вычислений, недоступных традиционным компьютерам.
Команда ученых исследовала интригующую корреляцию между червоточинами и квантовой физикой, изучив идею о том, что кротовая нора в мгновение ока может перенаправлять предметы через всю Вселенную. Это подозрительно напоминает квантовую телепортацию, при которой информация может мгновенно передаваться между двумя запутанными частицами, независимо от того, как далеко они находятся друг от друга.
Используя квантовый процессор Google Sycamore, ученые из Калифорнийского технологического института, Гарварда, Fermilab и Google провели первое моделирование червоточины на квантовом компьютере. Ключом к их исследованию была установленная модель, известная как SYK, которая могла моделировать эффекты квантовой гравитации – в этом случае команда объединила две упрощенные системы SYK вместе, а затем отправила квантовый бит (кубит) информации в одну из них.
И действительно, вторая система выдала информацию. Это продемонстрировало не только квантовую телепортацию, но, поскольку две модели SYK также моделируют квантовую гравитацию, это была реалистичная симуляция того, как проходимая червоточина будет работать в реальном мире.
Конечно, это далеко не реальный туннель сквозь пространство-время, но исследователи говорят, что эта модель может помочь изучить свойства червоточин в реальном мире, если они существуют. Это может помочь нам так хорошо изучить их в теории, что мы в конечном итоге поймем, как искать их в космосе.
«Мы нашли квантовую систему, которая демонстрирует ключевые свойства гравитационной червоточины, но при этом достаточно мала для реализации на современном квантовом оборудовании. Эта работа представляет собой шаг к более крупной программе тестирования квантовой гравитации», – заключает ведущий автор исследования Мария Спиропулу. Источник
Роскосмос подводит итоги 2022!
Начало «Сферы», полёт «Сармата», окрепший космодром Восточный… «Команда будущего», и то, к чему уверенно идём и чего обязательно достигнем. Серийный выпуск космических аппаратов, многоспутниковые группировки и космическая радиолокация — на основе российских прорывных технологий!
В 2022 году мы творчески решали стратегические задачи, ставили и достигали амбициозные цели. Работали по плану и вырывались вперёд! Дальний космос уже не кажется таким далёким — и это только начало…Поехали!
О том, как прошёл 2022 год для российской космонавтики и что готовит нам 2023 — в ролике Роскосмос медиа!
Вся эволюция Вселенной в одном видео: симуляция суперкомпьютера
Исследователи говорят, что это самый точный и подробный взгляд на ранний космос.
Новая анимация показывает, как наша Вселенная превращается из сплошного облака холодного газа в россыпь галактик и звезд, которую мы можем наблюдать в телескопы сегодня. Это наиболее полное, подробное и точное воспроизведение эволюции Вселенной из когда-либо созданных, сообщают исследователи.
Виртуальный взгляд в прошлое космоса является результатом CoDaIII – третьей итерации проекта Cosmic Dawn Project, который прослеживает историю Вселенной, начиная с «космических темных веков» примерно через 10 миллионов лет после Большого взрыва.
По словам астронома Пола Шапиро из Техасского университета в Остине, к этому моменту горячий газ, образовавшийся в самом начале времен, около 13,8 миллиардов лет назад, остыл до безликого облака, лишенного света.
Когда прошло 10 миллионов лет после Большого взрыва, Вселенная оставалась холодным и мрачным местом. Газообразный водород начал «слипаться» в ней 100 миллионов лет спустя, образуя плотные области (белые в анимации), которые породили первые звезды и галактики.
Свет, излучаемый звездами (синий цвет в анимации), нагревал газ вокруг галактик, поскольку материя собиралась в виде паутины. Розовые всплески – это высокотемпературные области, появившиеся во время взрыва некоторых звезд. Галактики и звезды, которые мы видим сегодня, лежат вдоль нитей, возникших в результате сложного взаимодействия между материей и звездным светом в ходе эволюции Вселенной.
Поскольку излучение ранних галактик освещало Вселенную, оно отрывало электроны от атомов в некогда холодных газовых облаках в течение периода, называемого эпохой реионизации, которая продолжалась примерно до 700 миллионов лет после Большого взрыва.
«CoDaIII – первая симуляция, полностью учитывающая сложное взаимодействие между излучением и потоками материи во Вселенной. Она охватывает время от космических темных веков до следующих нескольких миллиардов лет, когда сформировалось распределение материи в современной Вселенной», – восхищается Пол Шапиро.
По словам ученого, анимация из моделирования графически показывает, как структура ранней Вселенной «отпечатывается на современных галактиках, которые «помнят» свою молодость, или свое рождение, или своих предков из эпохи реионизации». Источник
25 дней миссии «Ориона» к Луне за одну минуту
Захватывающий полет должен открыть человеку путь к возвращению на Луну.
Европейское космическое агентство (ESA) опубликовало видео, на котором показано 25-дневное путешествие космического корабля «Орион» от Земли к Луне и обратно. Этот полет был осуществлен в рамках миссии «Артемида-1», которая служит предварительным этапом отправки людей на Луну (впервые с 1972 года).
Видео представляет ключевые моменты миссии, а также включает в себя некоторые из завораживающих изображений, сделанных «Орионом» во время его свидания с Луной.
Беспилотная миссия «Артемида-1» испытала новую ракету NASA Space Launch System (SLS) и космический корабль «Орион», в котором в этот раз расположились манекены в скафандрах, а в следующий – полетят настоящие астронавты.
Во время полета вокруг Луны «Орион» преодолел 2,25 миллиона километров и улетел от Земли дальше, чем любой другой космический корабль, предназначенный для перевозки людей, побив предыдущий рекорд, установленный в эпоху миссий «Апполон» полвека назад.
Успешное возвращение «Ориона» на Землю 11 декабря говорит о том, что всё прошло по плану, хотя инженеры NASA в настоящее время проверяют данные с космического корабля, чтобы подтвердить это.
Если космическое агентство придет к выводу, что все действительно функционировало именно так, как ожидалось, можно будет приступить к планированию миссии «Артемида-2», которая отправит «Орион» по тому же маршруту вокруг Луны, только на этот раз с астронавтами на борту. Это может произойти уже в 2024 году.
Дальше – больше: NASA хочет построить постоянную базу на Луне, где астронавты смогут жить и работать в течение длительного времени. Луна также может послужить «трамплином» для первой пилотируемой миссии на Марс, которая, по мнению NASA, может состояться в 2030-х годах. Источник
Perseverance впервые записал звуки пыльного дьявола на Марсе
Это первая в истории подобная запись.
Марсоход Perseverance впервые в истории записал звук, исходящий от песчаного вихря на Марсе, который исследователи часто называют пыльным дьяволом.
Пыльный дьявол представляет собой вихревое движение воздуха, возникающее у поверхности планеты днем при сильном прогреве земли солнечными лучами. Такие вихри имеют вертикальную или слегка наклоненную ось вращения. Они во многом напоминают торнадо, но слабее и редко длятся больше минуты. Эти вихри встречаются как на Земле, так и на Марсе, но марсианские «дьяволы» могут быть до 50 раз шире и до 10 раз выше по сравнению с земными.
С тех пор, как на Красной планете исчезли последние реки и озера, на Марсе произошла масштабная эрозия почва, в том числе в местах посадки нынешних марсоходов Curiosity и Perseverance. Хотя эрозионная сила отдельного пыльного вихря ничтожна, целая армия пыльных дьяволов за миллиарды лет потенциально могла разрушить километры горных пород.
Вот почему учёные стремятся понять, как именно функционируют песчаные вихри. А теперь они (и мы заодно) знают, как они звучат. Всё благодаря новому исследованию, проведенному планетологом Наоми Мёрдок из Тулузского университета во Франции.
Микрофон марсохода включается лишь изредка – шанс записать звук во время разгара веселья «пыльного дьявола» равнялся 0,5%. Эта конкретная запись была сделана 27 сентября 2021 года, когда вихрь пронесся на расстоянии от 50 до 60 метров от Perseverance.
В этот момент инструменты марсохода зафиксировали небольшое падение атмосферного давления. Когда-нибудь полученные данные помогут исследователям лучше понять динамику пыли на Марсе.
Скорость ветра в звучащем на аудио пыльном вихре достигала 40 километров в час, диаметр составлял 25 метров, а высота – не менее 118 метров. По оценкам исследователей, вихрь двигался со скоростью около 20 километров в час. Записанный эпизод шума длился около 10 секунд.
Особо крупные вихри могут представлять угрозу для автоматических марсианских станций и марсоходов. Но не всегда: например, в 2005 году такой вихрь очистил солнечные панели марсохода Spirit, после чего его эффективность работы существенно увеличилась.
Единственным другим планетарным телом, с которого у нас есть подлинные звуковые записи, является Венера, где в 1982 году два советских спускаемых аппарата «Венера» записали шумы ветра и работы спускаемого аппарата. Источник
Ingenuity установил рекорд высоты полета на Марсе
Он поднялся на 14 метров над поверхностью Красной планеты.
С момента своего исторического первого полета в прошлом году вертолет NASA Ingenuity теперь взлетел до небывалых высот. Он установил новую планку для авиации на Красной планете (хоть и является пока единственным ее представителем). Во время своего полета Ingenuity поднялся на высоту 14 метров над поверхностью Марса. Предыдущий рекорд устройства составлял 12 метров.
Полет устройства, подобного Ingenuity, на Земле был бы ничем не примечательным событием, но условия полета на Красной планете делают каждую подобную «прогулку» выдающимся достижением науки и техники. Гравитация на Марсе в три раза слабее, чем на Земле, а плотность атмосферы составляет всего около одного процента от плотности на нашей планете.
Сложность задачи усугубляется тем фактом, что радиосигналы долго достигают Марса – более чем 12 минут. Это означает, что Ingenuity должен лететь без контроля со стороны человека.
Вертолет смог преодолеть эти трудности и совершить первый в истории полет на другой планете в апреле прошлого года, достигнув высоты в три метра. Тогда ему удалось зависнуть там в течение 30 секунд. Это достижение положило начало 30-дневной программе испытаний, которая включала его первый горизонтальный полет.
Программа имела оглушительный успех, и вскоре исследователи NASA отправили вертолет Ingenuity в его новый дом в кратер Джезеро, где он помогает работе марсохода Perseverance. Ранее в этом году вертолет также посетил место крушения защитного аэродинамического снаряда и парашюта, которые благополучно доставили его и Perseverance на поверхность Красной планеты в начале 2021 года.
Новый рекордный полет в рамках испытаний по изменению позиционирования стал 35-м в ходе миссии на Марсе и длился 52 секунды. В общей сложности за время миссии вертолет преодолел около 7,4 километра и налетал почти 60 минут.
Ученые миссии Ingenuity недавно установили обновление программного обеспечения, которое дает вертолетику возможность лучше избегать опасностей при посадке и использовать цифровые карты высот при навигации. Это станет важной частью его миссии, поскольку он крайне полезен в качестве помощника-разведчика марсохода Perseverance, который ищет признаки жизни на Красной планете. Источник
На Энцеладе обнаружили фосфор. Это ключевой ингредиент жизни
На ледяном спутнике Сатурна найден один из важных элементов для возникновения жизни. И его там очень много.
Фосфор является невероятно важным «кирпичиком» для возникновения жизни, который используется для построения ДНК и РНК. Теперь анализ данных космического корабля «Кассини» показал, что этот питательный макроэлемент содержится в подземном океане Энцелада. Более того, его концентрации там могут быть в тысячи раз выше, чем в земном океане, сообщил планетолог Ясухито Секине.
По словам Секине, фосфор может в изобилии водиться и среди других ледяных миров, где потенциально можно искать признаки инопланетной жизни.
«Мы знали, что на Энцеладе есть большинство элементов, необходимых для жизни, какой мы ее знаем, – углерод, водород, азот, кислород и сера. Теперь, после подтверждения наличия фосфора, океан на Энцеладе, судя по всему, соответствует всем критериям обитаемого океана», – восторгается Морган Кейбл, астробиолог из Лаборатории реактивного движения в Пасадене.
Многие исследователи считают Энцелад одним из наиболее вероятных мест для поиска внеземной жизни. Спутник Сатурна покрыт льдом, а под ним спрятан солёный океан. Более того, в 2005 году космический аппарат «Кассини» заметил гейзеры, выбрасывающие пар и частицы льда из ледяной оболочки Энцелада. В этом космическом аэрозоле ученые обнаружили органические молекулы.
Но до сих пор исследователи не были уверены, существует ли на Энцеладе фосфор. На поверхности Земли этого элемента относительно мало. Большая часть фосфора заключена в минералах, и его доступность часто определяет скорость, с которой может размножаться жизнь.
Поэтому Секине и его коллеги проанализировали химические данные, собранные «Кассини», о частицах в кольце E Сатурна. В нём содержится материал, выброшенный с Энцелада. Исследователи обнаружили, что некоторые ледяные зерна в кольце E обогащены соединением фосфора – фосфатом натрия.
По оценкам учёных, килограмм воды из океана Энцелада содержит примерно от 1 до 20 миллимолей фосфата. Это в тысячи раз больше, чем в океанах Земли.
По словам исследователей, на дне подповерхностного океана Энцелада фосфаты могут возникать в результате реакций между морской водой и содержащим фосфаты минералом апатитом, прежде чем мощные гейзеры выбросят их в космос. В свою очередь, апатиты часто встречается в углеродистых хондритах, примитивном материале для «строительства» планет.
Но и это ещё не всё. По словам Секине, многие другие ледяные океанские миры также могут содержать апатиты, а вместе с ними – высокие уровни фосфатов в своих океанах. Это богатство предполагает питательную среду для потенциальных инопланетных организмов.
Хотя это многообещающее открытие, исследователи указывают, что оно не обязательно служит доказательством существования инопланетной жизни в Солнечной системе.
«Если жизнь существует на Энцеладе, то почему остается такое изобилие химической энергии и питательных веществ? В конце концов, здесь, на Земле, любой доступный фосфор быстро поглощается», – заключает Секине. При этом он добавляет, что возможная жизнь на Энцеладе может потреблять питательные вещества достаточно вяло. Источник
Раскаленная лава на спутнике Юпитера: космический снимок «Юноны»
Космический аппарат сделал инфракрасное изображение Ио с расстояния 80 тысяч километров.
Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства опубликовало снимок, сделанный космическим аппаратом «Юнона» 5 июля 2022 года. На нем можно увидеть потоки лавы и лавовые озера в виде ярко-красных пятен на спутнике Юпитера Ио.
На Ио расположены сотни вулканов, но исследователи с удивлением обнаружили, что они в основном сосредоточены в приполярной области спутника, а не в экваториальной, как того можно было бы ожидать.
Космический зонд «Юнона» работает на орбите Юпитера с 2016 года. После изучения газового гиганта аппарат пролетел мимо Ганимеда в 2021 году и Европы в начале этого года. Теперь «Юнона» занимается исследованием Ио, и это был первый из девяти облетов вулканического спутника Юпитера, которые запланированы на следующие полтора года.
Ученые надеются собрать больше данных о вулканах Ио и ее магнетизме, которые играют роль в формировании полярных сияний Юпитера.
«По мере того, как мы наблюдаем, как вулканы меняются и становятся либо более, либо менее активными, они управляют гигантской магнитосферой Юпитера», – рассказывает Скотт Болтон, руководитель миссии «Юнона».
И на Земле, и на Юпитере полярные сияния возникают, когда заряженные частицы, такие как протоны или электроны, взаимодействуют с магнитным полем, известным как магнитосфера, которое окружает планету.
Магнитное поле Юпитера примерно в 20 тысяч раз сильнее, чем у Земли, что способствует появлению самых ярких полярных сияний в Солнечной системе.
Данные, которые собирает «Юнона», могут помочь в будущих миссиях по изучению спутников Юпитера. Одна из таких миссий – NASA Clipper – изучит еще один спутник Юпитера, Европу. Ученые считают, что это одно из самых перспективных мест для поиска жизни в Солнечной системе за пределами Земли. Источник
В созвездии Лиры нашли две водные экзопланеты
Водные миры в созвездии Лиры в представлении художника
Возможно, там даже есть жизнь.
Наша Солнечная система является домом для самых разных планет: от каменистых миров умеренного климата до экстремальных газовых и ледяных гигантов. Но с тех пор, как астрономы начали каталогизировать планеты вне Солнечной системы, они обнаружили, что в нашей местности отсутствуют несколько распространенных типов, таких как суперземли и мини-нептуны.
В новом исследовании группа астрономов выявила самое объективное на сегодняшний день доказательство типа планеты, который только предполагали – водной экзопланеты. По названию можно догадаться, что этот тип планет покрыт глубоким океаном, окружающим каменистое или ледяное ядро.
Две экзопланеты, известные как Kepler-138 c и Kepler-138 d, вращаются вокруг красного карлика на расстоянии около 218 световых лет от нас в созвездии Лиры. Обе планеты более чем в три раза больше Земли и имеют вдвое большую массу. Это означает, что их плотность намного ниже, чем у нашей планеты. Наиболее вероятным объяснением этого странного соотношения является вода, и, по оценкам ученых, ее там очень много.
Согласно моделям исследователей, эти планеты более чем на 50% состоят из воды, что делает их намного более «мокрыми», чем наша собственная Земля, масса воды в которой составляет всего 0,02%.
Это означает, что эти водные экзопланеты покрыты океаном глубиной до 2000 км, при этом океан находится под высоким давлением плотной атмосферы из пара.
Диаграмма, сравнивающая состав Земли с составом Kepler-138d
«Представьте себе увеличенные версии Европы или Энцелада – богатых водой спутников, вращающихся вокруг Юпитера и Сатурна, но гораздо ближе к своей звезде. Вместо ледяной поверхности они будут содержать большие оболочки из водяного пара», – утверждает Кэролайн Пиоле, ведущий автор исследования.
Концепция подобных водных миров далеко не нова. Предыдущие исследования предполагали, что такие экзопланеты должны быть довольно распространены в космосе, особенно вокруг красных карликов. Ранее было идентифицировано множество кандидатов на звание водной планеты, но большинство из них оказались более похожими на Землю – каменистыми.
«Ранее мы думали, что планеты, которые были немногим больше Земли, являлись большими шарами из металла и камня, – этакие увеличенные версии нашей планеты, и поэтому мы назвали их суперземлями. Однако теперь мы показали, что данные две планеты очень отличаются от нашей по своей природе и что большая часть их объема, вероятно, состоит из воды. Это лучшее доказательство того, что это водные миры», – говорит соавтор исследования Бьорн Беннеке.
Дальнейшие наблюдения с помощью таких телескопов, как «Уэбб», могли бы помочь идентифицировать больше таких водных экзопланет и, возможно, даже обнаружить признаки жизни в их атмосферах, пишут исследователи. Источник
Самая большая галактика во Вселенной: ее размер трудно даже вообразить
Радиолепестки Алкионея
Галактика под названием Алкионей простирается на пять мегапарсеков.
Ранее в этом году астрономы обнаружили абсолютно монструозного рекордсмена среди всех галактик. Получившая название Алкионей (в честь гиганта из древнегреческой мифологии), эта радиогалактика представляет собой скопление звезд, простирающееся в космос на пять мегапарсеков. Это 16,3 миллиона световых лет в длину, и это самая большая известная структура галактического происхождения.
Гигантские радиогалактики – это одна из главных загадок Вселенной. Они состоят из галактики-хозяина (это скопление звезд, вращающихся вокруг галактического ядра, содержащего сверхмассивную черную дыру), а также колоссальных струй и лопастей, вырывающихся из галактического центра.
Эти струи и лепестки, взаимодействуя с межгалактической средой, действуют как синхротрон для ускорения электронов, производящих радиоизлучение.
Ученые почти уверены, что производит джеты в таких галактиках. Это активная сверхмассивная черная дыра в галактическом центре. Мы называем черную дыру «активной», когда она поглощает (или «аккрецирует») материал из гигантского диска материала вокруг себя.
Не весь материал аккреционного диска, закручивающийся в активную черную дыру, неизбежно оказывается за горизонтом событий. Небольшая его часть каким-то образом направляется из внутренней области аккреционного диска к полюсам, где выбрасывается в космос в виде струй ионизированной плазмы со скоростью, составляющей значительный процент от скорости света.
Эти выплески могут преодолевать огромные расстояния, а затем превращаться в гигантские радиоизлучающие лепестки. Это пока совсем неудивительно – даже у Млечного Пути есть радиолепестки.
А вот чего мы не понимаем, так это того, почему в некоторых галактиках лепестки вырастают до абсолютно гигантских размеров в масштабах мегапарсеков. Их называют гигантскими радиогалактиками, и самые огромные их представители могут подсказать, что движет их ростом.
«Если существуют характеристики родительской галактики, которые являются важной причиной роста гигантских радиогалактик, то, вероятно, ими обладают хозяева крупнейших гигантских радиогалактик. Точно так же, если существуют особые крупномасштабные среды, которые способствуют росту гигантских радиогалактик, то, вероятно, в них будут находиться самые большие гигантские радиогалактики», – поясняет Мартина Оэй, соавтор исследования из Лейденской обсерватории в Нидерландах.
Исследователи искали различные особенности в данных, собранных низкочастотным ARray (LOFAR) – интерферометрической сетью, состоящей из около 20 000 радиоантенн, распределенных по 52 точкам по всей Европе.
Они повторно обработали данные с помощью нового конвейера, удалив компактные радиоисточники, которые могли мешать обнаружению диффузных радиолепестков, и исправив оптические искажения.
Так и обнаружился Алкионей. Это галактика в созвездии Рыси, которая находится на расстоянии около трех миллиардов световых лет от нас. Несмотря на свои гигантские размеры, это довольно обычная эллиптическая галактика, встроенная в космическую паутину. Она имеет массу примерно в 240 миллиардов раз больше массы Солнца, со сверхмассивной черной дырой в ее центре примерно в 400 миллионов раз больше массы Солнца.
«Помимо своих размеров, Алкионей – подозрительно обычная галактика: общая низкочастотная плотность светимости, масса звезд и масса сверхмассивной черной дыры ниже, хотя и аналогичны таковым у средних гигантских радиогалактик. Таким образом, очень массивные галактики или центральные черные дыры не нужны для выращивания таких гигантов, и, если наблюдаемое состояние является репрезентативным для источника в течение его жизни, то и не требуется и высокая радиомощность», – пишут исследователи.
Возможно, Алкионей находится в области пространства с меньшей плотностью, чем в среднем, что может способствовать его расширению, или что взаимодействие с космической паутиной играет роль в росте этого объекта. Но, что бы ни стояло за этим явлением, исследователи полагают, что эта галактика будет продолжать разрастаться в космической тьме. Источник