Край Будущего

Слияния нейтронных звезд — это не просто захватывающее космическое зрелище, но и настоящая мастерская для астрофизиков! Это события, где два очень плотных остатка звезд объединяются в мощный космический спектакль, и, как бы странно это ни звучало, здесь происходит столько всего, что современные науки только начинают постигать их сложность.

Сложно не представить, какие научные прорывы могли бы произойти, учитывая, что слияния нейтронных звезд порождают не только гравитационные волны, но и могут быть связаны с гамма-всплесками, самыми мощными взрывами во Вселенной. Но давайте разберемся по порядку!

Долгожданная симуляция от исследовательских гуру!

Недавнее исследование, проведенное командой из Института гравитационной физики Макса Планка, практику области теоретической физики Юкавы, университета Чиба и университета Тохо, представило самое длительное моделирование слияний бинарных нейтронных звезд на сегодняшний день. Эта работа, опубликованная в журнале Physical Review Letters, затрагивает подробно различные аспекты, включая магнитные поля, нейтрино и высокоплотную материю. Да, все это звучит довольно запутанно, но именно здесь начинается магия!

• Исследователь Хаяши, первый автор статьи, уточняет, что их работа направлена на понимание динамики слияния. Это значит, что команда хочет не только увидеть сам момент слияния, но и предсказать, какие сигналы (гравитационные волны, электромагнитное излучение и нейтрино) мы можем получить от этого фантастического события.

Магнитная динамика и черные дыры

В их симуляции, которая длилась целых 1.5 секунды при помощи суперкомпьютера Фугаку, две нейтронные звезды с различными массами (1.25 и 1.65 солнечных масс) соединяются, чтобы затем сразу же сколлапсировав в черную дыру. Это, безусловно, зрелище, которое стоит наблюдать на небесах!

• После слияния формируется аккреционный диск, который, как оказалось, действует словно космическая мельница, создающая сложные магнитные поля. Эти поля, в свою очередь, формируют так называемый магнетически управляемый поток.

• Хаяши отмечает, что подобная система весьма перспективна: она может привести к возникновению гамма-всплесков, что делает ее еще более захватывающей для изучения астрофизиками.

Новые горизонты и будущие исследования!

Исследование, проведенное Хаяши и его командой, подчеркивает, насколько важны эти события для нашего понимания Вселенной. Но это только начало! Как они сами говорят, необходимо дальнейшее исследование, особенно в контексте электромагнитных выбросов и скорости ускорения потока.

• Система уже демонстрирует скорость, близкую к 99.9% скорости света, но для полноты картины нужно больше данных!

• В будущем исследователям предстоит задуматься о том, как эти открытия могут связать слияния нейтронных звезд с моделями, описывающими гамма-всплески, чтобы лучше понять, что же на самом деле происходит в этих космических катастрофах.

Заключение: По следам космических катастроф.

Слияния бинарных нейтронных звезд — это нечто особенное. Команда исследователей радостно открывает новые горизонты в понимании этих космических побрякушек. Кто знает, может быть, мы на пути к разгадке еще одной секрета Вселенной. А с каждым новым открытием становится все более очевидно: космос полон чудес, которые ждут своего часа!

Исследователи из Лаборатории национальной энергетики США (DOE) в Оук-Ридже разработали новый метод, использующий углеродные нанофибры для улучшения прочности связи в углеродных волокнах и полимерных композитах. Это достижение может повысить качество структурных материалов для автомобилей и самолетов, обеспечивая легкость и прочность.

Результаты, опубликованные в журнале Advanced Functional Materials, открывают новые возможности для американских производителей в сфере энергетики и национальной безопасности. Суруп Гупта, возглавляющий проект, отметил, что гибридный метод, соединяющий химическое и механическое связывание, обеспечивает значительное увеличение прочности и жесткости материалов.

Углеродное волокно, представляющее собой композит с углеродными нитями, сталкивается с проблемой недостаточной адгезии к полимерной матрице. Исследователи ORNL предложили комбинированный подход, который обеспечивает до 50% увеличение прочности на растяжение и почти двукратное увеличение жесткости.

Ключевым элементом метода является электроспinning, в котором полиацилонитрил экструируется в нити шириной около 200 нанометров. Изменяя параметры процесса, исследователи могут создавать нити, которые эффективно связываются с матрицей и образуют «мосты» между различными материалами.

Группа подала заявку на патент на новую технику и планирует сотрудничество с промышленными партнерами. Они также исследуют возможность применения углеродных волокон в гражданской инфраструктуре и обороне. Основное ограничение для широкого использования углеродных волокон — высокая стоимость, и улучшение адгезии позволит сократить количество используемого материала.

Команда использовала передовые инструменты для характеристики и визуализации на субмикронном уровне, включая рентгеновское рассеяние и ядерный магнитный резонанс. Исследователи также применили суперкомпьютер Frontier для моделирования взаимодействия волокон с матрицей.

Исследовательская группа планирует продолжить совершенствование технологии электроформования, чтобы обеспечить больший контроль и лучшие результаты, одновременно изучая возможности применения других композитов, армированных волокнами. В настоящее время ведутся исследования по интеграции новой технологии с предыдущими исследованиями по разработке самочувствительных композитов, которые могут контролировать свое состояние с помощью встроенных

Как NASA готовится вновь отправить астронавтов на Луну впервые за более чем 50 лет, новое исследование, проведенное Университетом Технологий Сиднея (UTS), показало, что лунная пыль менее опасна для клеток легких человека, чем ранее предполагалось, и значительно менее токсична, чем обычное загрязнение воздуха на Земле.

Исследование, возглавляемое UTS и опубликованное в журнале Life Sciences in Space Research, предоставляет обнадеживающие данные для предстоящих миссий Artemis, целью которых является создание долгосрочного человеческого присутствия и базы на Луне.

Ведущий исследователь и кандидат наук UTS Микаэла Б. Смит изучила влияние наиболее точных новейших симулянтов лунной пыли на клетки человеческих легких в лабораторных условиях. Она сравнила их воздействие с частицами воздуха, собранными на оживленной улице в Сиднее.

Смит отметила, что здоровье астронавтов вызывало опасения после миссий Аполлона, когда члены экипажа сталкивались с респираторными проблемами.

Исследование показало, что, хотя резкая и абразивная лунная пыль может выступать в роли физического раздражителя, она не наносит такого же серьезного клеточного повреждения или воспаления, как земляная пыль из городских условий. "Важно различать физический раздражитель и высокотоксичное вещество," — сказала Смит.

"Наши результаты показывают, что, хотя лунная пыль может вызвать некоторое немедленное раздражение дыхательных путей, она, по-видимому, не представляет опасности для хронических, долговременных заболеваний, таких как силикоз, который вызывается такими материалами, как кремнеземная пыль".

Во время миссий Аполлона, основной путь воздействия произошел после выхода за пределы космического корабля. "Когда астронавты возвращались в свой спускаемый аппарат, мельчайшая пыль, прилипшая к их космическим костюмам, поднималась в воздух в замкнутом пространстве и затем вдыхалась, что приводило к респираторным проблемам, чиханию и раздражению глаз," — пояснила Смит.

"Любая пыль, если вы ее вдыхаете, вызывает чихание, кашель и некоторый физический дискомфорт. Но она не так токсична, как кремнезем, который приводит к силикозу у строителей, работающих на строительной площадке десять лет. Это не будет чем-то подобным," добавила Смит.

Исследование сосредоточилось на мелких частицах пыли (≤2,5 микрометра), которые достаточно малы, чтобы обойти природные защитные механизмы организма и проникать глубоко в нижние дыхательные пути легких. В работе использовались два разных типа клеток легких, представляющие верхнюю (бронхиальную) и нижнюю (альвеолярную) области легких.

Результаты показали, что земная пыль вызывает более выраженный воспалительный эффект и более токсична для клеток, чем симулянты лунной пыли. В статье предполагается, что основным механизмом токсичности лунной пыли является механическое повреждение, вызванное неровной формой и шероховатыми краями частиц по мере их усвоения клетками. Критически важно, что лунные симулянты не вызывали значительного окислительного стресса — ключевого механизма химического повреждения, часто связанного с токсичностью мелких частиц.

"Это, вероятно, означает, что если воздействие происходит на уровнях, характерных для загрязнения воздуха на Земле, риски для здоровья были бы минимальными," — подчеркивают авторы в статье.

Хотя полученные результаты снижают один из критических факторов риска, NASA все еще серьезно относится к угрозе воздействия пыли. Смит, недавно посетившая Центр космических полетов имени Джонсона NASA в Хьюстоне, наглядно увидела новые инженерные решения.

"Теперь они разработали костюмы таким образом, что они фактически прикреплены к внешней стороне ровера," — сказала она. "Астронавт будет входить и выходить из него изнутри, а костюм никогда не попадет внутрь, что предотвращает загрязнение внутренней среды кабины пыльным костюмом."

"Хотя это исследование помогает снизить беспокойство по поводу одного критического рискового фактора, важно отметить, что NASA продолжает серьезно относиться к воздействию пыли и разрабатывать надежные стратегии ее снижения," — добавил Смит.

Исследование стало основой для работы Смит над диссертацией, в которой изучается следующая граница космического здоровья: влияние микрогравитации на функцию легких.

В лаборатории она использует специализированное вращающее устройство для имитации невесомости, наблюдая, как это влияет на клеточную структуру и функции легких с течением времени.

Научный руководитель Смит и соавтор исследования, выдающийся профессор Брайан Оливер из UTS и Института медицинских исследований Вулкока, отметил, что эта основополагающая работа по лунной пыли дает больше уверенности в следующем грандиозном шаге человечества.

"Полученные результаты способствуют обоснованию безопасности возвращения людей на Луну. Это исследование ставит нашу исследовательскую группу из UTS в авангард области космических наук о жизни, устанавливая нас как ключевых участников этой важной сферы исследований, особенно в Австралии," — сказал Оливер.

Статья взята с сайта: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214552425000252?via=ihub

С помощью космической обсерватории "Чандра" и спутника "XMM-Newton" Европейского космического агентства астрономы исследовали галактику NGC 7793 в поисках остатков сверхновых (SNR). В результате они обнаружили четыре новых рентгеновских SNR, и результаты были опубликованы 10 июня на сервере предварительной печати arXiv.

Что такое SNR?

SNR — это диффузные, расширяющиеся туманности из газа и пыли, образующиеся в результате взрыва сверхновой. Обычно они существуют несколько сотен тысяч лет, прежде чем рассеяться в межзвездной среде (ISM).

Обнаружение рентгеновских SNR в других галактиках имеет решающее значение для понимания их обратной связи на разных этапах эволюции и получения информации о состоянии галактик. Однако SNR за пределами локальной группы обнаруживаются редко, в основном из-за ограниченной чувствительности современных рентгеновских приборов.

Что же представляет собой галактика NGC 7793?

NGC 7793 — это спиральная галактика с флокулянтами, расположенная на расстоянии около 12 миллионов световых лет. Она является отличным местом для поиска новых рентгеновских SNR, так как в ней находится большое количество оптических SNR. Именно поэтому команда астрономов под руководством Марии Копсачеили из Института космических наук (ICE-CSIC) в Барселоне решила провести исследование с использованием "Чандры" и "XMM-Newton".

"Чтобы идентифицировать рентгеновские SNR, мы использовали высокое пространственное разрешение "Чандры" и проанализировали все доступные архивные данные о NGC 7793, собранные за 19 лет, что составляет 229,9 тыс. лет наблюдений. После обработки данных мы выполнили обнаружение и анализ источников, а также поиск рентгеновских источников, совпадающих с оптическими SNR. Кроме того, мы использовали "XMM-Newton" для спектрального анализа подтвержденных и потенциальных SNR", — пояснили исследователи.

Результаты наблюдений.

В ходе наблюдений было выявлено множество источников рентгеновского излучения в NGC 7793. Пять из них — X11, X13, X15, X25 и X38 — совпали с оптическими SNR, имея смещения менее 1,3 угловой секунды. Ранее сообщалось, что X15 является рентгеновским SNR, в то время как остальные четыре были обнаружены впервые.

Недавно обнаруженные рентгеновские SNR в NGC 7793 имеют рентгеновскую светимость от 0,88 до 5,49 ундециллионов эрг/с. Все они излучают мягкое рентгеновское излучение, что помещает их в мягкую область цветовых диаграмм, и не демонстрируют существенной краткосрочной или долгосрочной изменчивости. Астрономы отметили, что спектры X11 и X15 показывают мягкое излучение, характерное для горячей плазмы (с температурой, превышающей 2,5 миллиона К), с сильными линиями кислорода и неона. Кроме того, спектры демонстрируют сильные линии излучения от K-оболочечных переходов различных элементов.

Новые кандидаты на SNR!

В ходе исследования также были обнаружены два новых рентгеновских SNR-кандидата в NGC 7793, обозначенные как X23 и X42. Исследователи объяснили, что, хотя эти два источника не были обнаружены в оптическом диапазоне длин волн, они классифицированы как кандидаты на SNR из-за их мягкого, неизменяемого рентгеновского излучения.

"У нас нет никаких убедительных доказательств того, что X23 и X42 являются SNR, и, следовательно, мы можем рассматривать их как возможные SNR", — заключили авторы статьи.