Край Будущего

Космическая компания Blue Origin, принадлежащая основателю Amazon Джеффу Безосу, объявила о запуске 31-й миссии New Shepard, запланированном на 14 апреля 2025 года, в которой примет участие исключительно женский экипаж. В состав этого необычного коллектива вошли:

1. Айша Боу — аэрокосмический инженер;

2. Кэтти Перри — певица, актриса и посол ЮНИСЕФ;

3. Аманда Нгуен — активистка;

4. Гэйл Кинг — телеведущая;

5. Керианн Флинн — кинопродюсер.

Эта миссия станет первым полётом полностью женского экипажа за последние 62 года, начиная с исторического одиночного полёта Валентины Терешковой на «Чайке» в 1963 году. Организатором миссии выступила 55-летняя Лорен Санчес, известная ведущая, журналистка и невеста миллиардера.

«Для Лорен это великая честь возглавить команду исследовательниц в миссии, которая изменит их восприятие Земли, позволит им поделиться своими историями и оставит неизгладимое впечатление, вдохновляющее будущие поколения», — говорится в анонсе на сайте Blue Origin.

Хотя новая миссия позиционируется как символ равных возможностей, состав экипажа, состоящий из известных и успешных женщин, подчеркивает роль удачи и привилегий в достижении желаемого. За вдохновляющими рассказами о личных триумфах скрывается более сложная и многогранная картина: путь на орбиту по-прежнему остается недоступным для многих. В космонавтику проникают не только учёные, готовые внести значимый вклад в развитие своей области и человечества в целом. Здесь решающую роль играют деньги и связи (достаточно упомянуть, что Кэти Перри — будущая жена Безоса).

Реальная ситуация с мужчинами и женщинами в космонавтике требует более глубокого анализа, нежели грамотно спланированные маркетинговые акции, стоимость которых измеряется миллионами, а то и миллиардами долларов.

Эта миссия не преследует практических целей — это чистый туризм. Космический корабль поднимется на высоту 100 километров, проведёт несколько минут в невесомости и вернётся обратно на Землю.

У всех нас бывают трудные дни, но недавно обнаруженная чёрная дыра-монстр пережила настоящий кошмар.

Ранее неактивная сверхмассивная чёрная дыра, расположенная в центре галактики SDSS1335+0728 (SDSS J133459.53+072759.8, WISEA J133459.52+072800.0), находящейся в созвездии Дева на расстоянии 300 миллионов световых лет от Земли, была зафиксирована во время самого продолжительного и мощного рентгеновского выброса, когда-либо наблюдавшегося у подобного космического гиганта.

Эта активная фаза знаменует собой начало процесса, в ходе которого сверхмассивная чёрная дыра поглощает окружающую материю и извергает её в виде кратковременных вспышек, известных как квазипериодические извержения (QPE).

По мнению учёных, питание сверхмассивных чёрных дыр могло положить конец космической «тёмной эпохе» миллиарды лет назад. Чёрная дыра, которая оставалась неактивной на протяжении десятилетий, отвечает за область в центре своей галактики, именуемую астрономами активным галактическим ядром. Команда дала ей имя «Ански».

Пробуждение Ански было впервые зафиксировано в конце 2019 года, что привлекло внимание астрономов, наблюдавших за её проявлениями с помощью космического рентгеновского телескопа NASA Swift. К февралю прошлого года астрономы начали замечать, что чёрная дыра, питающая Ански, извергает вспышки с довольно регулярными интервалами. Это предоставило уникальную возможность наблюдать за процессом поглощения и извержения сверхмассивной чёрной дыры в реальном времени.

«Всплески рентгеновского излучения от Ански в десять раз продолжительнее и в десять раз ярче, чем при типичном QPE», — заявил Джохин Чакраборти. «Каждое из этих извержений высвобождает в сто раз больше энергии, чем мы наблюдали где-либо ещё. Извержения Ански также демонстрируют самую продолжительную из когда-либо зарегистрированных периодичностей — около 4,5 дней».

«Это ставит наши модели на грань возможного и вызывает сомнения в наших текущих представлениях о том, как возникают эти рентгеновские вспышки», — добавил Чакраборти.

Наблюдения QPE стали возможны благодаря космической миссии Европейского космического агентства (ЕКА) XMM-Newton, миссиям NICE и Chandra НАСА, а также архивным данным eROSITA.

Тем не менее, команда по-прежнему не может понять причину вспышек Ански. Ранее QPE связывали с поглощением сверхмассивными чёрными дырами звёзд, разрывом их на части и поглощением остатков. Однако в случае Ански такого разрушения звёзд, похоже, не происходит.

«Что касается QPE, то мы всё ещё находимся на этапе, когда у нас больше моделей, чем данных, и нам необходимо больше наблюдений, чтобы понять, что происходит», — отметил научный сотрудник ESA и астроном-рентгенолог Эрван Квинтин. «Мы полагали, что QPE — это результат захвата небольших небесных объектов гораздо более крупными и их падения по спирали на них».

Эти повторяющиеся всплески, вероятно, также связаны с гравитационными волнами, которые, возможно, сможет уловить будущая миссия ESA LISA (Лазерная интерферометрическая космическая антенна). Запуск этого совместного космического детектора гравитационных волн ESA и NASA запланирован на 2037 год. «Крайне важно провести эти рентгеновские наблюдения, которые дополнят данные о гравитационных волнах и помогут нам разобраться в загадочном поведении массивных чёрных дыр», — добавил Квинтин.

Исследование, проведенное в Технионе, открывает новую форму квантовой запутанности в общем угловом моменте фотонов, заключенных в наноразмерные структуры. Это открытие может сыграть ключевую роль в будущем миниатюризации компонентов квантовой связи и вычислений.

Квантовая физика иногда приводит к весьма необычным предсказаниям. Именно так произошло, когда Альберт Эйнштейн и его коллеги Борис Подольский и Натан Розен (которые впоследствии основали Факультет физики в Технионе) обнаружили сценарий, при котором знание состояния одной частицы немедленно влияет на состояние другой частицы, независимо от расстояния между ними. Их историческая работа 1935 года получила название EPR в честь трех авторов (Эйнштейн–Подольский–Розен).

Идея о том, что знание состояния одной частицы повлияет на другую, находящуюся на огромном расстоянии, без физического взаимодействия и передачи информации, казалась Эйнштейну абсурдной, и он назвал её «жутким действием на расстоянии».

Однако прорывная работа другого исследователя Техниона, профессора Ашера Переса из Факультета физики, показала, что это свойство можно использовать для передачи информации скрытым образом — квантовой телепортацией, которая лежит в основе квантовой связи. Это открытие было сделано профессором Пересом совместно с его коллегами Шарлем Беннетом и Жилем Брассаром.

Позже это явление получило научное название квантовая запутанность, и за его измерение и последствия, включая возможность квантовых вычислений и квантовой связи, Нобелевская премия по физике 2022 года была вручена профессорам Алену Аспекту и Антону Цайлингеру, которые ранее получили почетные докторские степени от Техниона, а также их коллеге профессору Джону Клаузеру.

Квантовая запутанность была продемонстрирована на сегодняшний день для широкого спектра частиц и их различных свойств. Для фотонов, частиц света, запутанность может существовать для их направления движения, частоты (цвета) или направления, в котором указывает их электрическое поле. Она также может проявляться в свойствах, которые сложнее представить, таких как угловой момент.

Это свойство делится на спин, связанный с вращением электрического поля фотона, и орбитальный момент, относящийся к вращательному движению фотона в пространстве. Это интуитивно похоже на Землю, которая вращается вокруг своей оси и также вращается вокруг солнца по круговой траектории.

Нам легко представить эти два вращательных свойства как отдельные величины, и действительно, это возможно для фотонов, заключенных в пучок света, значительно превышающий их длину волны. Однако, когда мы пытаемся поместить фотоны в структуры меньшего размера, чем фотонная длина волны — что является целью области нанофотоники — мы обнаруживаем, что невозможно отделить разные вращательные свойства, и фотон характеризуется единой величиной, общей угловой моментом.

Так зачем же нам вообще помещать фотоны в такие маленькие структуры? Существует две основные причины. Одна из них очевидна — это поможет нам миниатюризировать устройства, использующие свет, и тем самым уместить больше операций в небольшую область, подобно миниатюризации электронных схем.

Другая причина даже более важна: эта миниатюризация увеличивает взаимодействие между фотоном и материалом, через который он проходит (или рядом с которым находится), что позволяет нам создавать явления и использовать их, которые невозможны с фотонами в их «нормальных» размерах.

Открытие было сделано с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» в рамках программы RUBIES, посвященной исследованию древних галактик в инфракрасном диапазоне. Среди сотен спектров, полученных с помощью инструмента NIRSpec, находящегося в арсенале телескопа, особое внимание привлекает объект, получивший название RUBIES-UDS-QG-z7.

Спектрометрия этой далекой галактики, обнаруженной на красном смещении 7,276, указывает на то, что, учитывая расширение видимой Вселенной, она располагается на расстоянии 29,187 миллиардов световых лет от Земли. Яркие голубые и синие звёзды этой галактики уже исчезли, оставив лишь старые красные звезды. Это явный признак «мёртвой» галактики, в которой звездообразование полностью прекратилось.

Анализ данных показал, что за первые 600 миллионов лет галактика набрала массу, эквивалентную 10 миллиардам солнечных масс, а затем резко прекратила свой рост. Для сравнения, большинство галактик в ту эпоху активно поглощали газ и образовывали новые звёзды.

Удивительно, но её размер составляет всего 677,16 световых лет в диаметре. При такой компактности количество звёзд в ней сопоставимо с ядрами древних эллиптических галактик, которые мы наблюдаем в современной Вселенной.

Учёные предполагают, что в ранних моделях недооценивалась роль чёрных дыр и звёздных ветров, которые могли выдувать газ из галактик, лишая их топлива для формирования новых звёзд. Это заставляет пересмотреть представления о том, как формируются и угасают даже крупные галактики. Возможно, центры некоторых современных эллиптических галактик зародились ещё в первые сотни миллионов лет после Большого взрыва.

Это исследование не только открывает новые горизонты, но и демонстрирует, как телескоп «Джеймс Уэбб» меняет наше понимание ранней Вселенной, раскрывая объекты, существование которых ранее считалось почти невозможным.

Учёные из Исследовательской больницы Святого Иуды разработали новые лекарственные структуры, которые избирательно нацеливаются на CYP3A4, один из наиболее критически важных белков CYP. Структурные данные, полученные в ходе этой работы, предоставляют дорожную карту для будущих разработчиков лекарств, позволяя лучше оценивать лекарственные взаимодействия и избирательно нацеливаться на белки CYP. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

CYP3A4 расщепляет лекарства, применяемые для лечения различных заболеваний, включая противораковый агент "Паклитаксел" и терапевтическое средство против COVID-19 "Нирматрелвир". Ингибиторы CYP3A4 часто применяются совместно, чтобы уменьшить его влияние. К таким ингибиторам относится "Ритонавир", который комбинируется с "Нирматрелвиром" в препарате Paxlovid для лечения лёгкой формы COVID-19. Однако такие ингибиторы CYP3A4 часто воздействуют и на сходный, но отличающийся CYP3A5 из-за общих характеристик двух белков, таких как большие и разнообразные связывающие участки, а также на другие непреднамеренные CYP.

Если не учитывать этот факт, непреднамеренное ингибирование CYP3A5 и других CYP может иметь серьёзные последствия.

«Когда используется не выборочный ингибитор CYP3A, чтобы поддерживать эффективность препарата, метаболизируемого CYP3A4, ненужное ингибирование других CYP приведёт к опасному повышению уровня препаратов в плазме, метаболизируемых непреднамеренными CYP», — отметил ведущий автор исследования Таошен Чен, доктор философии, PMP, из Департамента химической биологии и терапевтики Святого Иуды.

Чтобы удовлетворить потребность в более избирательных ингибиторах CYP3A4, исследователи провели высокопроизводительный скрининг, сократив 9299 кандидатов до панели из трёх структур ингибиторов, которые обеспечивают избирательное и мощное ингибирование CYP3A4.

Структурные исследования выявили ключевую петлю в связывающем кармане
Учёные использовали рентгеновскую кристаллографию для изучения механизма их селективности. Структурное сравнение между CYP3A4 и CYP3A5 показало наличие петли на конце белка CYP3A5 (его C-терминус), которая действует как физический барьер.

«У CYP3A5 более узкий связывающий карман, что препятствует связыванию ингибиторов CYP3A4», — пояснил Чен.

Используя эту информацию, исследователи оптимизировали структуру ингибитора, чтобы максимизировать селективность и мощность. Один из оптимизированных ингибиторов, SCM-08, продемонстрировал 46-кратное различие в ингибировании CYP3A4 по сравнению с CYP3A5 и избегает взаимодействия с другими белками CYP, которые вовлечены в непреднамеренное связывание существующих ингибиторов CYP.

SCM-08 может стать ключевой отправной точкой для разработки ещё более избирательных ингибиторов CYP3A4.

«Наша цель — улучшить мощность, сохраняя при этом селективность наших ингибиторов, избирательно нацеленных на CYP3A4», — добавил Чен. «Эти соединения являются отправными точками для достижения этой цели, что теперь возможно благодаря структурной основе селективности, которую мы раскрыли».

Соавторами исследования стали Цзинхэн Ван, Стэнли Нитианантам, Серхио Чай и Ён-Хван Чжун из Святого Иуды. Другими авторами исследования являются Лэй Ян, Хан Вэ Онг, Ён Ли, Ифань Чжан и Дарси Миллер из Святого Иуды.

Команда разработчиков начала с обычного целлюлозного гидрогеля, который после сушки был обработан водным раствором бромида лития, что способствовало затвердению целлюлозы в заданные формы. Исследователи отмечают, что конечные продукты могут быть тонкими, как стенки пластиковых стаканов, или же иметь желаемую толщину. Они описывают этот материал как tPB — прозрачный трёхмерный материал, полностью состоящий из целлюлозы.

Испытания материала показали, что он работает так же эффективно, как стандартные питьевые трубочки, не проявляя признаков разрушения, характерных для бумажных трубочек, которые используются слишком долго. Также было отмечено, что стаканы, изготовленные из данного материала, пропускали лишь небольшое количество жидкости после трёх часов использования — добавление покрытия из растительной смолы полностью устраняло утечки.

Исследовательская группа также провела тесты на биоразлагаемость материала в морской среде. Они изготовили несколько листов материала и разместили часть из них в мелководье, а другие — в глубоких участках. Предыдущие исследования показали, что из-за низких температур на больших глубинах материалы разлагаются медленнее. Однако они обнаружили, что их новый материал полностью разлагается менее чем за 12 месяцев в самых глубоких частях океана.

Так же заключительное испытание касалось способности материала к переработке. Исследовательская группа установила, что этот процесс можно осуществить достаточно легко, однако материал терял свою прозрачность после плавления и повторного формирования.