Край Будущего

С момента открытия графена в 2004 году мир науки и высоких технологий переживает настоящий бум в области двумерных (2D) материалов! Эти ультратонкие слои открывают невероятные возможности для исследований и технологических разработок. Однако, несмотря на почти 2000 теоретически предсказанных 2D материалов, большинство из них являются слоями кристаллов, основанных на взаимодействии ван-дер-Ваальса (vdW). И вот на горизонте появляется светлое будущее: учёные начали разрабатывать атомно-тонкие 2D металлы, которые могут кардинально изменить всю картину!

В последние годы стало понятно, что создание 2D металлов — это не просто технологическая задача, а настоящая охота за теми самыми «золотыми пулями» современности. Хотя многие попытки привести к успеху были, на практике это оказывалось крайне сложно из-за ограничений в размере и чистоте 2D металлов. Но, как часто бывает в науке, настал момент breakthrough!

Исследователи из Института физики (IOP) Китайской академии наук разработали подход на атомном уровне, называемый сжатием ван-дер-Ваальса (vdW squeezing). Это открытие дает нам возможность создавать 2D металлы толщиной всего в несколько ангстром – это тоньше, чем человеческий волос! И да, это действительно впечатляет!

Итак, что же происходит в этом нестандартном процессе? Суть в том, что чистые металлы нагреваются и сжимаются между жесткими анвилами vdW под высоким давлением. Эти анвилы сделаны из однослойных кристаллов MoS2, которые обеспечивают идеальную решетку для формирования 2D металлов. Благодаря высокому модулю Юнга они способны выдерживать экстремальные давления, что позволяет нам приблизиться к пределу толщины в несколько ангстром.

Новое исследование, недавно опубликованное в журнале Nature, показало, что таким образом были получены разные 2D металлы. Среди них мы находим Bi (~6.3 Å), Sn (~5.8 Å), Pb (~7.5 Å), In (~8.4 Å) и Ga (~9.2 Å). Как говорится, кайф от науки!

Одним из самых значительных достижений этого метода является возможность инкапсуляции 2D металлов между двумя слоями MoS2, что защищает их от воздействия окружающей среды и устраняет ненужные интерфейсы. Это, в свою очередь, упрощает создание электрических устройств, а также позволяет исследовать их транспортные свойства, что прежде было практически недоступно.

Электрические и спектроскопические измерения показывают, что однослойный Bi обладает выдающимися характеристиками, такими как высокая проводимость и сильный эффект Холла. Ученые, похоже, на правильном пути к открытию новых, ранее не исследованных свойств!

Метод сжатия vdW открывает удивительные перспективы для создания различных 2D металлов с атомной точностью! Это означает, что ученые могут теперь контролировать количество слоев, производя однослойные, двухслойные или даже трехслойные материалы, что ранее было невозможно. Это обладает огромным потенциалом для разработки новых квантовых, электронных и фотонных устройств.

Профессор Чжан Гуангю из IOP с оптимизмом говорит о будущем этого метода: «Это яркое видение для широкого спектра новых устройств. Возможности роста в этой области просто бесконечны!»

Открытые в 2024 году уникальные объекты LRD (Little Red Dots) особенно распространены на самых удаленных «окраинах» Вселенной — в тех районах, где события развивались так, как это имело место в первые сотни миллионов лет после Великого взрыва. Ученые высказывают предположение о том, что эти образования являются активными ядрами галактик. Тем не менее, они отличаются необычной тусклостью. Недавно один из астрофизиков предложил объяснение данного феномена: вероятно, молодые галактики затеняются плотной окружающей их газовой средой.

Факт расширения Вселенной стал очевиден благодаря так называемому эффекту красного смещения: когда источник света удаляется от наблюдателя, его световая волна удлиняется, а самые длинноволновые видимые спектры переходят в красный. Если волна удлиняется ещё больше, излучение становится невидимым для человеческого глаза и переходит в инфракрасный диапазон, зафиксировать который можно лишь с помощью специализированных инструментов.

Таким образом, с помощью космической обсерватории «Джеймс Уэбб» удалось заглянуть вглубь космоса на недоступные ранее расстояния, что было невозможно с помощью «Хаббла». Новый инфракрасный телескоп предоставляет снимки галактик, окрашенных в искусственные цвета. Наиболее отдаленные из них — одновременно и самые ранние, и мы наблюдаем их такими, какими они были в первые сотни миллионов лет после Великого взрыва. Примечательно, что они оказались необычайно массивными для своего молодого возраста. Астрофизики пришли к выводу, что многие традиционные представления о Вселенной теперь нуждаются в пересмотре.

Среди самых увлекательных объектов выделяются «маленькие красные точки» (Little Red Dots). Их насчитывается более трехсот, и они обнаруживаются именно в молодой Вселенной. Эти компактные образования имеют размер не более трехсот с небольшим световых лет в диаметре. Для сравнения, диаметр нашей галактики, Млечного Пути, составляет примерно 100 тысяч световых лет.

Ученые идентифицируют «маленькие красные точки» как активные галактические ядра — сверхмассивные черные дыры, интенсивно поглощающие окружающее вещество. Их можно было бы назвать квазарами — «квазизвездными» объектами, которые астрономы первоначально воспринимали за звезды и лишь потом распознали как центральные области целых галактик. Квазары блестят благодаря свету, исходящему от вещества, окружающего черную дыру.

Тем не менее, «маленькие красные точки» на фоне квазара имеют необычную тусклость. При этом для объектов, возраст которых исчисляется сотнями миллионов лет, их размеры весьма внушительны — массы их центральных черных дыр оцениваются в диапазоне от одного до ста миллионов солнечных масс.

Астрофизик из Университета Пекина Кохеи Инаеши предложил обоснование данного явления в своей недавно опубликованной статье, доступной на сервере препринтов arXiv. По его мнению, указанные далекие галактические ядра находятся в настолько плотно заполненной веществом среде, что эта среда поглощает значительную часть света, тем самым затеняя их. Это полностью согласуется с современными представлениями о юной Вселенной: в ее начальные моменты она была сравнительно компактной, а образовавшийся водород представлял собой густой «туман».

Согласно расчетам исследователя, в этом тумане вещество могло коллапсировать в черные дыры с изначальной массой порядка 10-100 тысяч солнечных масс, формируя тем самым «семена» сверхмассивных черных дыр. Постепенно, за счет плотности окружающего вещества, эти черные дыры могли нарастить свою массу в несколько раз за кратчайшие сроки — всего за считанные миллионы лет.

Недавние исследования Университета Шеффилда открывают невероятные горизонты в понимании черных дыр, времени и загадочной темной энергии, которая пронизывает нашу Вселенную. Кто бы мог подумать, что эти мрачные, гравитационные пучины могут не только «смешивать» время и пространство, но и являться началом чего-то нового?

Мы привыкли считать черные дыры бескрайними вратами в никуда, местом, где время прекращает свое существование, а материю поглощает сильная гравитация. Научные умы, начиная от астрономов до писателей научной фантастики, долго размышляли над этим вопросом. Вспомните фильм «Интерстеллар», где черные дыры становятся не просто научным фоном, а центральным элементом сюжета. Но как оказывается, исследования теперь могут изменить саму суть нашего понимания этих величественных космических объектов.

В своей статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, исследователи, включая доктора Штеффена Гиелена, предлагают революционную теорию, где сингулярность в центре черной дыры — это не точка разрушения, а стартовая площадка для новой реальности. Они используют законы квантовой механики, чтобы предложить модель, согласно которой сингулярность заменяется областью больших квантовых флуктуаций. То есть, вместо того чтобы быть мрачным концом, черная дыра может стать местом, откуда извергается новая материя, энергия и даже время — белая дыра!

Одной из самых интригующих частей этой теории является то, как связана темная энергия и время. Доктор Гиелен предполагает, что время измеряется этой загадочной силой, которая, по оценкам учёных, отвечает за ускоряющееся расширение Вселенной. Кажется, что пора пересмотреть все, что мы знали об этом элементарном изначальном понятии!

Часть этой гипотезы также включает удивительное представление о гипотетическом наблюдателе, который, проходя через черную дыру, может выйти на другой стороне белой дыры. Представление о такой абстрактной сущности ставит перед нами новые загадки. А что если мы можем не только погружаться в черные дыры, но и возвращаться через новые формы материи и времени?

Такое понимание черных дыр и их связи с темной энергией открывает двери для дальнейших исследований, что может привести к прорывам в гравитации и квантовой механике. Мы стоим на пороге новых открытий, которые могут изменить наше восприятие Вселенной и нашего места в ней! И кто знает, может быть, именно эта новая теория когда-нибудь станет основой для захватывающего рассказа о космических путешествиях и метаморфозах. Так что следите за новостями — Вселенная только начинает делиться своими тайнами!

Огромная команда астрономов ранее идентифицировала 62 спутника с помощью телескопа Canada France Hawaii, но в 2023 году они заметили дополнительные признаки новых объектов и решили заняться дополнительными наблюдениями. Их метод назывался "shift and stack": последовательные изображения накладываются друг на друга, позволяя выделить те самые незаметные лунные драгоценности, которые ранее прятались в темных просторах космоса. Пройдя через этот процесс, они подтвердили наличие 128 новых спутников — это как найти скрытые сокровища в обширном космосе!

Теперь Сатурн с гордостью носит титул «лунного короля», отпустив Юпитер на второе место. С 95 подтверждёнными лунами, Юпитер теперь вряд ли смог бы к нему подойти. Шутка ли, а Сатурн почти вдвое превосходит общее количество лун других планет Солнечной системы — это почти как если бы одна команда выигрывала все внутренние турниры!

Каждая из новых лун получила временное обозначение в виде комбинации цифр и букв, но через некоторое время их официально назовут в честь божеств галльской, скандинавской и канадской инуитской мифологий. Представьте, как весело будет искать имена из древнескандинавских преданий — астрономам, возможно, придется влезть в старые книги или посетить библиотеки с древними манускриптами!

Все новые объекты являются «нерегулярными» спутниками. Это небольшие и вытянутые лунки диаметром всего в несколько километров, у которых нет стандартной формы. У них интересные эллиптические орбиты и наклон, что делает их участие в космической симфонии ещё более увлекательным. Профессор Бретт Глэдман из Университета Британской Колумбии объяснил, что эти спутники вероятно являются фрагментами более крупных объектов, которые когда-то кружили вокруг Сатурна и были разрушены в результате столкновений.

Исследуя динамику этих лун, учёные надеются пролить свет на многие процессы, происходившие в ранней Солнечной системе, включая миграцию планет и частые столкновения. Это как дотянуться до древних времен, когда космос был ещё молод, и задать вопросы о его прошлом.

Но есть ещё нюанс. Эштон отметил, что нынешние технологии достигли определенного предела в поиске лун вокруг Сатурна и других удалённых планет Нептуна и Урана. Это значит, что у астрономов впереди много работы — возможно, они создадут новые критерии для определения спутников, чтобы не потерять ни одной интересной находки!

Таким образом, открытие нового множества спутников не только подтверждает статус Сатурна как лунного короля, но и ставит вопросы о будущих исследованиях и понимании нашего воспринимаемого космоса. Кто знает, какие еще тайны хранят гигантские планеты? Одно остаётся верным: космос полон загадок, и удивительные открытия продолжаются!

Во вторник, Spherex — новейший космический телескоп NASA — отправился в космос, чтобы сделать то, что прежде было невозможно: составить полную карту неба на основе сотен миллионов галактик и изучить свет, излучённый Вселенной с самого её начала. Старт оказался буквально космическим событием, так как SpaceX успешно запустила обсерваторию из Калифорнии, а телескоп отделился от ракеты, дрейфуя в черноте космоса, в то время как на фоне ярко светила наша синяя планета.

С миссией стоимостью 488 миллионов долларов, Spherex нацеливается на то, чтобы разгадать самые важные вопросы астрономии: как образовались галактики и что способствовало их развитию на протяжении миллиардов лет? Кроме того, мы сможем понять, как Вселенная быстро расширялась в первые моменты своего существования. Но это ещё не всё! В нашей собственной галактике, Млечном Пути, Spherex будет искать воду и другие жизненно важные ингредиенты в ледяных облаках, где зарождаются новые солнечные системы.

Этот «конус,» весом около 1,110 фунтов (500 кг), будет использовать инфракрасные датчики для создания карты всего неба в течение шести месяцев. С запланированными четырьмя полными обзорными миссиями за два года, Spherex будет вращаться вокруг Земли на высоте 400 миль (650 км), от полюса до полюса. Однако стоит отметить, что в отличие от крупных телескопов, таких как Хаббл или Джеймс Уэбб, Spherex не сможет наблюдать галактики с высокой детализацией. Вместо этого он будет фиксировать общее свечение, производимое всеми галактиками, включая самые ранние, образовавшиеся после Большого взрыва.

«Это космологическое свечение захватывает весь свет, излучённый за всю космическую историю,» — сказал главный учёный миссии, Джейми Бок. Это действительно новый подход к наблюдению за Вселенной! Учёные надеются выделить свет от самых ранних галактик и выяснить, как они возникли. Хотя мы не сможем увидеть сам Большой взрыв, мы будем наблюдать его последствия, что позволит нам лучше понять начало нашей Вселенной.

Инфракрасные детекторы Spherex способны фиксировать 102 цвета, невидимые человеческому глазу, создавая самую красочную и полную карту космоса, когда-либо сделанную. «Это как смотреть на Вселенную через набор очков в радужных цветах,» — отметила замглавы проекта, Бет Фабински. К тому же, чтобы поддерживать инфракрасные детекторы при супернизкой температуре — минус 350 градусов по Фаренгейту (минус 210 градусов по Цельсию) — Spherex имеет уникальный дизайн из трех алюминиевых конусов, которые защищают его от солнечного света и тепла Земли.

Но на этом новшества не заканчиваются! Ракета Falcon от SpaceX также вывела на орбиту квартет спутников, называемых Punch. Эти спутники будут наблюдать за короной солнца и возникающим солнечным ветром, предлагая ещё больше информации о нашем светиле и его влиянии на нашу планету.

Spherex обещает обогатить наше понимание Вселенной и её эволюции, открывая новые горизонты для астрономов и любителей космоса. Кому не интересно узнать, как начиналась эта удивительная звёздная история? Кто знает, что ещё может быть открыто в этом бескрайнем космосе! Следите за новостями, ведь нас ждёт увлекательное космическое путешествие!