Дайджест научпоп-новостей за неделю, о которых мы ничего не писали

Открытие далёкого блазара подтверждает быстрое образование чёрных дыр в ранней Вселенной

Астрономы обнаружили важный фрагмент головоломки о том, как сверхмассивные чёрные дыры могли так быстро расти в ранней Вселенной. В этом им помог особый вид активного галактического ядра, настолько далёкого, что его свету потребовалось более 12,9 миллиарда лет, чтобы дойти до нас. Этот так называемый «блазар» служит статистическим маркером: его существование подразумевает наличие большой, но скрытой популяции подобных объектов, испускающих мощные струи частиц, т.н. джеты.

Именно здесь открытие приобретает важное значение для космической эволюции: считается, что чёрные дыры с джетами могут расти значительно быстрее, чем без джетов. Исследование представлено в статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy, а также в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Активные галактические ядра (АГЯ) — это чрезвычайно яркие центры галактик. Их огромное энерговыделение обеспечивают сверхмассивные чёрные дыры. Падение материи на такие чёрные дыры (аккреция) — самый эффективный механизм, известный физике, когда речь идёт о высвобождении огромного количества энергии. Именно благодаря этой непревзойдённой эффективности АГЯ способны производить больше света, чем все звёзды в сотнях, тысячах или даже более галактик, вместе взятых, и в объёме пространства, меньшем, чем наша Солнечная система.

Считается, что по меньшей мере 10% всех АГЯ испускают сфокусированные высокоэнергетические пучки частиц, известные как джеты. Эти струи вылетают из непосредственной близости от чёрной дыры в двух противоположных направлениях, поддерживаемые и направляемые магнитными полями в «аккреционном диске» вещества: диске, образованном газом, закручивающимся вокруг чёрной дыры и падающим в неё. Чтобы мы увидели АГЯ в виде блазара, Земля должна находиться в правильном месте, чтобы струя АГЯ была направлена прямо на нас.

В результате получается астрономический аналог того, как если бы кто-то светил лучом очень яркого фонарика прямо вам в глаза: особенно яркий объект на небе. Что характерно для блазара, мы также наблюдаем быстрые изменения яркости на временных шкалах в несколько дней, часов или даже меньше — следствие случайных изменений в закрученном аккреционном диске у основания струи и нестабильностей во взаимодействии магнитных полей и заряженных частиц в струе.

Новые данные о связи между умеренным потреблением вина и здоровьем сердечно-сосудистой системы

Лёгкое и умеренное потребление вина связано с более низким риском сердечно-сосудистых осложнений, говорится в многоцентровом исследовании, проведённом под руководством учёных из Университета Барселоны, Больницы Клиник и Биомедицинского исследовательского института. Исследование, опубликованное в журнале European Heart Journal, основано на анализе биомаркера употребления вина — винной кислоты, содержащейся в винограде. Оно было проведено среди 1 232 участников проекта PREDIMED, крупного научного эпидемиологического исследования в области питания, посвящённого влиянию средиземноморской диеты на сердечно-сосудистое здоровье.

По словам исследователей, «нет никаких сомнений в том, что чрезмерное употребление алкоголя имеет серьёзные последствия для здоровья. Однако последствия умеренного и ответственного потребления вина до сих пор являются предметом дискуссий в научном сообществе. Результаты этого и других исследований должны помочь занять достойное место умеренного потребления вина в качестве элемента средиземноморской диеты, считающейся самой здоровой в мире».

Авторы исследования проанализировали потребление вина и сердечно-сосудистые исходы в когорте пациентов программы PREDIMED. Всего было проанализировано 1 232 участника, включая 685 человек, у которых произошло сердечно-сосудистое событие (сердечно-сосудистая смерть, инфаркт миокарда, инсульт или сердечная недостаточность), и 625 человек, которые были выбраны случайным образом.

Анализ данных показал, что потребление лёгкого вина (от одного бокала в неделю до менее половины бокала в день) снижает риск сердечно-сосудистых осложнений на 38 %, но это снижение достигает 50 % при умеренном потреблении (от половины бокала до одного бокала в день). Однако при потреблении более одного бокала в день защитный эффект исчезает. Исследователи также предупреждают, что «когда мы говорим об умеренном потреблении вина, это всегда должно происходить во время еды, и никогда между приёмами пищи».

До создания двигателей из антиматерии ещё далеко, но они могут изменить все

В новой работе Савсана Аммара Омира и Абдель Хамида И. Мурада из Университета Объединённых Арабских Эмиратов рассматриваются возможности создания космического привода на основе антивещества и причины, по которым его так трудно создать. Антивещество было впервые открыто в 1932 году, когда физик Карл Дэвид Андерсон наблюдал позитроны — антивещественную форму электрона — в космических лучах, пропуская их через облачную камеру. За своё открытие он получил Нобелевскую премию по физике в 1936 году. Потребовалось 20 лет, чтобы впервые создать его искусственно.

Когда протон антиматерии вступает в контакт с протонами или нейтронами обычной материи, они аннигилируют друг с другом и высвобождают комбинацию энергии (обычно в виде гамма-излучения), а также высокоэнергетические короткоживущие частицы, известные как пион и каон, которые, как оказалось, движутся с релятивистскими скоростями.

Таким образом, теоретически можно представить себе корабль, содержащий достаточно антивещества, чтобы использовать эти аннигиляционные взрывы для тяги. Общее количество энергии, высвобождаемой при аннигиляции одного грамма антипротонов, составляет 1,8×10^14, что на 11 порядков больше энергии ракетного топлива и даже в 100 раз больше плотности энергии, чем в ядерном реакторе деления или синтеза. Как говорится в статье, «один грамм антиводорода в идеале мог бы питать 23 космических челнока».

В связи с этим возникает вопрос: почему у нас до сих пор нет таких потрясающих двигательных систем? Простой ответ заключается в том, что с антивеществом сложно работать. Поскольку оно самоуничтожается вместе со всем, с чем соприкасается, его необходимо поместить в продвинутое электромагнитное сдерживающее поле. Дольше всего это удавалось сделать учёным в ЦЕРНе в 2016 году — в течение 16 минут, и даже в этом случае речь шла о нескольких атомах, а не о граммах или килограммах, необходимых для межзвёздной двигательной установки. Учитывая эти расходы и масштаб инфраструктуры, необходимой для их проведения, исследования антиматерии относительно ограничены.

Новое исследование говорит о том, что мы вряд ли найдём жидкую воду на Марсе в ближайшее время

Новая работа, опубликованная в Proceedings of the National Academy of Sciences, скептически относится к представлению о том, что мы, вероятно, найдём жидкую воду на подвижных склонах холмов [recurring slope lineae] Марса, его вечной мерзлоте или соляных растворах в ближайшее время.

Соавторами работы «Неуловимая природа марсианских жидких соляных растворов» стали Винсент Шеврие, доцент-исследователь Центра космических и планетарных наук Арканзасского университета, и Рейчел Слэнк, постдокторский научный сотрудник Лунного и планетарного института в Хьюстоне, штат Техас. Слэнк получила степень доктора философии в Университете Южной Африки, работая с Шеврие, который последние 20 лет изучает Марс в поисках признаков жидкой воды. Короче говоря, он, как и все, верит в то, что на Марсе есть жидкая вода, но считает, что доказательств этому пока нет.

Цель статьи — ознакомить общественность с текущим состоянием знаний о существовании жидкой воды на Марсе.

«Я очень долго хотел написать эту статью, — говорит Шевриер, — потому что, на мой взгляд, существует много путаницы, много непонимания и много ошибочных интерпретаций того, что говорится в научных работах о состоянии жидкой воды на Марсе».

Авторы предполагают, что более пристальный взгляд на подвижные склоны холмов показывает, что их поведение соответствует потокам песка и пыли, для создания которых не требуется вода. Имеющиеся данные с марсианских орбитальных аппаратов не могут подтвердить, что жидкая вода играет какую-либо роль в развитии этих склонов.

Антенна, меняющая форму, вдохновлена серией книг «Пространство»

Форма антенны определяет, с какими сигналами она может работать. Таким образом, ключевые аспекты её работы фактически уже заложены при производстве. Однако новая антенна, меняющая форму, может динамически адаптироваться к различным требованиям связи, позволяя выполнять работу нескольких фиксированных антенн.

Новая конструкция — детище междисциплинарной команды из Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса (APL) в Лореле, штат Мэриленд. Она стала возможной благодаря передовым технологиям 3D-печати. Антенна представляет собой двойную спираль из «сплава с памятью формы», который меняет форму при нагревании или охлаждении, и может эффективно работать на частотах от 4 до 11 гигагерц.

По словам Дженнифер Холленбек, инженера-электрика из APL, которой впервые пришла в голову эта идея, проект имеет внеземную историю происхождения. Она является заядлым поклонником научной фантастики и читала романы серии «Пространство», написанные дуэтом под псевдонимом Джеймс С. А. Кори. В романе «Пространство» рассказывается об инопланетных технологиях, способных трансформироваться для выполнения различных функций.

«Она может исцелять себя, менять форму, и именно это послужило источником вдохновения, — говорит Холленбек. — Я как раз читала одну из этих книг, и мой босс спросил меня, есть ли у меня идеи по поводу тем для исследований, и тут меня осенило».

Форма антенны определяет важнейшие характеристики, такие как частоты, на которых она может работать, ширина передаваемого луча и поляризация этого луча (т. е. ориентация электромагнитных волн). Поэтому антенна, предназначенная для передачи сигналов на сотовые телефоны, может выглядеть совсем иначе, чем антенна, предназначенная для связи со спутником. Возможность изменить форму антенны может значительно повысить её функциональность, говорит Холленбек. «Вы можете полностью изменить принцип её работы и действительно открыть возможности для работы с одной антенной», — добавляет она.

Холленбек говорит, что сразу не было понятно, как этого добиться, но в 2019 году её познакомили с главным научным сотрудником APL по аддитивному производству Стивеном Сторком, который работал над 4D-печатью. Речь идёт об аддитивном производстве объектов из материалов, которые впоследствии могут менять свою структуру в ответ на определённые стимулы, такие как нагрев или подача напряжения.

Команда решила использовать сплав с памятью формы под названием нитинол, изготовленный из никеля и титана, который может деформироваться при низких температурах, но затем возвращается к своей первоначальной форме при нагревании. Нитиноловые материалы часто имеют простую форму, например проволоки или трубки, что не даёт больших возможностей для создания антенн более сложной формы. Однако возможности использования нитинола в APL открылись, когда инженер-механик и материаловед Энди Леннон придумал способ 3D-печати этого материала.