Структура Всесвіту

Подібно до експериментів з порожнечею у вакуумі, нещодавно 

астрофізики з Японії, Європи і США визначили, з чого складається

 весь порожній простір у Всесвіті. Вчені підтвердили на практиці

 існування галактичних ниток або філаментів, — найбільших структур,

 які об'єднують різні галактики.

Фундаментальні космологічні теорії свідчать, що філаменти

 почали формуватися одночасно з розширенням Всесвіту одразу 

після Великого вибуху. Ці нитки складаються з газоподібного 

водню, і, по суті, є поживними трубопроводами для всіх

 спостережуваних нами галактик. Ба більше, на перетині 

філаментів з’являються чорні діри, що робить галактичні нитки 

найбільшою відомою нам космічною структурою, яка є джерелом

життя для всього у Всесвіті.

У новому дослідженні вчені підтвердили існування філаментів, які

 пов’язують галактики у кластері SSA22 в сузір'ї Водолія. Виявлені 

величезні водневі структури простягаються в довжину на відстань 

у три мільйони світлових років (більше одного мегапарсека).

 Оскільки вони розташовані на відстані приблизно 12 млрд світлових

 років від нас, це означає, що нитки були сформовані відразу ж після

 Великого вибуху.

Відкриття стало можливим завдяки спектрометру MUSE,

 який встановлено на телескопах VLT у Чилі. Астрофізики

 вперше зафіксували галактичні нитки за допомогою

 ультрафіолетового випромінювання, яке дозволяє побачити 

процес іонізації нейтрального газоподібного водню. Цей ефект 

називають випромінювання Лайман-альфа, і саме воно дало

 можливість уперше в історії побачити дуже тьмяні галактичні нитки.

«Спостереження найтьмяніших і найбільших структур у Всесвіті є ключем до розуміння того, як Всесвіт еволюціонував у часі, як галактики розвиваються і дозрівають, і як мінливе середовище навколо галактик створило те, що ми бачимо зараз», — казала астрофізик з університету Арізони Еріка Хамден.

Як пояснив провідний автор дослідження Хідекі Умехата з Токійського

 університету, їхнє відкриття підтверджує, що джерелом утворення

 надмасивних чорних дір, галактик і відомої нам структури Всесвіту

 є газ, який піддається впливу гравітації в галактичних філаментах.

За підрахунками вчених, не менше 60% газу у Всесвіті має 

перебувати саме в таких філаментах. Тому виявлення 

галактичних ниток також може стати відправною точкою для

 вирішення проблеми нестачі матерії у Всесвіті.

Порожнечі не існує

Головною загадкою сучасної фізики є пояснення процесів, які 

відбуваються з частинками на субатомному рівні. НВ не раз писав 

про гіпотетичну теорію всього, що могла б пояснити, чому в макро- 

і мікромасштабах діють різні закони фізики.

Але, на початку 2019-го вчені з Швейцарської вищої технічної школи 

в Цюрихху додали в це рівняння ще більше невідомих. Дослідники

 провели експеримент, який не вдавалося здійснити фізикам

 у всьому світі кілька десятків років: вперше в історії вони виміряли 

енергію в умовах абсолютної порожнечі — вакуумі.

Так, виявляється, що вакуум також може впливати на елементарні

 частинки, тому точність експериментів, які проводять нібито в

 ідеальних умовах, можна поставити під сумнів. У цьому випадку

 фізики використовували частки світла — фотони, — щоб виміряти,

 як потенційна енергія у вакуумі може взаємодіяти з ними.

Дослідники пропустили два лазерні імпульси завдовжки трильйонну 

частку секунди через суперохолоджений оптичний кристал, і 

порожній простір між елементарними частинками у вакуумі незначно

 впливав на світло. Пучки фотона запускали кілька разів у різних 

місцях і в різний час, щоб переконатися, що на них дійсно щось 

впливає.

Вчені припустили, що такі незначні спонтанні зміни в порожнечі

 зумовлені законом невизначеності Гейзенберга. Цей закон 

передбачає деякі відхилення від правила збереження енергії. 

Незважаючи на те, що виявлена енергія у вакуумі дуже слабка 

— відкриття може довести, що деякі постійні, які використовують

 у сучасній фізиці, є хибними.

«Вакуумні флуктуації електромагнітного поля мають чітко видимі 

наслідки і, серед іншого, вони призводять до того, що атом може 

мимовільно випромінювати світло», — пояснювала одна з авторів

 експерименту фізик Ілеана-Крістіна Бенея-Хелмус.

Загадка темної матерії

Дотепер вченим невідомо, чому швидкість обертання зовнішніх 

об'єктів у космосі постійно збільшується, незважаючи на

 те, що відстань між ними зростає. Кілька десятків років тому

 фізики списали це протиріччя в загальній теорії відносності

 Ейнштейна на темну матерію — гіпотетичну речовину, яка 

нібито формує приблизно чверть прихованої маси Всесвіту і

 відповідає за високу швидкість обертання віддалених об'єктів.

Темна матерія не бере участі в електромагнітній взаємодії і є практично невидимою для нас, тому фізики шукають різні частки, які могли б з нею взаємодіяти. Цьогоріч група вчених з німецького Інституту хімічної фізики твердих тіл суспільства Макса Планка і кількох університетів США і Китаю опублікувала дослідження, яке може значно наблизити нас до розгадки таємниці темної матерії.

Завдяки експериментам з високими енергіями і конденсованим станом, вчені визначили, що електрони вейлівського напівметалу поводяться так, ніби у них

 немає маси: вони не взаємодіють один з одним і розділені на

 два типи, — ліві і праві. Ця хімічна властивість називається

 хіральність, і вона дозволяє молекулам вейлівского напівметалу 

не збігатися в просторі зі своїм дзеркальним відображенням.

Охолоджуючи їх до мінус 11 градусів Цельсія, вчені змусили 

незвичайні електрони взаємодіяти і конденсуватися в кристалічні 

версії самих себе. Отримані частки цих кристалів проявляли ті ж

 властивості, які має виявляти гіпотетична темна матерія — аксіон.

Виявилося, що кристали хіральних електронів напівметалу

 складаються з квазічастинок — фононів, які одночасно являють 

собою хвилі вібрацій. Внаслідок експерименту вчені виявили такі 

фонони, які реагують на електричні та магнітні поля так само, як

 і запропоновані 40 років тому аксіони.

Це означає, що автори дослідження не тільки виявили, де можна 

шукати аксіони, але й, можливо, відкрили довгоочікувану темну

 матерію, яка взаємодіє з видимою нам речовиною.

Первое в этом году лунное затмение произойдет завтра

Завтра произойдет первое в этом году лунное затмение Завтра, 10 января, земляне будут наблюдать первое в этом  году лунное затмение. Об этом сообщает американская организация AccuWeather. В частности, в пятницу вечером произойдет полутеневое лунное  затмение, первое в своем роде с 2017 года и первое из четырех в 2020 году. Полутеневое затмение происходит, когда луна проходит через  внешнюю тень Земли, известную как полутень, и  пропускает более темную внутреннюю тень. В результате, только  часть луны становится темной, в отличие от полного лунного затмения, когда темнеет вся луна. Данное затмение продлится немногим более четырех часов. Луна впервые проникнет через тень Земли в 17:07 UTC  (12:07 EST) и пройдет другую сторону около 21:12 UTC (16:12 EST).

танні відкриття науки