Midius

Измеряя, как энергетические волны колеблются в небе над Землей, ученые нашли способ углубиться в историю нашей Вселенной, возраст которой составляет 13,8 миллиардов лет, начиная с ее «первого света».

Команда, возглавляемая астрофизиками из Университета Джона Хопкинса, использовала массив микроволновых телескопов под названием Cosmology Large Angular Scale Surveyor (CLASS), чтобы нанести на карту 75% неба над Землей. Эта обсерватория расположена в горном массиве Анд, примерно на высоте 16 860 футов (5138м) над чилийской пустыней Атакама.

Измерения, проведенные CLASS, связаны с «микроволновой поляризацией», связанной с направлением, в котором выравниваются волны света. Эти измерения помогут ученым отфильтровать длину волны излучения, исходящего от Млечного Пути, связанного с первым светом Вселенной, небесным ископаемым, называемым «космическим микроволновым фоном» или КМФ.

«Изучая поляризацию реликтового излучения, астрофизики смогут сделать вывод о том, какой должна была быть Вселенная в более ранние времена», — заявил в своем заявлении Тобиас Брак, соруководитель группы и профессор физики и астрономии Университета Джонса Хопкинса. «Астрофизики могут вернуться в очень, очень ранние времена — начальные условия, самые первые моменты, когда материя во Вселенной и распределение энергии впервые возникли — и могут связать все это с тем, что мы видим сегодня».

Расшифровка космического ископаемого

Реликтовое излучение состоит из остатков света события, произошедшего примерно через 380 миллионов лет после Большого взрыва в период, называемый «эпохой рекомбинации». До этого момента Вселенная была заполнена горячей плотной плазмой, что делало ее непрозрачной. Эти так называемые космические темные века были вызваны свободными электронами, бесконечно прыгающими вокруг частиц света, называемых фотонами .

Затем началась эпоха рекомбинации, когда Вселенная расширилась и достаточно остыла, чтобы позволить электронам связываться с протонами, создавать первые атомы и давать начало самому легкому и простому элементу Вселенной: Водороду. Внезапное отсутствие свободных электронов означало, что фотоны мгновенно получили свободу путешествовать, и Вселенная стала прозрачной для света.

Этот первый свет сегодня виден как КМФ.

Поскольку оно возникло в те времена, когда Вселенная была намного плотнее, чем сегодня, реликтовое излучение было распространено почти равномерно по всему космосу. Тем не менее, в реликтовом излучении существуют крошечные вариации, и поскольку это излучение существует уже около 13,4 миллиардов лет, именно эти вариации рассказывают историю материи и то, как развивалось ее распределение. Сюда входит образование первых звезд, галактик и галактических скоплений.

«Изучение реликтового излучения от зарождения Вселенной имеет решающее значение для понимания того, как весь космос появился и почему он стал таким, какой он есть», — Найджел Шарп, программный директор Отдела астрономических наук Национального научного фонда. «Эти новые измерения предоставляют важные крупномасштабные детали в нашей растущей картине изменений, присутствующих в космическом фоновом излучении — достижение, которое особенно впечатляет, поскольку оно было достигнуто с использованием наземных инструментов».

Карты CLASS дают представление о микроволновом сигнале, называемом линейной поляризацией, который излучается, когда свет ограничен одной плоскостью. Линейная поляризация микроволн является результатом того, что магнитное поле Млечного Пути гонит электроны на высоких скоростях. Таким образом, этот сигнал может помочь в изучении Млечного Пути, но он также может помешать исследованию ранней Вселенной с помощью реликтового излучения.

Создав четкую карту микроволнового неба и позволив ученым отфильтровывать линейно поляризованные микроволны, CLASS может улучшить наше понимание физических процессов, существовавших в ранней Вселенной. Эти процессы могли бы создать фон круговой поляризации. Круговая поляризация возникает, когда свет ведет себя как двумерная поперечная волна; он отличается от микроволн с линейной поляризацией.

«Очень важно знать яркость излучения нашей галактики Млечный Путь, потому что это то, что нам нужно скорректировать, чтобы выполнить более глубокий анализ космического микроволнового фона», — сказал Джозеф Эймер, ведущий автор исследования и астрофизик из Университета Джона Хопкинса, говорится в заявлении. «CLASS очень успешно характеризует природу этого сигнала, чтобы мы могли распознать его и удалить эти примеси из наблюдений».

Предоставив эти новые результаты, CLASS установил новый стандарт для картирования поляризации света, открыв новые возможности для обсерватории, базирующейся на Земле, которой, возможно, придется бороться с помехами со стороны атмосферы нашей планеты.

«Этот проект находится на переднем крае продвижения наземных измерений поляризации в крупнейших масштабах», — заключил Элмер.

Исследование команды было опубликовано 26 февраля в The Astrophysical Journal.

Название: Кистеухая белка (Rheithrosciurus macrotis).

Где обитает: На земле и низких ветвях холмистых лесов Борнео.

Что он ест: Чрезвычайно твердые семена нескольких пород деревьев.

Местные охотники-даяки сообщают, что нашли выпотрошенные туши оленей, и подозревают, что белки лакомятся содержимым желудка, сердца и печени своей добычи. Говорят, что в деревнях, расположенных недалеко от опушки леса, кистеухие белки убивают домашних кур, чтобы съесть их сердца и печень.

Но в 2020 году исследователи обнаружили, что эти белки не кровожадные мясоеды. Вместо этого их странные зубы, включающие в себя большие резцы как на верхней, так и на нижней челюсти с глубокими резными гребнями, похожими на пилу, используются для поедания чрезвычайно твердых семян. «Мы так усердно говорим о семенах, что сильному человеку с молотком придется изрядно потрудиться, чтобы достать одно из них», — рассказал тогда ведущий автор Эндрю Маршалл, биологический антрополог из Мичиганского университета.

У кистеухих белок также эффектный булавовидный хвост, который на 30% больше их тела — один из самых объемных хвостов среди всех млекопитающих по отношению к размеру тела. Ученые не уверены, почему у белок такой экстравагантный придаток, но вполне возможно, что их хвосты защищают их от хищников, таких как зондский дымчатый леопард (Neofelis diardi), скрывая их маленькие тела и сбивая с толку потенциальных убийц.

Как эти белки оказались на Борнео, остается загадкой. Исследования показывают, что их ближайшими ныне живущими родственниками являются южноамериканские белки, но нет никаких признаков других родственников ни в Азии, ни в Северной Америке, которые могли бы помочь ученым проследить их путешествие в Юго-Восточную Азию.

Исследование 2012 года предполагает, что линия Rheithrosciurus отделилась от группы палеарктических видов около 36 миллионов лет назад и колонизировала Борнео по суше из Юго-Восточной Азии, но история эволюции хохлатого суслика остается туманной.

Миссия НАСА «Новые горизонты», которая столкнулась с Плутоном в 2015 году, сейчас проходит через самые глубокие глубины пояса Койпера и сталкивается с космической пылевой бурей, которая намекает на то, что в самых отдаленных уголках Солнечной системы может происходить нечто большее, чем мы можем себе представить.

Космос наполнен пылью, состоящей из мельчайших частиц размером всего в микроны — миллионные доли метра. Большая часть пыли в нашей Солнечной системе — это остатки формирования планет, которое было жестоким событием, в ходе которого множество объектов столкнулись друг с другом. Сегодня к этой древней пыли присоединилась и свежая пыль, распыленная с поверхностей астероидов и комет в результате ударов микрометеоритов. Эта пыль, как свежая, так и древняя, порождает загадочный «Зодиакальный свет». Пыль простирается в самые дальние уголки Солнечной системы. Астрономы до сих пор не совсем уверены в том, как выглядит эта последняя граница.

Пояс Койпера (или пояс Койпера-Эджворта, названный в честь астрономов Джерарда Койпера и Кеннета Эджворта, которые независимо предположили его существование) находится так далеко, а его ледяные обитатели настолько малы и слабы, что только в 1992 году был обнаружен первый объект пояса Койпера (ОПК) за пределами Плутона. Это открытие сделали астрономы Гавайского университета Дэйв Джуитт и Джейн Луу. Но с тех пор были обнаружены тысячи ОПК, и астрономам удалось начать картографировать внешнюю часть Солнечной системы.

За поясом Койпера находится Рассеянный диск, населенный ОПК, которые были рассеяны из пояса Койпера гравитационными приливами, исходящими от самой внешней планеты Солнечной системы, Нептуна . Объекты в Рассеянном диске, как правило, имеют высокоэллиптические орбиты, которые круто наклонены к плоскости Солнечной системы и могут выходить на сотни астрономических единиц от Солнца. Одна а.е., или астрономическая единица, равна расстоянию между Землей и Солнцем.

Далеко за поясом Койпера и Рассеянным диском находится Облако Оорта — обширная сферическая область замороженных объектов, простирающаяся на расстоянии более светового года от Солнца. Хотя его расстояние означает, что Облако Оорта никогда не наблюдалось напрямую, ученые знают, что оно существует, поскольку туда можно проследить орбиты долгопериодических комет.

Однако теперь новые открытия «Новых горизонтов» угрожают перевернуть многое из того, что, как мы думали, мы знали о внешней солнечной системе с самого начала.

«Компания New Horizons проводит первые прямые измерения межпланетной пыли далеко за пределами Нептуна и Плутона, поэтому каждое наблюдение может привести к открытию», — заявил в своем заявлении астроном Алекс Донер из Университета Колорадо в Боулдере .

Считалось, что расстояние между внешним краем пояса Койпера и Солнцем составляет около 50 астрономических единиц (одна а.е. также равна 149,5 миллионам километров или 93 миллионам миль). 1 января 2019 года аппарат «Новые горизонты» столкнулся с КБО. по имени Аррокот , который находится на расстоянии 44,5 а.е. от Солнца; сегодня «Новые горизонты» находится на расстоянии 58,25 а.е. от Солнца, преодолев отметку в 50 а.е. в апреле 2021 года . За последние пять лет «Новые горизонты» должны были пересечь край пояса Койпера. Однако, поскольку ОПК разделены миллионами миль, «Новые горизонты» визуально не заметят, что они остались позади. Вместо этого признаком будет снижение уровня межпланетной пыли.

Тем не менее, студенческий пылемер Венеция Берни (SDC), расположенный на космическом корабле, названный в честь маленькой девочки, давшей имя Плутону в 1930 году, не заметил этого падения. На самом деле, пыли там столько же, сколько всегда, что сбивает астрономов с толку.

SDC установлен на передней поверхности космического корабля New Horizons. Он состоит из 14 детекторов из пластиковой пленки, каждый размером 14,2 на 6,5 см (5,6 на 2,6 дюйма) и толщиной всего 28 микрон. Дюжина детекторов подвергается воздействию космоса, а два других экранированы и могут действовать как эталонные детекторы, регистрируя любые события, не связанные с воздействием пыли, чтобы исключить ложные срабатывания. Всякий раз, когда частица пыли попадает в один из детекторов, в пластиковой пленке остается небольшая ямка, которая незначительно меняет способ проведения электричества их поверхностью.

Одна из возможностей заключается в том, что избыток пыли на самом деле образовался ближе к Солнцу и был выброшен из пояса Койпера благодаря давлению солнечного света, действующему на частицы. Однако команда Донера сочла эту теорию маловероятной. Вместо этого, по их словам, предпочтение отдается более заманчивой возможности.

В поясе Койпера может быть нечто большее, чем предполагали астрономы.

Продолжающееся присутствие пыли означает, что «Новые горизонты» все еще находятся в пределах пояса Койпера, и что пояс Койпера гораздо шире, чем кто-либо знал, и простирается на миллиарды миль дальше от Солнца, чем оценивают наши карты в настоящее время.

Об этом нам говорит не только количество пыли. Астрономы используют алгоритмы машинного обучения для поиска наблюдений, сделанных 8,2-метровым телескопом Субару на Мауна-Кеа на Гавайях и четырехметровым телескопом Виктора М. Бланко в Межамериканской обсерватории Серро-Тололо в Чили, чтобы найти больше ледяных объектов. там, где «Новые горизонты» могли бы исследовать. На данный момент они нашли 154 объекта в направлении, в котором движется «Новые горизонты», в том числе около 20, к которым космический корабль подойдет в пределах нескольких миллионов миль, что достаточно близко для некоторых элементарных наблюдений. Тем не менее, некоторые из этих 154 объектов, похоже, расположены за пределами пояса Койпера, и не на эксцентричной орбите, напоминающей Рассеянный диск, а в плоскости эклиптики, которая также является общей для пояса Койпера.

Являются ли они членами более широкого пояса Койпера или, возможно, даже второго пояса?

«Идея о том, что мы могли обнаружить расширенный пояс Койпера — с совершенно новой популяцией объектов, сталкивающихся и производящих больше пыли, — предлагает еще один ключ к разгадке загадок самых отдаленных регионов Солнечной системы», — сказал Донер.

«Новые горизонты» плывут по неизведанным водам. До этого этим путем прошли только четыре космических корабля — «Пионер-10» и «Вояджер-11», а также «Вояджер-1» и «Вояджер-2»; ни один из них не был оборудован пылесборником, как New Horizons.

В то время как «Пионеры» уже давно бездействуют, а космический корабль «Вояджер-1» начинает давать сбои , у «Новых горизонтов» достаточно топлива и энергии, чтобы выжить до 2040-х годов, когда он может находиться далеко за пределами 100 а.е. от Солнца. К тому времени, когда его мощность истощится, он, вероятно, полностью перерисует карту внешней Солнечной системы.

Название: Гондурасская белая летучая мышь (Ectophylla alba).

Где обитает: равнинные тропические леса Центральной Америки.

Что он ест: Инжир

Гондурасская белая летучая мышь с пушистым белым мехом, большим желтым носом и ушами и весом всего 0,02 фунта (9 граммов) считается одной из самых симпатичных летучих мышей на свете. Это всего лишь один из шести видов летучих мышей с полностью белой шерстью, и его легко отличить от других по очаровательному вздернутому носу. Его можно найти в Центральной Америке от Гондураса до Панамы, и он пересекается только с еще одной белой летучей мышью, северной летучей мышью-призраком (Diclidurus albus).

Помимо привлекательного внешнего вида, гондурасская белая летучая мышь известна своей способностью строить «палатки» из больших листьев растений — поведение, которое она разделяет с двумя десятками других видов летучих мышей — менее 2% из примерно 1400 описанных видов летучих мышей. Найдя подходящий лист растения (обычно цветкового растения рода Heliconia), гондурасская белая летучая мышь начинает грызть и перерезать боковые жилки листа. Это заставляет лист складываться и образовывать небольшую палатку, в которой летучие мыши могут прятаться от хищников.

Иногда несколько летучих мышей цепляются за один лист, где они могут отдохнуть в течение дня. Размер группы может варьироваться от одной летучей мыши до 17 особей .

Ранее исследователи считали, что самцы могут строить палатки, чтобы привлечь самок для спаривания, но исследование 2006 года, опубликованное в журнале Acta Chiropterologica, предоставило первые доказательства того, что самки также вносят свой вклад в строительство.

Хотя летучие мыши известны тем, что поедают насекомых (или кровь, в случае летучих мышей-вампиров), гондурасские белые летучие мыши являются плодоядными, то есть животными, которые едят фрукты. В основном они едят инжир только одного вида деревьев (Ficus colubrinae), что помогает им более эффективно распространять семена деревьев, чем птицы. Интересно, что исследования показали, что фиговое дерево способно создавать различные «ароматные букеты» для привлечения птиц днем и летучих мышей ночью.

Гондурасская белая летучая мышь занесена в Красный список Международного союза охраны природы как находящаяся под угрозой исчезновения, в основном из-за утраты среды обитания и ее зависимости в основном от одного вида инжира.

Наша Вселенная расширяется с постоянно ускоряющейся скоростью — явление, с которым согласны все теории космологии, но ни одна не может полностью объяснить. Теперь новое теоретическое исследование предлагает интригующее решение: возможно, наша Вселенная расширяется, потому что она продолжает сталкиваться и поглощать «детские» параллельные вселенные.

Исследования космического микроволнового фона, послесвечения Большого взрыва, показали, что наша Вселенная испытывает ускоренное расширение. Чтобы это наблюдение соответствовало основной теории космической эволюции, называемой Стандартной космологической моделью, физики предполагают, что Вселенная наполнена загадочной субстанцией, называемой темной энергией, которая управляет расширением.

Но эта неуловимая форма энергии не проявляется каким-либо другим образом, что заставляет многих астрофизиков подвергать сомнению ее существование и исследовать возможность альтернативной причины расширения Вселенной.

В новом исследовании, опубликованном 12 декабря 2023 года в Журнале космологии и физики астрочастиц, ученые выдвинули идею о том, что расширение Вселенной может быть вызвано постоянным слиянием с другими вселенными.

«Основной вывод нашей работы заключается в том, что ускоренное расширение нашей Вселенной, вызванное таинственной темной энергией, может иметь простое интуитивное объяснение — слияние с так называемыми детскими вселенными, и что модель для этого могла бы лучше соответствовать данным, чем стандартная космологическая модель», — рассказал ведущий автор исследования Ян Амбьерн, физик из Копенгагенского университета.

Проглатывание космических «детей»

Хотя идея о множественных вселенных, взаимодействующих с нашей, не нова, в этом исследовании разрабатывается математическая модель для изучения гипотетического влияния этого на эволюцию нашей Вселенной. Расчеты исследователей показали, что слияние с другими вселенными должно увеличить объем нашей Вселенной, что могло бы быть воспринято нашими инструментами как расширение Вселенной.

Ученые также рассчитали скорость расширения Вселенной, используя свою теорию, и их расчеты более точно соответствуют наблюдениям за Вселенной, чем традиционная Стандартная космологическая модель, говорят исследователи.

Теория авторов также обращается к проблеме космологической инфляции — загадочного сверхбыстрого расширения, которое произошло в первые моменты существования Вселенной.

«Тот факт, что Вселенная расширилась… за очень короткое время, позволяет предположить, что это расширение было вызвано столкновением с более крупной Вселенной, то есть на самом деле наша Вселенная была поглощена другой «родительской» вселенной, ", - написали исследователи в своей статье. «Поскольку в настоящее время у нас нет подробного описания процесса поглощения, трудно судить, может ли такой сценарий реализоваться таким образом, чтобы фактически решить проблемы, которые инфляция была призвана решить, но один интересный аспект такого сценария заключается в том, что нет необходимости в инфлатонном поле».

Ученые предположили, что после поглощения наша недавно увеличившаяся Вселенная продолжила сталкиваться с другими «детскими вселенными».

Хотя теория авторов позволяет решить некоторые важные проблемы современной космологии, подтвердить их гипотезу могут только данные наблюдений. В настоящее время проводится множество экспериментов по изучению свойств микроволнового фона, поэтому ученые, возможно, смогут ответить на эти фундаментальные вопросы в ближайшем будущем.

«Наше позднее расширение Вселенной отличается от стандартных космологических предсказаний, и мы полагаем, что наблюдения телескопа Евклида и телескопа Джеймса Уэбба позволят определить, какая модель лучше всего описывает нынешнее расширение нашей Вселенной», — Ёсиюки Ватабики , физик. в Токийском технологическом институте