Телескоп Хаббл обнаружил массивную мертвую дисковую галактику, факт существования которой бросает вызов теориям эволюции галактик.



Комбинируя высокие возможности космического телескопа Hubble Space Telescope с возможностями, предоставляемыми естественными гравитационными линзами, ученые-астрономы сделали удивительное открытие. Этим открытием является массивная и компактная дисковая галактика MACS2129-1, вращающаяся вокруг своей оси с достаточно высокой скоростью. Кроме этого, процессы формирования новых звезд в этой галактике прекратились спустя всего несколько миллиардов лет после момента Большого Взрыва. Обнаружение столь необычной галактики бросает вызов всем существующим теориям, которые определяют процессы формирования и эволюции массивных галактик. И, вполне вероятно, что теперь ученым придется кардинально пересмотреть все эти теории, основываясь на новых данных.

Когда астрономы наводили объектив телескопа Хаббл на эту галактику, они ожидали увидеть "хаотичный" шар из звезд, получившийся в результате слияния галактик меньшего размера. Но, вместо этого шара они увидеть дискообразный "блин", вращающийся с высокой скоростью. Еще одной из примечательных сторон данного открытия является то, что данный случай является одним из очень немногих случаев прямых наблюдений за первыми галактиками, сформировавшимися незадолго после момента Большого Взрыва.



Обнаруженная далекая древняя галактика имеет массу, в три раза превосходящую массу Млечного Пути, но ее размер составляет всего половину от размера нашей галактики. Измерения скорости вращения, выполненные при помощи телескопа Very Large Telescope (VLT) Европейской Южной обсерватории, показали, что эта дисковая галактика вращается более чем в два раза быстрее, нежели Млечный Путь. А используя дополнительные архивные данные, полученные в ходе многочисленных программ наблюдения, ученые смогли вычислить суммарную массу звезд в этой галактике, уровень процессов формирования новых звезд и средний возраст основной массы звезд галактики.

Причины, по которой в недрах галактики MACS2129-1 перестали формироваться новые звезды, все еще остается загадкой для ученых. Согласно одной из выдвинутых гипотез, одной из причин может являться сверхактивность галактического ядра, области, в которую выливаются океаны энергии из центральной сверхмассивной черной дыры. Эта энергия нагревает межзвездный газ, который постоянно перемешивается, находится в движении и "выдувается" за пределы галактики. И все это служит препятствием для появления плотных скоплений газа и пыли, из которых формируются зародыши звезд, протозвезды.

А более точные данные, касающиеся процессов, происходящих в недрах галактики MACS2129-1, ученые надеются получить после того, как в космос будет выведен телескоп следующего поколения James Webb Space Telescope.

Источник

Ученые CERN обнаружили новую "дважды очарованную" элементарную частицу



Исследователи из Европейской организации ядерных исследований CERN, работающие на Большом Адронном Коллайдере, обнаружили новую элементарную частицу, которая до этого момента времени существовала только в теории. Эта частица, Xicc++, содержит в своем составе два тяжелых очарованных кварка и ее дальнейшее изучение приведет к лучшему пониманию природы некоторых фундаментальных физических сил.

Напомним нашим читателям, что кварки - это крохотные элементарные частицы, из которых состоят все более крупные частицы, из которых, в следующую очередь, состоит вся окружающая нас материя. Каждый барион (общее название для всех частиц нормальной материи) состоит из трех кварков, каждый из которых может относиться к одному из шести видов, называемых в науке "ароматом". Верхние и нижние кварки являются самыми легкими кварками, также существуют странные, очарованные, прелестные и истинные кварки, два последних из которых являются самыми тяжелыми.

В теории количество барионных частиц должно соответствовать количеству возможных комбинаций разных типов кварков. Но на практике количество таких частиц значительно меньше, в составе всех известных до последнего времени барионов наблюдался только один из тяжелых видов кварков. Недавно обнаруженная частица Xicc++ является первой частицей, которая состоит из двух тяжелых очарованных кварков и одного верхнего кварка, что дает этой частице массу в 3 621 МЭв, что в четыре раза превосходит массу протона.



"Находка бариона, содержащего два тяжелых кварка, крайне интересна для ученых. Эта частица является идеальным инструментом для исследований в области квантовой хромодинамики, теории, описывающей одну из четырех фундаментальных сил - силу сильных ядерных взаимодействий" - рассказывает Джованни Пассалева (Giovanni Passaleva), - "Знания о таких частицах позволят нам улучшить существующие теории и сделают наши научные прогнозы более точными".

Дальнейшими шагами, которые намерены предпринять ученые, станет изучение поведения частиц со столь необычным кварковым составом, а одним из аспектов этого поведения является последовательность распада частицы. Параллельно с этим ученые CERN будут производить поиски других барионов, в составе которых находятся два тяжелых кварка других ароматов.

"В отличие от обычных барионов, в которых три кварка выполняют сложный "танец" в непосредственной близости друг от друга, барионы с двумя тяжелыми кварками похожи на бинарную (двойную) звездную систему" - рассказывает Гай Уилкинсон (Guy Wilkinson), один из исследователей, - "Два тяжелых кварка играют роль двух вращающихся вокруг друг друга массивных звезд, а легкий кварк, словно планета, движется вокруг тяжелых кварков".

Источник

Новый тип трехмерного дисплея позволяет избежать усталости глаз при использовании виртуальной или дополненной реальности




В настоящее время наблюдается бум развития всевозможных технологий виртуальной и дополненной реальности. Эти технологии реализуются при помощи специальных очков и устройств, которые позволяют человеку полностью погрузиться в виртуальную среду или накладывают изображения цифровых объектов на изображение реальной окружающей среды. К сожалению, эти технологии не становятся массовыми не только из-за относительно высокой стоимости специализированного оборудования, длительное пребывание в виртуальной среде приводит к повышенной нагрузке на мозг человека и вызывает усталость глаз, что приводит к возникновению неприятных ощущений.

Решением проблемы, позволяющим максимально увеличить комфорт во время использования технологий виртуальной реальности, является новый тип трехмерного дисплея, разработанный исследователями из университета Иллинойса. Опытный образец такого дисплея имеет размеры 1 на 2 дюйма ( 2.5 на 5 сантиметров). Этот дисплей воспроизводит действительное трехмерное изображение, которое воспринимается глазом точно так же, как и изображение окружающего нас реального мира.

Реальные трехмерные изображения получаются за счет использования метода, называемого оптическим отображением (optical mapping). Такой метод подразумевает разделение области экрана на несколько групп, на каждой из которых формируется отдельное двухмерное изображение. Затем эти отдельные изображения обретают каждое свою глубину, а специализированные программные алгоритмы обеспечивают плавные переходы глубины так, что в результате получается одно непрерывное трехмерное изображение.

Ключевым компонентом новой системы является устройство пространственного мультиплексирования, которое как раз и "выдвигает" определенные области изображения на заданную глубину. В данном случае устройство пространственного мультиплексирования состоит из пространственных модуляторов света, которые изменяют проходящий сквозь них свет по определенному алгоритму.

Подобная технология может работать совместно с любым типом дисплеев, но исследователи использовали OLED-дисплей из-за его высокой разрешающей способности, контрастности и цветопередачи.

В своей дальнейшей работе исследователи будут стараться уменьшить размер, вес системы и количество потребляемой ею энергии. "В будущем мы попробуем заменить пространственные модуляторы света другими оптическими компонентами, такими, как элементы объемной голографии" - пишут исследователи, - "Эти компоненты не только позволят уменьшить габариты устройства, они сами по себе потребляют гораздо меньше энергии, и их уже можно будет использовать в очках и устройствах виртуальной реальности".

Источник

Создана новая сверхтонкая камера, делающая снимки без использования оптических линз



Традиционные камеры, даже самые маленькие, которые устанавливаются в мобильных телефонах, не могут быть очень тонкими из-за наличия в них оптической системы, линз, которые должны иметь строго определенную форму и размеры. Но исследователи из Калифорнийского технологического института разработали принципиально новый тип камеры, в котором линзы заменены оптической фазовой решеткой (optical phased array, OPA). И эта решетка выполняет ту же самую роль, что и большие оптические компоненты, она позволяет управлять попадающим на датчик светом для того, чтобы датчики могли сформировать полноценное изображение.

Линзы, имеющие определенный радиус кривизны, преломляют попадающий в них свет и позволяют сфокусировать его на поверхности датчика. Оптическая фазовая решетка состоит из множества фотоприемников, каждый из которых срабатывает со строго определенной задержкой, что позволяет регистрировать свет с заданным значением фазы. Это, в свою очередь, позволяет плоской камере "смотреть" в различных направлениях и фокусироваться на разных объектах.

"Высокая скорость работы фазовой решетки позволяет камере последовательно фокусироваться на небольших частях будущего изображения. При этом, смена направления "взгляда" камеры производится очень быстро, за периоды времени, исчисляющиеся фемтосекундами" - рассказывает Али Айимири (Ali Hajimiri), профессор из Калифорнийского технологического института.

Отметим, что фазовые решетки уже достаточно давно используются в радиосвязи и радиолокационных технологиях. Эти решетки состоят из множества передающих элементов, излучающих один и тот же сигнал с немного отличающейся фазой. Электромагнитные волны этих сигналов взаимодействуют друг с другом, что приводит к тому, что усиливается лишь сигнал, распространяющийся только в определенном направлении. И такая решетка способна излучать сфокусированный луч электромагнитных волн, направлением которого можно управлять с достаточно высокой точностью без необходимости использования движущихся механических компонентов.

Оптическая фазовая решетка представляет собой тонкий слой кремния, на котором созданы все необходимые фотонные элементы. Отметим, что этот компонент выполняет сразу две функции, функцию линзы и функцию светочувствительного датчика, что, по идее, должно существенно понизить стоимость будущих цифровых камер. Помимо этого, цифровое управление оптической решеткой позволяет переключать ее в несколько режимов, в режим обычного объектива, в решим широкоугольного объектива, так называемого "рыбьего глаза", и в режим телеобъектива.

И в заключение следует отметить, что оптическая фазовая решетка камеры состоит из 64 светочувствительных элементов, сформированных в виде матрицы 8 на 8 элементов, и получаемое ею изображение имеет низкую разрешающую способность. "Но наша система представляет собой лишь опытный образец" - рассказывает профессор Айимири, - "И целью создания этого образца является лишь демонстрация работоспособности принципа, который в скором времени сможет перевернуть с ног на голову все технологии изготовления цифровых камер".




Источник