Образовательный блог МТИ

Телескоп Spitzer обнаружил самое плотное и самое темное космическое облако из всех известных людям

Космический телескоп НАСА Spitzer сделал снимок самого темного облака космической межзвездной пыли и газа.
 
Плотность материи этого облака настолько велика, что она блокирует даже вторичное собственное инфракрасное излучение, из-за чего облако выглядит на снимке пятном угольно-черного цвета. Несмотря на то, что облако выглядит зловеще черным, все указывает на то, что в не таком далеком по космическим меркам будущем, оно засияет чрезвычайно ярким светом.
 
В объеме облака, которое имеет ширину в 50 световых лет, содержится достаточно материи, из которой может родиться более 70 тысяч молодых звезд. По некоторым признакам астрономы установили, что в недрах облака уже стартовали процессы формирования новых звезд, притом звезд O-класса, к которому относятся самые массивные звезды. Таким образом, дальнейшие наблюдения за облаком дают ученым беспрецедентную возможность наблюдать вживую за ранними стадиями процессов формирования молодых звезд.
 
Несмотря на то, что ученым уже достаточно много известно о процессах формирования новых звезд, рождение звезд класса O является еще научной тайной. Такие звезды минимум в 16 раз больше Солнца, а их масса превышает массу Солнца в десятки и сотни раз. Температура на их поверхности составляет порядка 30 тысяч градусов по шкале Цельсия, вследствие чего они "умирают" достаточно рано, заканчивая свой цикл сверхмощными взрывами сверхновых. Тем не менее, такие звезды являются своего рода ядерными фабриками, наполняющими синтезированными в их недра тяжелыми химическими элементами, из которых создаются планеты и которые играют важную роль в процессах возникновения жизни.

Ученые «читают мысли» при помощи МРТ

В ходе нового исследования ученые из Йельского университета научились при помощи метода функционального магнитно-резонансного сканирования (фМРТ) реконструировать образы, которые видит человек в данный момент.
 
Функциональная магнитно-резонансная томография – разновидность магнитно-резонансной томографии, которая проводится с целью измерения гемодинамических реакций (изменений в токе крови), вызванных нейронной активностью головного или спинного мозга. фМРТ позволяет определить активацию определенной области головного мозга во время нормального его функционирования под влиянием различных физических факторов (например, движение тела) и при различных патологических состояниях.
 
В ходе исследования ученые провели эксперимент, в котором приняло участие 6 человек. Им показывали 300 фотографий с изображениями различных лиц. Параллельно ученые сканировали мозг добровольцев в МРТ-томографе, анализируя при этом, как МРТ-изображения мозга менялись в зависимости от того, что испытуемые видели (темные или светлые волосы, прямой или курносый нос и др.). Используя полученные данные, авторы исследования составили матрицу, в которой те или иные черты лица соответствовали активности разных структур мозга.
 
Затем участникам эксперимента были представлены другие лица. Ученые снова сканировали их мозг, а компьютер, используя заложенную матрицу, реконструировал изображения лица, которое добровольцы видели в данный момент.
 
По мнению специалистов, это «вариант чтения мыслей», который может быть полезен как в процессе совершенствования системы персональной идентификации, так и в исследованиях визуальных переживаний человека. 

В лаборатории NASA искусственно создали звездную пыль

Cпециалисты американского космического агентства NASA нашли необычный способ поближе познакомиться с космическими частицами. Они воссоздали их в лабораторных условиях.
 
Когда красные гиганты используют последние запасы водорода и гелия, а реакция ядерного синтеза в их недрах начинает угасать, в окружающее пространство, подобно копоти из старого двигателя, выбрасываются частицы пыли. Они формируют пылевые облака, из которых позже образуются новые звезды и планеты.
 
Для того чтобы воспроизвести процессы, которые происходят в атмосфере красного гиганта, ученые из Исследовательского центра Эймса использовали один из своих наиболее впечатляющих инструментов — камеру-симулятор космоса (COSmIC).
 
Это устройство способно поддерживать температуру ниже минус 170 градусов по Цельсию, создавать экстремальный вакуум, где давление измеряется в миллиардных долях от атмосферного, и генерировать соответствующее ультрафиолетовое излучение и видимый свет.
 
Исследователи распыляли в камере холодную смесь аргона и молекул углеводородов и подвергали ее воздействию электрических разрядов. По мере того как смесь продолжала охлаждаться до температуры среды, молекулы объединялись в крошечные частицы. Их собирали для изучения с помощью растрового электронного микроскопа, который измеряет массу на молекулярном уровне.
 
Эти результаты могут иметь важные последствия не только для исследований межзвездной астрофизики, но и для планетологии. Они могут подсказать ученым, какие типы зерен присутствуют в околозвездной пыли, и подсказать, как происходит формирование планет, в том числе подобных нашей.
 

На спутнике Юпитера может существовать жизнь

У научных сотрудников лаборатории NASA, есть аргументированная гипотеза о возможности существования жизненных условий на Ганимеде – одном из крупнейших спутников Солнечной системы и Юпитера. 
 
Исследовав поверхность Ганимеда, эксперты установили, что спутник состоит из скальных пород и замерзшей воды. Лед на его поверхности образует большой океан, глубина его, по предварительным оценкам, около нескольких сотен километров. Ганимед – это единственный спутник планет Солнечной системы. У него имеется своя магнитосфера и тонкая атмосфера, которая содержит в своем составе кислород. Проведя исследования океана, ученые получили весьма интересные результаты, как оказалось, этот океан неравномерно заморожен. 
 
Эксперты также выяснили, что с ледяными слоями чередуются водные слои. Также исследователи предположили, что вода сохранилась в жидком состоянии благодаря большому скоплению солей. Предполагается, что соленая вода опускается на дно океана и контактирует со скальными породами. Если данное предположение правильно, то вполне можно будет говорить о наличии необходимых условий для развития жизненных форм, аналогичных нашим. 
 
Присутствие на спутнике жидкой воды считается главным условием для развития и жизни органики. Ученые утверждают, что наибольшая вероятность существования жизни наблюдается на тех объектах, которые всё время прибывают в зоне, где режим температур позволяет воде существовать в жидком состоянии. Так что, скорее всего, мы не одиноки в Солнечной системе и во Вселенной в целом.
Ганнимед

Астрономы обнаружили самый холодный коричневый карлик

Телескопы WISE и «Спитцер», принадлежащие НАСА, обнаружили, вероятно, самый холодный коричневый карлик.
 
 
Объект под названием WISE J085510.83-071442,5 находится на расстоянии 7,2 световых года от Земли, имеет температуру поверхности от минус 48 до минус 13 градусов Цельсия и является самым холодным коричневым карликом из известных астрономам — предыдущие открытые звезды имели температуры порядка нескольких десятков градусов Цельсия. Масса WISE J085510.83-071442,5 оценивается примерно как 3-10 масс Юпитера.
 
Другие ближайшие к Солнцу объекты — трехзвездная система альфы Центавра, находящаяся на расстоянии более четырех световых лет, и, вероятно, пара коричневых карликов, отстоящих от Земли на 6,5 световых лет.
 
Коричневый карлик — звездообразный объект с массой порядка нескольких десятков масс Юпитера, в котором вклад в тепловыделение от ядерных реакций незначителен. Термоядерные реакции в такой звезде прекращаются, и она быстро остывает, с течением времени эволюционируя в планетоподобное образование.
 
Wide-Field Infrared Survey Explorer (широкоугольный инфракрасный обзорный исследователь, WISE) — телескоп НАСА, запущенный на околоземную орбиту в декабре 2009 года для исследования космического пространства в инфракрасном диапазоне.
 
«Спитцер» (Spitzer) — орбитальная обсерватория НАСА, также предназначенная для работы в инфракрасном диапазоне. Телескоп запустили в 2003 году, а в 2009 году в нем закончился запас холодильного агента, поэтому сейчас он функционирует в ограниченном режиме.
 

Созданы наноэлектронные схемы, работающие в 10 тысяч раз быстрее схем современных микропроцессоров

Исследователи из Национального университета Сингапура и Агентства по науке, технологиям и исследованиям (Agency for Science, Technology and Research, A*STAR) разработали и изготовили образцы наноэлектронных схем, способных работать на частотах до 245 терагерц, другими словами, в десятки тысяч раз быстрее, чем работают электронные схемы современных процессоров.
 
Эти новые схемы могут быть использованы для создания новых сверхскоростных компьютерных процессоров, в качестве высокочувствительных нанодатчиков на основе единственных молекул или для оснащения наноэлектронных устройств рядом новых возможностей.
В новых наноэлектронных схемах используется процесс, называемый квантовым плазмонным туннелированием. Он заключается в реализации эффекта управляемого квантового туннелирования между двумя плазмонами, полями из колеблющихся свободных электроном, которые возникают при определенных условиях на поверхности некоторых металлов. Управление так называемыми квантово-плазмонными резонаторами, которые являются основой новых схем, осуществляется при помощи света лазера или другого внешнего источника. Сам резонатор состоит из двух металлических электродов, на поверхности которых формируются плазмоны, между которыми оставлен промежуток, толщиной от 0.4 до 1.3 нанометров, заполненный монослоем из молекул вещества определенного типа.
 
Величина этих молекул и некоторые другие их свойства определяют ширину так называемого барьера туннелирования, аналога запрещенной зоны у полупроводников. Используя наполнение промежутка молекулами различных типов можно добиться изменения частоты резонатора в пределах от 140 до 245 терагерц, что и определяет быстродействие устройства в целом.
 
На основе таких квантово-плазмонных резонаторов можно создать устройства, являющиеся полными аналогами полупроводниковых транзисторов из которых состоят схемы всех современных компьютерных чипов. И сейчас исследователи продолжают свою работу в направлении интеграции резонаторов в реальные схемы, способные выполнять базовые логические функции. И после создания таких схем уже можно будет начинать работы по созданию первых вычислительных устройств или их компонентов на основе новых наноэлектронных схем. 
 
Единственным минусом созданных наноэлектронных схем и любого другого вида наноэлектроники в настоящее время является то, что существующие методы промышленного производства полупроводниковых приборов только начинают подбираться к отметке 5 нанометров, и с их помощью просто не получится изготавливать столь малые наноэлементы с требующейся для этого точностью. Поэтому, до появления нового класса наноэлектронных устройств нам придется еще обождать какое-то, надеемся, что не очень продолжительное, время.
Схемы

Марс всё ближе к Земле

Сегодня, 14 апреля, в 12:54 UTC (16:54 МСК) Земля и Марс подойдут друг к другу на минимальное в этом году расстояние (92,39 млн км). 
 
Приближение Марса увеличивает его видимый угловой размер, интенсивность окраски деталей и прочие оптические параметры.
 
В это время центры Солнца, Земли и Марса располагаются на одной прямой, и Марс был виден на ночном небе в точке, противоположной Солнцу. Такие противостояния Марса повторяются с интервалом в 2 года и 50 дней. В эти дни видимый угловой размер планеты увеличивается в разы (относительно его обычного углового размера) и составляет 13''–14'', а звездная величина – примерно – 1,3.
 
Через несколько часов учёные будут наблюдать, как Марс и Земля максимально приблизятся друг к другу. Время противостояния и максимального сближения не совпадают, так как орбиты Земли и Марса имеют форму эллипса и не лежат в одной плоскости. Если бы они вращались вокруг Солнца по круговым орбитам, лежащим в одной плоскости, то оба события происходили бы в одно время, и после 9 апреля астрономы не смогли бы видеть большой Марс еще несколько дней.
Марс

Дешевые руки для роботов

Ученые разработали новый тип манипулятора для роботов, который может дать дорогу массовому распространению «умных» машин, в том числе и долгожданным домашним роботам-помощникам.

Специалисты из некоммерческого исследовательского агентства SRI International в рамках контракта с DARPA по программе ARM-H разработали новый тип манипулятора на основе электростатического сцепления. Манипулятор в 10 раз дешевле обычного и потребляет намного меньше энергии, чем современные типы роботизированных конечностей с электрическим и гидравлическим приводами.

Сегодня гуманоидные роботы – это экзотика, поскольку их стоимость слишком высока. Например человекоподобный робот Atlas, разработанный компанией Boston Dynamics, способен ловко карабкаться по лестнице, работать с ручным инструментом и разбирать завалы. Однако его стоимость превышает миллион долларов, а энергопотребление доходит до 15 киловатт. Понятно, что при такой стоимости и «прожорливости» о широком распространении аналогичных роботов на производстве и тем более дома речь не идет.

Одной из главных проблем для конструкторов остаются «руки» роботов. Они должны быть достаточно сильны, точны и одновременно чувствительны. Чтобы выполнить эти требования приходится усложнять конструкцию, из-за чего затруднительно сделать манипулятор с приемлемыми характеристиками и стоимостью ниже примерно $35 тыс.

Новая разработка SRI International позволяет снизить стоимость манипулятора робота в 10 раз, а энергопотребление - в 20 раз.

Разработчики не открывают все подробности новой технологии, но подчеркивают, что заменят энергоемкую гидравлику в суставах робота Atlas меньшим числом более легких, эффективных и дешевых электрических компонентов. В отличие от других манипуляторов, новый использует для фиксации суставов электростатические силы. Таким образом, каждый сустав обслуживается всего одним электромотором, что снижает стоимость и энергопотребление манипулятора

Надо отметить, что в деле удешевления манипуляторов роботов уже достигнут заметные успехи. В частности компания iRobot, в рамках программы ARM–H, создала небольшую трехпалую «руку», способную поднимать и удерживать мелкие предметы. Данный манипулятор стоит менее $3000. Экономии удалось достигнуть, прежде всего, сокращением количества «пальцев» до минимально необходимого уровня. Кроме того, в суставах манипулятора для обеспечения упругости используется резина, а не сверхточные микромоторы.

Генетики создали искусственную хромосому

Исследователям из Нью-Йорка под руководством генетика Крейга Вентера впервые удалось реконструировать и воссоздать синтетическую хромосому для дрожжей вида Saccharomyces cerevisiae.

Хромосома

В отличие от предыдущих организмов, с которыми работали учёные, S. cerevisiae является представителем домена эукариотов, к которым принадлежат также все животные и люди. Эукариоты, обладающие ядрами клеток, имеют намного более сложный геном.

Новая синтетическая хромосома, впрочем, лишена нескольких последовательностей ДНК и других элементов. Она состоит из 272871 пары оснований, что составляет около 2,5% от общего числа пар оснований в геноме S. cerevisiae, которых насчитывают около 12 миллионов.

Как сообщают авторы нового исследования, полный геном Saccharomyces cerevisiae планируется восстановить в течение последующих пяти лет.

Генетики отмечают, что около 6 тысяч генов, функциональных и кодирующих белки, у дрожжей и людей одинаковые.

Меркурий сжимается быстрее, чем предполагалось

При помощи данных, полученных с межпланетного зонда «Мессенджер», Пол Бирн из Института науки Карнеги в Вашингтоне (США) и его коллеги вычислили скорость, с которой «сжимается» Меркурий, и установили, что она в 2-8 раз превышает показатели, на которые указывали компьютерные модели первой планеты Солнечной системы и предыдущие замеры. 
 

Меркурий
Поверхность Меркурия отличается от земной тем, что его внешняя оболочка, называемая литосферой, состоит из одной тектонической плиты, вместо нескольких пластин. Чтобы оценить, как планета могла уменьшиться, исследователи изучили тектонические особенности Меркурия, так называемые лопастные уступы и хребты, возникшие в результате охлаждения и сжатия планеты, используя изображения, который отправил на Землю аппарат Messenger с момента прибытия на орбиту Меркурия в 2011 году.
 
В результате анализа формы этих структур, их расположения и глубины, специалисты установили, что радиус Меркурия за последние 4 миллиарда лет уменьшился не на 0,8-3 км, как считалось, а на 5-7 км. Таким образом, выяснилось, что Меркурий «сжимается» в 2-8 раз быстрее, чем на то указывали замеры «Маринер-10» и компьютерные модели на основе собранных им данных. За счет чего происходит это ускоренное сжатие – ученые пока не знают.
Поступить в МТИ