Сверхмассивные чёрные дыры предпочитают есть с вибрирующих тарелок
Чёрные дыры оказывают огромное влияние на своё окружение, то есть, вращаясь, они буквально увлекают за собой саму ткань пространства и времени. Это означает, что вокруг вращающейся чёрной дыры ничто не может оставаться в покое, включая «тарелки», которыми питаются эти космические титаны.
Сплющенные облака газа и пыли, окружающие сверхмассивные чёрные дыры, называются аккреционными дисками. Вращение этих дисков вокруг некоторых сверхмассивных чёрных дыр является одним из самых эффективных способов преобразования энергии в известной Вселенной: гравитационная и кинетическая энергия превращается в яркую электромагнитную энергию, часть которой мы наблюдаем в виде яркого света.
Астрономы знают, что более тусклые аккреционные диски «колеблются» во время замедляющегося вращения вокруг некоторых чёрных дыр, напоминая юлу. Но до сих пор не было ясно, колеблются ли невероятно яркие, или «ультрасветящиеся», аккреционные диски. Именно это и попытались выяснить исследователи из Университета Цукубы.
«Гравитационная энергия аккрецирующей материи высвобождается, а затем часть высвобожденной энергии преобразуется в тепловую, магнитную и радиационную энергию. В результате, как предполагается, появляются сильное излучение и джеты», — пишут авторы в статье, опубликованной в Astrophysical Journal.
Команда авторов этого исследования хотела узнать, колеблются ли самые яркие или «ультрасветящиеся» аккреционные диски так же, как и их менее светящиеся собратья. Чтобы определить это, исследователи провели масштабное моделирование, в котором учли динамику электромагнитного излучения и общую теорию гравитации Альберта Эйнштейна.
Они впервые подтвердили, что сверхсветящиеся аккреционные диски действительно работают подобно более тусклым аккреционным дискам, поскольку их тащат за собой сверхмассивные чёрные дыры, находящиеся в их центре.
«Газ в основном выбрасывается вокруг оси вращения внешней части диска, а не вокруг оси вращения чёрной дыры, — пишет команда в своей статье. — Прецессия диска меняет направление выброса газа со временем».
Разбор старых данных с космического аппарата НАСА «Вояджер-2» позволил разгадать несколько загадок Урана
Пролёт «Вояджера-2» мимо Урана, осуществлённый НАСА несколько десятилетий назад, сформировал у учёных представление об этой планете, но в то же время породил и новые вопросы. Недавнее погружение в собранные тогда данные позволило найти на них ответы.
Одной из загадок стало то, что энергичные частицы вокруг планеты противоречили представлениям учёных о том, как магнитные поля задерживают излучение частиц. Новое исследование, проанализировавшее данные, собранные во время пролёта 38 лет назад, показало, что источником этой загадки является космическое совпадение: оказывается, за несколько дней до пролёта «Вояджера-2» планета подверглась воздействию необычного вида космической погоды, которая сжала магнитное поле планеты, резко сжав и магнитосферу Урана.
«Если бы «Вояджер-2» прибыл всего на несколько дней раньше, он наблюдал бы совершенно другую магнитосферу Урана, — говорит Джейми Ясински из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии и ведущий автор новой работы, опубликованной в журнале Nature Astronomy. — Космический аппарат увидел Уран в условиях, которые длятся лишь около 4% времени».
Внутри магнитосферы планеты наблюдались пояса электронного излучения, по интенсивности уступающие лишь жёстким радиационным поясам Юпитера. Но там не было никакого источника заряженных частиц, которые могли бы питать эти активные пояса; более того, остальная часть магнитосферы Урана была почти лишена плазмы.
Отсутствие плазмы также озадачило учёных, поскольку они знали, что пять крупных спутников Урана в магнитном пузыре должны выделять ионы воды, как это делают ледяные луны вокруг других внешних планет. Они пришли к выводу, что спутники должны быть инертными и не проявлять никакой активности.
Так почему же не наблюдалось плазмы и что привело к усилению радиационных поясов? Анализ новых данных указывает на солнечный ветер. Когда плазма от Солнца ударяла и сжимала магнитосферу, она, вероятно, вытесняла плазму из системы. Солнечный ветер также должен был на короткое время усилить динамику магнитосферы, которая должна была подпитывать пояса, впрыскивая в них электроны.
Инженеры придумали, как упрочить бетон при помощи ковра
Инженеры из Австралии нашли способ сделать более прочный и устойчивый к трещинам бетон, используя обрезки ковровых волокон.
Ведущий исследователь доктор Чамила Гунасекара (Chamila Gunasekara) из Мельбурнского королевского технологического университета (RMIT) говорит, что команда разработала метод использования отходов ковровых волокон для уменьшения усадочных трещин в бетоне на ранних стадиях на 30%, а также для повышения долговечности бетона. Это исследование решает важную проблему в строительном секторе, поскольку ежегодные затраты на ремонт трещин в железобетонных конструкциях в Австралии составляют около 8 миллиардов австралийских долларов. В США эти расходы оцениваются в 76 миллиардов долларов в год.
Опубликовав свои последние результаты в журнале Construction and Building Materials, команда исследователей показала, что отходы производства ковровых материалов можно использовать для улучшения качества бетона.
«Трещины в бетонных плитах на раннем этапе формирования — давняя проблема строительных проектов, которая может привести к преждевременной коррозии, не только придавая зданию неприглядный вид, но и подвергая риску его структурную целостность и безопасность, — говорит Гунасекара, сотрудник ARC DECRA из Инженерной школы. — Волокна ковролина можно использовать для повышения прочности бетона на 40% при растяжении и предотвращения раннего растрескивания за счёт значительного снижения усадки».
Лабораторные образцы бетона были созданы с использованием различных текстильных материалов и показали, что они соответствуют австралийским стандартам по инженерным характеристикам и экологическим требованиям.
«Австралия занимает второе место в мире по потреблению текстиля на человека после США. Средний австралиец ежегодно покупает 27 кг новой одежды и текстиля, а 23 кг выбрасывает на свалку, — говорит он. — При сжигании ковровых отходов выделяются различные токсичные газы, что создаёт проблемы для окружающей среды».
Доктор Шади Хоушиар, специалист по текстилю и материалам из RMIT, говорит, что отходы одежды для пожарных также представляют собой проблему, поскольку те же качества, которые делают эти материалы идеальными для пожаротушения, также затрудняют их переработку.
«До 70 % текстильных отходов можно переработать в полезные волокна, что открывает новые возможности по оптимизации цепочки поставок материалов», — говорит Хоушиар из Школы инженерии.
«Бесполезный» орган, который врачи часто удаляют, на самом деле может помогать организму бороться с раком
Небольшая железа, расположенная за грудиной, часто считается «бесполезной» во взрослом возрасте. Однако ретроспективное исследование показало, что вилочковая железа (тимус) не так уж и бесполезна, как считали эксперты.
Американские исследователи обнаружили, что у тех, кому удалили тимус, повышен риск смерти от любых причин в течение пяти лет после операции. Кроме того, в этот период у них повышается риск развития рака.
«Мы обнаружили, что тимус абсолютно необходим для здоровья. Если его нет, то риск смерти и риск развития рака увеличивается как минимум вдвое», — сказал онколог Дэвид Скадден из Гарвардского университета, когда результаты исследования были опубликованы в прошлом году.
Исследование носит исключительно наблюдательный характер, а значит, не может свидетельствовать о том, что удаление тимуса напрямую вызывает рак или другие смертельные заболевания. Однако исследователи обеспокоены своими выводами. Пока мы не узнаем больше, они утверждают, что сохранение тимуса «должно быть клиническим приоритетом», когда это возможно.
Известно, что в детстве тимус играет важнейшую роль в развитии иммунной системы. Когда железа удаляется в раннем возрасте, у пациентов наблюдается долгосрочное снижение уровня Т-клеток, которые являются одним из видов белых кровяных телец, борющихся с микробами и болезнями.
Дети без тимуса также склонны к ослаблению иммунного ответа на вакцины. Однако к моменту полового созревания тимус съёживается и производит гораздо меньше Т-клеток для организма. Кажется, что его можно удалить без непосредственного вреда, а поскольку он расположен перед сердцем, его часто удаляют во время кардиоторакальной операции.
Но хотя некоторым пациентам с раком тимуса или хроническими аутоиммунными заболеваниями, например миастенией гравис, требуется тимэктомия, при которой тимус удаляется хирургическим путём, эта железа не всегда является помехой.
Она даже может быть очень полезной.
Используя данные о пациентах из государственной системы здравоохранения, исследователи из Бостона сравнили результаты пациентов, перенёсших кардиоторакальную операцию: более 6000 человек (контрольная группа), у которых тимус не был удалён, и 1146 человек, у которых тимус был удалён.
Вероятность смерти в течение 5 лет у пациентов, перенёсших тимэктомию, была почти в два раза выше, чем у контрольной группы, даже после учёта пола, возраста, расы, а также наличия рака тимуса, миастении гравис или послеоперационных инфекций.
Пациенты, которым удалили тимус, также в два раза чаще заболевали раком в течение 5 лет после операции.
Более того, этот рак, как правило, был более агрессивным и часто рецидивировал после лечения по сравнению с контрольной группой. «Это указывает на то, что последствия удаления тимуса должны тщательно учитываться при рассмотрении вопроса о тимэктомии», — говорит Скадден.
В микроскоп впервые разглядели биологический процесс на наномасштабе
Исследователи разработали новую микроскопическую технику, позволяющую получать изображения биологических процессов в реальном времени с достаточной детализацией, чтобы увидеть движение белковых комплексов.
Они продемонстрировали этот метод, впервые показав, как кальций откладывается в такой форме, которая может привести к кальцификации артерий и аортального клапана.
«Если вы хотите разглядеть белковые комплексы в таких мелких деталях, вам нужен электронный микроскоп, — говорит Нико Соммердайк, профессор биохимии костей в Медицинском центре Университета Радбоуда в Нидерландах. — Но используемый в нём электронный луч может повредить биологический материал и окружающую жидкость, что нежелательно, если вы хотите наблюдать за естественными процессами в материале в течение длительного времени».
Исследователи смогли уменьшить радиационный ущерб, связанный с этой техникой, известной как жидкофазная электронная микроскопия, путём нанесения защитного слоя графена на образец.
Однако проблемы остались. «Как только вы наносите его [графен], биологический процесс, который вы хотите зафиксировать, начинается немедленно, — объясняет Соммердайк. — И тогда нужно быстро добраться до микроскопа, найти нужное место в ткани и настроить микроскоп. Этот процесс занимает не менее получаса, а иногда к этому времени процесс уже заканчивается». Поэтому Соммердайк и его команда придумали новый метод, позволяющий преодолеть эти ограничения.
При подготовке образца в него добавляется нереактивный флуоресцентный краситель, а затем вокруг него наносится слой графена. Затем образец погружают в жидкий этан, чтобы немедленно заморозить его и остановить все биологические процессы. Благодаря флуоресцентному красителю они могут использовать обычный микроскоп, чтобы определить конкретную область образца, на которую они хотят взглянуть, избегая дальнейшего повреждения, связанного с использованием электронного микроскопа.
Затем материал помещают в электронный микроскоп и дают ему оттаять. Это активизирует биологические процессы, которые затем можно визуализировать без задержки. Исследователи протестировали свой новый метод, запечатлев биологический процесс, который предотвращает кальцификацию в артериях.
