Это умопомрачительное видео — самая большая симуляция Вселенной за всю историю человечества
Суперкомпьютер из Национальной лаборатории Оук-Ридж в США только что провёл крупнейшее на сегодняшний день астрофизическое моделирование Вселенной.
В ноябре 2024 года физики использовали 9 000 вычислительных узлов суперкомпьютера Frontier, чтобы смоделировать объём расширяющейся Вселенной размером более 31 миллиарда кубических мегапарсек.
Результаты проекта, известного как ExaSky, помогут астрофизикам и космологам понять эволюцию и физику Вселенной, в том числе исследовать загадочную природу тёмной материи.
«Во Вселенной есть два компонента: тёмная материя, которая, насколько нам известно, взаимодействует только гравитационно, и обычная, или атомная, материя», — объясняет физик Салман Хабиб из Аргоннской национальной лаборатории (США), возглавлявший работу.
«Поэтому, если мы хотим узнать, чем живёт Вселенная, нам нужно смоделировать обе эти вещи: гравитацию, а также всю остальную физику, включая горячий газ, образование звёзд, чёрных дыр и галактик; так сказать, астрофизическую “кухню”. Такие симуляции мы называем симуляциями космологической гидродинамики».
«Если бы мы смоделировали большой кусок Вселенной, наблюдаемый одним из крупных телескопов, например обсерваторией Рубин в Чили, то речь шла бы об огромных отрезках времени — миллиардах лет расширения», — говорит Хабиб. «До недавнего времени мы даже не могли себе представить, что сможем провести такое масштабное моделирование, разве что в приближении, учитывающем только гравитацию».
Потребовались годы совершенствования алгоритмов, математики и аппаратного/гибридного ускоренного космологического кода, необходимого для запуска симуляции ExaSky.
«Уэбб» выдал новое фантастическое изображение галактики Сомбреро
NGC 4594 — необычная галактика. Она была открыта в 1781 году Пьером Мешеном и привлекает внимание симметричным кольцом пыли, опоясывающим видимый ореол галактики. На снимках галактики, сделанных в 2003 году, это пылевое кольцо видно в деталях: оно почти напоминает край большой шляпы. Поэтому вполне понятно, почему NGC 4594 больше известна как галактика Сомбреро. Теперь космический телескоп Джеймса Уэбба сделал удивительно чёткое изображение галактики, и оно открывает некоторые интересные сюрпризы.
Хотя вид галактики Сомбреро, полученный Хабблом, потрясающий, он ограничен пределами оптического спектра. На снимке Хаббла толстое пылевое кольцо заслоняет все звёзды, которые могут формироваться внутри него, а блеск активной чёрной дыры в центре галактики затмевает любые детали в центре галактики. Учитывая то, что мы знаем о галактиках и звездообразовании, было сделано предположение, что пылевое кольцо может скрывать звёздные ясли, где рождаются новые звёзды. А в центральной части галактики, вероятно, находится скопление звёзд, подобное тем, что есть в других галактиках.
Изображение JWST показывает совсем другую историю. Это конкретное изображение было получено прибором Уэбба в среднем инфракрасном диапазоне (MIRI), который может проникать сквозь большую часть пыли галактики. На нём видны сгустки тёплого молекулярного газа в пределах края галактики, но на удивление мало молодых звёзд. Похоже, что пылевое кольцо не является значительным источником звёздообразования. Изображение также раскрывает центральную область галактики. Вместо ореола звёзд, окружающего чёрную дыру, здесь находится плоский диск. Хотя центральная чёрная дыра активна, она является галактическим ядром с низкой светимостью, что опять же удивительно, учитывая, что она производит струи плазмы, как более активные галактические ядра.
Другие изображения галактики Сомбреро можно найти на сайте космического телескопа.
На космической станции проверяяют эффективность самовосстанавливающейся квантовой технологии
Экспериментальная лаборатория Materials ISS, установленная на внешней стороне Международной космической станции, позволяет исследователям проверять эффективность и долговечность материалов и устройств. Для этого интересующие их предметы подвергаются воздействию всех суровых свойств космической среды, включая радиацию, высокореактивный атомарный кислород, микрогравитацию и экстремальные температуры.
В настоящее время на платформе находится один из комплектов MISSE-20-Commercial, в котором проводятся 12 экспериментов различных исследовательских групп. Среди экспериментов MISSE-20-Commercial — Space Entanglement and Annealing Quantum Experiment (SEAQUE), в котором проверяются две технологии, способные продвинуть вперёд область квантовых коммуникаций. Первая технология — это новый метод передачи квантовых данных. Этот метод может создать масштабируемую квантовую информационную сеть и послужить основой для квантовых облачных вычислений — технологии, которая обещает работать в миллионы раз быстрее обычных компьютеров. SEAQUE также проверит технологию «самовосстановления» своих чувствительных детекторов от радиационного повреждения с помощью лазерного отжига, что продлит срок службы этих квантовых инструментов в космической среде.
Автоматическая межпланетная станция НАСА «Europa Clipper» прошла уже миллионы километров и вводит в строй свои приборы
Космический аппарат НАСА Europa Clipper, стартовавший 14 октября к спутнику Юпитера Европе, уже находится на расстоянии 20 миллионов километров от Земли. Два научных прибора развернули аппаратуру, которая будет работать в течение следующего десятилетия — во время полёта к Юпитеру и всей основной миссии.
Тяжёлая ракета SpaceX Falcon Heavy вывела его на орбиту подальше от земного притяжения, и теперь космический аппарат движется со скоростью 35 километров в секунду относительно Солнца.
Europa Clipper — самый большой космический аппарат, который НАСА когда-либо разрабатывало для планетарной миссии. Он преодолеет 2,9 миллиарда километров, чтобы прибыть к Юпитеру в 2030 году, а в 2031 году начнёт серию из 49 пролётов, используя набор инструментов для сбора данных, которые позволят учёным определить, есть ли на ледяном спутнике или в его внутреннем океане условия, необходимые для жизни.
На данный момент команды миссии получают от космического аппарата исключительно инженерные данные (научные появятся позже), рассказывающие о том, как работает аппаратура. Всё выглядит хорошо. У команды есть контрольный список действий, которые необходимо предпринять по мере углубления в космос.
Вскоре после запуска космический аппарат развернул свои массивные солнечные батареи длиной с баскетбольную площадку. Следующей в списке была штанга магнитометра, которая разматывалась из канистры, установленной на корпусе космического аппарата, и простиралась на целых 8,5 м.
После магнитометра космический аппарат развернул несколько антенн для радарного прибора. Четыре высокочастотные антенны, вытянутые поперёк солнечных батарей, образуют два длинных столба длиной 17,6 м каждый. Восемь прямоугольных очень высокочастотных антенн длиной 2,76 м также были развёрнуты — по две на двух солнечных батареях.
Учёные обнаружили электроны космических лучей с самой высокой энергией за всю историю наблюдений
После более чем десяти лет тщательного сбора данных учёные из обсерватории H.E.S.S., которая расшифровывается как «High Energy Stereoscopic System» и расположена в Намибии, сделали революционное открытие. Они обнаружили самые энергичные космические электроны из когда-либо наблюдавшихся, что открывает новые возможности в нашем понимании Вселенной.
«Космические лучи — это загадка столетней давности, — рассказал Матье де Науруа, исследователь из Национального центра научных исследований Франции и заместитель директора коллаборации H.E.S.S..
Впервые космические лучи были обнаружены в 1912 году австрийским физиком Виктором Гессом после серии подъёмов на воздушном шаре с целью изучения ионизирующего излучения, которое впервые было зафиксировано на электроскопе. Однако, поднявшись на высоту 5300 метров, Гесс обнаружил естественный источник высокоэнергетических частиц из космоса. Сегодня мы называем эти частицы космическими лучами.
Теперь учёные H.E.S.S. взволнованы тем, что им удалось обнаружить электроны и позитроны с самой высокой на сегодняшний день энергией, составляющие один из компонентов высокоэнергетических космических лучей.
Самое интересное, что, поскольку электроны с такой энергией быстро теряют энергию, команда считает, что они должны исходить из относительно близких к нам мест. «В окрестностях нашей Солнечной системы есть очень эффективные космические ускорители электронов», — говорит де Науруа. «В радиусе нескольких сотен световых лет находится множество звёзд, причём ближайшие из них, как правило, расположены в паре световых лет от Земли. Поэтому мы также ожидаем, что в этом регионе есть несколько «мёртвых звёзд», таких как пульсары или остатки сверхновых, которые могут быть источниками этих электронов».
