Рождение черной дыры и растения на Луне. Главное на QWERTY №70
Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал QWERTY, а меня зовут Владимир. Это первый выпуск самых интересных новостей науки в 2019 году, и ключевым словом для большинства тем станет слово "впервые". Да, пока мы слишком долго отдыхали на новогодних праздниках, ученые, как настоящие фанаты своего дела, не дремали. И в этом ролике мы расскажем вам о том, как астрономы впервые увидели рождение черной дыры, как на луне впервые вырастили и даже погубили растение, о том, как аграрии-генетики впервые высадили растение с модифицированной системой фотосинтеза в открытый грунт и о многом и о многом другом. Все подробности будут по ссылкам в описании. Так что поехали!
Бывает, что мы не имеем возможности лицезреть рождение объекта, мы видим его уже готовым, объективно очевидно насчет какого-нибудь старого единичного Эвереста или нашего солнца. Но при всей распространенности черных дыр, астрономы еще никогда не видели момент их рождения. Самих черных дыр наблюдали не единожды по косвенным признакам: блазары, квазары, джеты, даже падение вещества за горизонт событий видели, и конечно же хорошо изучили сверхмассивную черную дыру в центре нашей галактики. И вот ученые заявляют, что впервые зафиксировали момент появления черной дыры. Это классическая схема смерти звезды с последующей трансформацией в черную дыру или в нейтронную звезду, что тоже вероятно.
Летом 2018 года гавайская обсерватория в одной далёкой-далёкой галактике, удаленной от нас на 200 миллионов световых лет, заметила очень яркую вспышку, в 10 раз ярче, чем у сверхновой. Интенсивность излучения возрастала слишком стремительно, а падала в течение долгих нескольких месяцев. Астрономам это показалось очень интересным, и целых 18 телескопов, наземных и космических, были нацелены на тот участок неба. Юмор у астрономов, правда, очень специфический, и вместо говорящего названия, например "разрушитель галактик" или "megadestroyer", вспышку окрестили "COW" - "Корова". Анализ данных во всех спектрах вылился в статью группы ученых, которая скоро должна быть опубликована в Astrophysical Journal. В ней говорится, что характеристики вспышки крайне необычны.
В результате космического катаклизма звезда в последней стадии своего существования сбросила внешнюю оболочку и превратилась в сверхновую, схлопнув своё сверхплотное ядро в компактный объект, на который затем начал падать газ, то есть стала либо нейтронной звездой, либо черной дырой. И в том и в другом случае человечество наблюдает это впервые в реальном времени, как говорят ученые. И ему, то есть человечеству, повезло, что объем сброшенной оболочки невелик, и рентгеновские лучи от компактного объекта в центре могут пробиться сквозь неё к нашим телескопам. Если это так, то мы скоро узнаем просто море нового про эволюцию звезд. А если это не так, и если, как предполагает другая группа ученых в другом журнале, это было падение белого карлика в существовавшую черную дыру, то красивое видео НАСА, ссылку на которое мы оставим в описании, будет правдивым. Но нам будет интересно узнать, кто же из этих двух соперничающих группировок окажется в итоге прав.
Пока мы водили хороводы вокруг елки, Китай творил внеземную историю. Еще в декабре Поднебесная запустила вторую лунную миссию Чанъэ-4, названную в честь богини Луны. А 2 января китайский аппарат прилунился на обратной стороне Естественного спутника Земли. К слову, Луна находится в приливном захвате с Землей. Это так поэтично называется тот факт, что мы всегда видим только одну её сторону. И если на этой светлой стороне поверхность местами ровная и хорошо подходит для прилунения спутников, то темная сторона – сплошь бугристая и неровная.
Но даже это не помешало первому в истории успешному спуску на темное полушарие в кратер Карман. Китайцы не стали терять время зря и уже похвастались видео успешной посадки, а после спуска лунохода Юйту-2 – роскошным панорамным изображением лунной поверхности. Данные передаются через «Цюэцяо», который находится в гравитационно-стабильной точке на лунной орбите. Пять дней Юйту пребывал в гибернации, которая защищала его от воздействия резких температур, а потом приступил к работе.
Китайский проект очень амбициозный. Они рассчитывают убить сразу нескольких нефритовых зайцев: отфотографировать поверхность Луны, изучить состав её грунта и провести низкочастотные радиоастрономические эксперименты. И кое-что ещё, по мелочи. Также на борту Чанъэ находился герметичный контейнер с питательной средой, в которую были помещены семена хлопка, картофеля, рапса и всем известного растения резуховидки Таля. Вдобавок в контейнер поместили личинок плодовой мухи и дрожжевые грибки.
Сначала эксперимент шел успешно – хлопок стал первым растением, проросшим на Луне в условиях пониженной гравитации, радиации и экстремальных температур. Но Лунная ночь темна и полна ужасов, с её наступлением росток хлопчатника погиб. Похоже, что автономный обогреватель в лунном модуле отсутствует, как класс, а значит, вся замкнутая биосистема за две недели может промерзнуть до -180 градусов. Вырастало ли там что-то ещё из перечисленного ранее, китайцами не сообщалось.
В этом году Китай планирует запустить очередную роботизированную миссию на Луну, которая должна будет собрать образцы и вернуться с ними на Землю. Так что теперь обратная сторона Луны может ассоциироваться не только с альбомом Pink Floyd или с трансформерами, но и с китайским хлопчатником.
От привычных нам материй переходим опять к черным дырам, точнее к испускаемому ими излучению. Излучению Хокинга. Еще в 70-х Стивен Хокинг понял, по законам квантовой механики, черные дыры излучают тепло. Да, объекты, от которых из-за огромной гравитации не может ускользнуть даже свет, из-за этой же огромной гравитации меняют свойства вакуума на горизонте событий. Там рождаются пары частиц, одна из которых способна улететь от дыры, при этом уменьшая её гравитационную энергию. Если к дыре нет притока материи в виде пыли, газа или незадачливой мимопроходящей звезды, как белый карлик из первой новости, то дыра просто постепенно испаряется.
Температура излучения Хокинга постепенно увеличивается, начиная примерно со ста- или десятимиллионных долей Кельвина, а в итоге исчезающая черная дыра разогревается до такой степени, что взрывается. Но это, хоть и признанная, но всего лишь теория, которая требует подтверждения в виде эксперимента. И физики постоянно ищут способ его поставить. Хокинг говорил, что он получил бы Нобелевскую премию, если бы такой эксперимент удалось провести.
Вряд ли кто-то сможет подлететь к черной дыре, произвести измерения и вернуться назад. Но можно подогнать под уравнения Хокинга некоторые системы на Земле и создать нечто напоминающее горизонт событий. Было множество вариантов таких систем: водяные волны, конденсаты Бозе-Эйнштейна, лазеры и плазма. Некоторые были успешными, а ко многим были вопросы. На этот раз физики из Израиля и Мексики заявили, что они увидели аналог излучения Хокинга в оптической системе. Правда, излучение было не спонтанным, а стимулированным, то есть полученным в ответ на некое вмешательство в систему.
В прозрачной среде, фотонно-кристаллическом оптоволокне, распространяется импульс света от инфракрасного лазера, и из-за его постоянной скорости мы принимаем этот импульс и за точку отсчета системы. Тогда мы считаем, что со временем движется не импульс, а меняется показатель преломления среды. Если через покоящийся в системе импульс, который на самом деле бежит сквозь прозрачную среду, пропустить когерентные вспомогательные импульсы, то перед основным возникает особая область, работающая как аналог горизонта событий. В ней групповая скорость основного импульса совпадает с групповой скоростью дополнительных вспышек, и сигнал не должен её покидать.
Спектр же импульсов можно измерить. Получается, что спектр дополнительных вспышек после взаимодействия с основным импульсом искажается на определенную величину и совсем не равен сумме спектров изначального и дополнительного импульсов. Ученые считают, что в этом должно быть виновато излучение Хокинга. Зафиксировано, опубликовано. Но к этому эксперименту вопросов не меньше, чем к остальным. Учесть хотя бы то, что для каждой отдельной длины волны импульса в различных вариантах эксперимента существует свой отдельный вариант горизонта событий. Да и нужно договориться, какой именно эффект стоит считать в этом случае излучением Хокинга.
Но зато в оптической системе, если ты видишь фотон, то это фотон, т.е. она наглядна. Несмотря на различия в физике таких систем и черных дыр, их математика схожа, говорят ученые. Поэтому такие эксперименты полезны, и в итоге они помогут нам прийти к правде.
Отказ от прививок становится трендом. Некоторые чересчур впечатлительные обыватели считают, что прививки вредят организму и становятся катализатором некоторых болезней. А бывает так, что вакцины просто недоступны из-за материальных или иных трудностей. Причем не только на уровне отдельной семьи, но и целого государства. Поэтому вовсе не удивительно, что отказ от прививок становится одной из глобальных угроз человечеству по мнению ВОЗ – Всемирной организации здравоохранения.
В списке угроз нового года, помимо впервые попавшего туда отказа от прививок, также числятся: загрязнение воздуха, изменение климата, неинфекционные заболевания типа диабета и рака, устойчивость к антибиотикам и различные инфекционные заболевания типа лихорадки Денге и Эболы. Между тем, вакцинация — это один из самых эффективных способов борьбы с болезнями. Если расширять охват – то можно предотвратить смерть 1,5 млн человек дополнительно к уже ежегодному спасению от преждевременной смерти 2-3 миллионов человек. И это мы уже даже не говорим о сокращении расходов на здравоохранение. Например, в 2017 году с помощью компьютерного моделирования выяснили, что если вакцинация детей от кори в США снизится хотя бы на 5%, то это приведет к троекратному росту случаев болезни и лишним тратам на здравоохранение в размере 2 миллионов долларов.
Благодаря вакцинации многие болезни, от которых веками страдало человечество, та же оспа, канули в небытие. Однако в 2018 году произошел рост количества случаев кори, по правде говоря, не только из-за антипрививочников. И некоторые страны, которые почти искоренили корь на своих территориях, вынуждены опять бороться с болезнью. В Европе только за первые полгода 2018 корью заболели 41 тысяча человек. Это просто новый рекорд. И это только корь. Так что трижды стоит подумать, прежде чем отказываться от прививок.
На сладкое расскажем о мечте любого агрария – возможности увеличивать урожай на ровном месте. Ученые взяли и усовершенствовали фотосинтез растений. Со школьной скамьи мы помним, что фотосинтез – это процесс превращения СО2 и воды, под воздействием света, в органические вещества и кислород. Один из основных ферментов этого процесса, который обеспечивает поступление СО2 из атмосферы в растение, это рибулозобисфосфаткарбоксилаза, или, как говорят "слабаки", Рубиско. Это очень распространенный фермент, но, как оказывается, это не мешает ему совершать ошибки. Часто вместо того, чтобы связывать углекислый газ, он связывает молекулы кислорода, и химические реакции идут абсолютно другим путем. Образуются побочные продукты, которые растению, в общем-то, ни к чему, и их приходится утилизировать. На это тратятся сила и энергия, и получается какой-то совсем антифотосинтез.
Вот по классике ТРИЗ нам бы Рубиско модифицировать, а еще лучше отказаться от него, но ученые не рискнули. Они проанализировали пути утилизации побочных продуктов и поняли, что в цепочке 9 реакций в 3 отделах растения. Но если немного модифицировать его геном и вставить в него гены тыквы и простейших водорослей, то хватит и двух шагов. Вместо фосфата гликолевой кислоты, как побочного продукта, можно получить яблочную кислоту, с которой у растений в общем-то проблем нет.
На практике использовали модифицированный табак, обычное модельное растение. Причем впервые растения с измененной системой утилизации побочных продуктов фотосинтеза высаживались в реальных условиях. Оценить эффективность методики можно по приросту сухой массы растения в сравнении с немодифицированным вариантом. И прирост варьировался от 25% до 40%. Учитывая, что более ранние способы давали около 15% прироста, понятно, что эта фитоинженерия имеет яркие перспективы.
Да, это крупный международный проект, да, на него расходуются средства и государств, и частных компаний, да, никуда не уйти от ГМО, я прям слышу скрежет зубов. Но как-то так вышло, что население Земли не думает сокращаться, а скорее даже наоборот. Ну что ж, а на этом сегодня всё! Большое спасибо вам за просмотр. Если вам было мало, то зацените самые яркие итоги 2018 года, ссылка в описании. Ставьте like этому видео и делитесь им со своими друзьями, и напишите свое мнение в комментариях. Голосовать за самую интересную новость можно в подсказках к этому видео. Не забудьте подписаться на QWERTY здесь на YouTube, в Instagram и Telegram. И до скорых встреч!