«Зірки-чорні діри», виготовлення печива з пластику, крихітні дрони, що працюють від звуку, та інше.
Астрономи виявили «зірку-чорну діру» — надзвичайно яскравий червоний об’єкт, що існував у ранньому Всесвіті. ирина: стандартна, широка. Посилання: стандартні, помаранчеві.
Реальність така, що завжди бракує часу, аби висвітлити всі цікаві наукові історії, які ми знаходимо. Тому щомісяця ми відзначаємо кілька найкращих історій, які ледь не минули нас увагою. Серпневий список включає відкриття нового небесного об’єкта, який астрономи охрестили «зіркою-чорною дірою»; розщеплення пластику за допомогою мікробів та перетворення його на їстівне печиво; зв’язок китів з ейнштейновою спеціальною теорією відносності; а також те, як квіти авокадо змінюють стать протягом дня, серед інших визначних подій.
Відкриття «зірки-чорної діри»
У 2024 році астрономи, аналізуючи дані космічного телескопа Джеймса Вебба, помітили сотні таємничих маленьких червоних цяток, які, як вважалося, є молодими квазарами. Вони існували, коли Всесвіту було лише кілька сотень мільйонів років. Один такий об’єкт особливо зацікавив вчених: червона цятка, яка була надзвичайно червоною та дуже яскравою, але чиї властивості не відповідали жодному відомому астрофізичному об’єкту. Зараз астрономи дійшли висновку, що ця маленька червона цятка є «зіркою-чорною дірою», названою так тому, що вона має розмір великої зірки, але виробляє набагато більше енергії, ніж це можливо шляхом ядерного синтезу — енергії, порівнянної з тією, що виробляє активна чорна діра.
Вони детально описали цей новий об’єкт у статті, опублікованій у журналі Nature. Спочатку автори вважали, що об’єкт настільки червоний через навколишній пил, але хоча випромінюване світло було надзвичайно яскравим, воно повністю зникало нижче певних довжин хвиль. Це відоме як «Балмерівський розрив» і зазвичай є ознакою зоряної атмосфери. Але це був найглибший розрив, коли-небудь спостеріганий. Крім того, в спектрі не було жодних ознак металів чи будь-яких елементів, окрім водню та гелію.
Автори вирішили провести комп’ютерне моделювання, щоб визначити, що може створювати таку незвичайну комбінацію характеристик. Вони висунули гіпотезу, що червона цятка повинна бути потужним джерелом енергії, оточеним дуже щільним водневим коконом, але єдиним можливим джерелом такої яскравості (у 100 мільярдів разів яскравішим за зірку) могла б бути активна чорна діра, що акреціює. Команда дійшла висновку, що MoM-BH*-1, як вони назвали червону цятку, є зіркою-чорною дірою: масивною центральною чорною дірою (близько 100 сонячних мас), оточеною щільним водневим коконом розміром із нашу Сонячну систему. Астрономи сподіваються, що відкриття зірок-чорних дір — ще двох було ідентифіковано відтоді — допоможе їм розгадати загадку утворення надмасивних чорних дір так швидко після Великого вибуху.
Виготовлення печива з пластикових пляшок
Пластикове забруднення є серйозною екологічною проблемою, і мікроби допомагають вченим вирішувати її різними способами. Вчені з Університету Південного Іллінойсу знайшли спосіб використовувати мікроби для розщеплення поліетилентерефталату (PET), матеріалу, що використовується для виготовлення пластикових пляшок для напоїв, на їстівне печиво, яке, на їхню думку, ідеально підійде для майбутніх астронавтів у далеких космічних місіях, на підводних човнах або в колоніях на Місяці чи Марсі. Вони представили свою роботу на засіданні Американського хімічного товариства в Чикаго.
Професор SIU Лахіру Джаякоді та його колеги припустили, що оскільки пластик є вуглецевмісним, а їжа — вуглецевмісною, то харчові продукти могли б стати зручним ринком для вторинної переробки відходів PET. Вони запрограмували різні види дріжджів для перетворення пластикових молекул на білки, вітаміни та ароматизатори за допомогою запатентованого процесу, який використовує воду та кисень при високій температурі та тиску для розщеплення пластикових пляшок на дрібні шматочки, щоб зробити їх доступнішими для мікробів. Потім мікроби починають перетворювати ці шматочки на білки, жири та кислоти.
Фінальний крок: додавання клітковини, крохмалю та підсолоджувача, а потім екструзія отриманого «тіста» через 3D-принтер для формування маленького печива. Вони назвали своє творіння µBites (мікробіти). Дослідники ще не проводили дегустацій з людьми, але суб’єкти повідомили, що печиво має чудовий запах, і сказали, що з’їли б його, якби, наприклад, опинилися в ситуації з дуже обмеженими харчовими ресурсами. Це не зовсім переконливий відгук, але це початок. І команда вже працює над тим, щоб зробити печиво більш привабливим, з метою випуску його до споживання за кілька років.
Крики китів відлунюють Ейнштейна
Ніхто б не очікував, що крики китів матимуть щось спільне зі спеціальною теорією відносності Альберта Ейнштейна, але, за словами океанолога Джона Шпісбергера, запрошеного науковця Пенсильванського університету, це було б помилкою. Все почалося, коли Шпісбергер працював з комп’ютерною програмою для розрахунку правильної швидкості звуку для криків китів — ключової частини його рівнянь для відстеження китів. Крики китів можуть поширюватися під водою на відстань до 100 кілометрів, що означає, що тварин можна локалізувати, порівнюючи час, коли ці крики досягають приймачів, розташованих уздовж океанського дна.
Але Шпісбергер постійно отримував різні значення швидкості звуку цих криків — від 1000 метрів за секунду до 3000 метрів за секунду. (Стандартна швидкість звуку в морській воді становить близько 1500 метрів за секунду). Океанолог зрозумів, що це не помилка в програмному забезпеченні, а фізичний ефект. Приймачі фіксували як прямий сигнал, так і його відбите ехо, коли кит перебував близько до поверхні, як пояснили Шпісбергер та його колеги у статті, опублікованій у журналі Physical Review E.
Це явище відоме як часова інтерференція, коли найсильніший пік сигналу, здається, прискорюється, іноді здаючись таким, що рухається швидше за світло. Однак закодована інформація все ще підкоряється цьому центральному принципу спеціальної теорії відносності, тому це не є порушенням фізики. Продемонструвавши зв’язок за допомогою моделювання, Шпісбергер зараз працює над записом ефекту в реальних умовах, встановлюючи масив аудіомікрофонів на твердій підлозі з такими ж акустичними параметрами, як і океанське дно.
Кожен комар має тип
Я — одна з нещасливих людей, яких комарі обожнюють; щось у хімії мого тіла непереборне для цих крихітних кровожерливих тварюк. Вчені знають, що комарів приваблює виражена хімія тіла, але виявляється, що кожен вид має свої унікальні вподобання, оскільки вони декодують людський запах по-різному, згідно зі статтею, опублікованою в журналі iScience. Це одного дня може призвести до розробки специфічних для видів репелентів і, сподіваємося, до покращення регіональних стратегій боротьби з поширенням хвороб, що переносяться комарами.
Меттью ДеДженнаро з Міжнародного університету Флориди провів дослідження трьох видів комарів: єгипетського комара (Aedes aegypti), азійського тигрового комара (Aedes albopictus) та південного хатнього комара (Culex quinquefasciatus). Усі три види піддавалися впливу 119 добровольців, які погодилися дозволити себе кусати заради науки. Єгипетські комарі, що харчуються вдень, віддають перевагу чоловікам над жінками. Азійські тигрові комарі, які також харчуються вдень, знаходять непереборними підвищені рівні кетонів та рослинних летких сполук. А південні хатні комарі, що харчуються вночі, вибирали людей на основі індивідуальних мікробіомів — бактерій, грибків та мікробів, що живуть на шкірі. Деякі мікробіоми приваблювали комарів, інші відлякували.
Авокадо змінює стать кілька разів на день
Дещо, над чим варто подумати, коли ви на сніданок їсте тост з авокадо або насолоджуєтеся гуакамоле, приготованим на ваших очах: дерева авокадо є гермафродитами, що означає, що їхні квіти можуть виділяти пилок (діяти як «самці») або приймати пилок (діяти як «самки»). І дерева перемикаються між цими функціями протягом дня. Щоб уникнути самозапилення, приблизно половина всіх дерев авокадо (тип А) запрограмована на відкриття жіночих квітів вранці та чоловічих квітів вдень; інша половина дотримується протилежного шаблону (тип В). Вчені з Каліфорнійського університету в Девісі тепер виявили генетичний механізм цього столітнього містифікатора, згідно зі статтею, опублікованою в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Вчені проаналізували геноми сотень дерев авокадо. Один ген, SDMYB, був ідентифікований як асоційований з тим, чи дотримується дерево а-типового чи в-типового графіка цвітіння. Існують два алелі (альтернативні версії) цього гена, подібні до двох альтернативних статевих хромосом, знайдених у багатьох інших видів, одна з яких домінує, а інша рецесивна. Дерева типу А мають по одній копії кожної версії; дерева типу В мають дві копії рецесивної версії.
Насправді, ті самі дві версії були знайдені у 26 інших споріднених видів дерев, що свідчить про те, що генетичний механізм не обмежується лише деревами авокадо. Це також допоможе фермерам, які вирощують авокадо, оскільки вони тепер можуть перевірити, якого типу дерево є на стадії розсади, і відповідно планувати свої посадки, щоб забезпечити обмін пилком між двома типами дерев протягом дня. Раніше для визначення цього доводилося чекати, поки дерево зацвіте, що могло зайняти від 10 до 15 років після посадки.
Звук може живити крихітні дрони
Ми всі стикалися так званим резонансом Гельмгольца у повсякденному житті. Це гудіння, що виникає, коли дмухаєш у горлечко пляшки, змушуючи повітря, що знаходиться всередині, коливатися вперед-назад. Вчені з Федеральної політехнічної школи Лозанни (EPFL) використали цей ефект для створення крихітних мініатюрних човників та мікролітачків, що працюють від звуку, згідно зі статтею, опублікованою в журналі Science Advances.
Звукові хвилі раніше використовувалися для левітації об’єктів у повітрі, але команда EPFL хотіла перетворити звук на рушійну силу. Вони досягли цього, вбудувавши в свої пристрої невеликі виготовлені порожнини, зроблені з 3D-друкованих пластиків, полімерів, скла та інших поширених матеріалів. Звукові хвилі збуджують повітря в порожнинах, витісняючи коливне повітря для створення тяги.
Команда розробила мініатюрні човники з трьома порожнинами, налаштованими на різні звукові частоти, що дозволило їм керувати човном у певному напрямку, змінюючи частоту звукових хвиль від динаміка. Їхні 3D-друковані мікролітачки також мали три інтегровані порожнини, налаштовані на ультразвукові частоти, здатні генерувати висхідну тягу або аеродинамічну підйомну силу, подібну до вертольота.
Охолодження без електрики
Стандартні холодильники та кондиціонери працюють за циклом Карно, використовуючи компресори, що працюють від електрики, для передачі тепла через холодоагент з камери високого тиску до камери нижчого тиску. Але це не ідеальний підхід, і Альберт Ейнштейн та Лео Сілард, серед інших, намагалися знайти альтернативи; запатентований холодильник Ейнштейна-Сіларда був енергоефективною абсорбційною системою без рухомих частин. Останнім проривом є пружно-калорична система, керована теплом, здатна використовувати відпрацьоване тепло та сонячну енергію для охолодження, згідно зі статтею, опублікованою в журналі Nature Energy.
Пружно-калоричні системи охолодження використовують сплави з пам’яттю форми, які нагріваються при застосуванні механічного навантаження та охолоджуються при його знятті. Такі системи все ще покладаються на актуатори, керовані електрикою, для застосування цього навантаження. Автори статті в Nature Energy знайшли спосіб подолати цю перешкоду, з’єднавши дві надтонкі нікель-титанові плівки. Перша призначена для стискання при нагріванні, перетворюючи теплову енергію на механічну роботу без потреби в електродвигуні. Ця робота потім передається другій плівці та викликає оборотні зміни в кристалічній структурі, генеруючи холод.
Це дозволяє здійснювати твердотільне охолодження, використовуючи відпрацьоване тепло та сонячну енергію. Наразі це лише демонстрація принципової можливості підходу; наступним кроком є з’єднання кількох плівок для збільшення потужності охолодження. Якщо підхід вдасться масштабувати, такі системи ідеально підійдуть для охолодження комп’ютерних процесорів, використовуючи власне відпрацьоване тепло як драйвер, або для охолодження чутливої автомобільної електроніки, використовуючи відпрацьоване тепло від силового агрегату.
Дженніфер Уеллетт
Старша авторка
Дженніфер — старша авторка Ars Technica, яка зосереджується на перетині науки та культури, охоплюючи все — від фізики та суміжних міждисциплінарних тем до її улюблених фільмів та серіалів. Дженніфер живе в Балтиморі зі своїм чоловіком, фізиком Шоном М. Керроллом, та їхніми двома кішками, Аріель та Калібан.
Джерело новини: arstechnica.com