Край Будущего

Наше Солнце, как и все звезды, в основном состоит из водорода и гелия. Эти элементы являются самыми распространенными, образовавшимися в ранние моменты существования Вселенной. Однако наша звезда также богата другими элементами, которые астрономы называют металлами: углеродом, азотом, железом, золотом и многими другими. Эти элементы были созданы в результате астрофизических процессов, таких как сверхновые взрывы и столкновения нейтронных звезд.

Пыль давно исчезнувших звезд собралась в молекулярные облака и сформировала новые, более молодые звезды, такие как Солнце, звезды, богатые металлами. Тем не менее, в космосе все еще существуют звезды, не обладающие высоким содержанием металлов. Эти крайне металлические звезды, или EMP, хранят ключи к пониманию происхождения звезд во Вселенной.

Общая модель звезд предполагает, что с каждым последующим поколением количество металлов в звезде увеличивается. Первые звезды были почти полностью из водорода и гелия. Они погибли в результате сверхновых взрывов, и новые звезды образовались из их остатков. Самые массивные из этих звезд вскоре погибли, и цикл продолжился.

Считается, что Солнце является звездой как минимум третьего поколения. Из-за этого проследить происхождение его химического состава довольно сложно. Различные процессы могут создавать металлы. Их химический состав настолько прост, что мы можем рассматривать их как продукт единственного взрыва сверхновой. Другие процессы могли внести небольшую лепту, но в основном эти звезды являются простыми звездами второго поколения.

Это важно, потому что в Вселенной не осталось звезд первого поколения. Без более тяжелых металлов, способствующих увеличению плотности их ядра, предковые звезды должны были иметь массу в сотни солнечных масс, чтобы запустить ядерный синтез. Они жили очень короткие жизни, и поэтому мы знаем о них очень мало.

С помощью EMP мы можем изучить состав первых звезд и лучше понять такие аспекты, как их размер и продолжительность жизни. Однако существует одна проблема: очень трудно отличить «крайне бедную» металлом звезду от «довольно бедной» металлом звезды. Для этого необходимо собрать высококачественные спектры звезды, чтобы действительно увидеть разницу, а это требует времени и ресурсов. Новое исследование создало обзор того, что мы знаем о EMP на данный момент, как способ поощрения дальнейших исследований.

Одним из выводов является то, что в нашей галактике не все EMP находятся в гало Млечного Пути. Большинство звёзд с низким содержанием металлов — это старые красные карлики, и со временем близкие взаимодействия с другими звездами могут привести к их миграции в внешнее гало галактики. Тот факт, что некоторые EMP остаются в диске галактики, указывает на интересные особенности галактической динамики. Существуют даже доказательства того, что некоторые EMP на самом деле довольно молоды. Таким образом, EMP могут опровергнуть некоторые из наших текущих моделей звёздной эволюции.

Еще одной особенностью является то, что соотношения углерода, азота и кислорода в EMP позволяют нам определить массу и возраст звезд первого поколения. Поскольку соотношение элементов, образующихся в звёздном ядре, зависит от его массы, простой состав EMP дает нам четкое представление о первых звездах. С достаточным объемом данных мы могли бы определить такие вещи, как скорость их формирования после Большого взрыва и были ли звезды первого поколения распространены или редки.

Работа также касается более технических аспектов звёздной эволюции и того, как EMP могут помочь нам понять долгосрочную эволюцию галактик. Однако для достижения этой цели нам потребуется собрать гораздо больше данных о EMP.

Ссылка на пост: https://arxiv.org/abs/2504.06335

Приветствую всех энтузиастов науки и технологий! Сегодня я хочу поговорить о настоящем прорыве в области катализа, который мог бы изменить наше представление о сложных реакциях. В центре внимания — реакция дегидрогенизации пропана (PDH), которая стучится в двери высокой науки с просьбой о помощи.

Как вы, возможно, знаете, классическая дегидрогенизация пропана — это высокоэндергетическая реакция. Для ее осуществления требуется температура выше 600 °C. Да-да, именно так! Прямо как вулкан, который извергает энергию, в результате чего возникают колоссальные затраты на электроэнергию, синтерование катализаторов и, о ужас, образование кокса. И это все происходит в кулинарной битве между молекулами!

Группа ученых под руководством профессоров Чжан Тао и Ван Айцин из Даляньского института химической физики и профессора Гао И из Шанхайского института передовых исследований Китаем продемонстрировала, что даже в таких сложных условиях есть выход! В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Nature Chemistry, они разработали новый подход, который использует катализатор на основе меди в виде одиночных атомов (SAC). И знаете что? Все это происходит с применением фото-термо катализа, что позволяет превратить пропан в пропилен при температуре всего 50–80 °C!

Используя SAC Cu1/TiO2, ученые достигли максимальной скорости реакции 1201 μмоль гкат⁻¹ ч⁻¹. Как это получается? Ключевыми игроками в этом театре стали одиночные атомы меди, водяной пар и световое облучение. В ходе фотокаталитического расщепления воды выделяется водород и гидроксильные группы, которые абстрагируют атомы водорода из пропана, создавая пропилен и воду. И что же здорово — вода остается в игре и не расходуется!

Но это еще не все! Исследователи продемонстрировали, что их метод можно расширить на дегидрогенизацию других легких алканов, например, этана и бутана. Более того, инициатором реакции может стать и солнечный свет! Представьте себе: реакция, которая работает на энергии солнца. О, как прекрасен этот мир!

Итак, это открытие не только прокладывает путь к более эффективной дегидрогенизации пропана, но и закладывает основу для проведения высокотемпературных реакций с использованием солнечной энергии. Это замечательное исследование связывает современные достижения в области катализа, экологические технологии и экономию ресурсов.

Дорогие читатели, мы живем в удивительное время, когда наука стучится в наши двери с хорошими новостями, и с каждым новым открытием нам открываются еще более светлые горизонты! Какие мысли у вас по этому поводу?

Подобно Земле, Марс обладал мощным магнитным полем, которое защищало его атмосферу от солнечного ветра. Однако сейчас осталось лишь магнитное отпечаток, и учёных озадачивало, почему он наиболее выражен в южной половине планеты.

Новое исследование Института геофизики Техасского университета (UTIG) может пролить свет на эту аномалию, представляя доказательства того, что магнитное поле охватывало только южную половину Марса. Это ассиметричное магнитное поле соответствует тому отпечатку, который мы наблюдаем сегодня.

Ведущий автор исследования Чи Ян отметил, что одностороннее магнитное поле могло возникнуть, если внутреннее ядро Марса было в жидком состоянии. «При отсутствии твердого внутреннего ядра гораздо легче создавать полушарные магнитные поля», — сказал Ян.

В исследовании, опубликованном в журнале Geophysical Research Letters, учёные использовали компьютерное моделирование, чтобы смоделировать этот сценарий. Ранее большинство исследований основывались на моделях, предполагающих наличие у Марса твердого внутреннего ядра.

Ученые были вдохновлены на моделирование жидкого ядра после открытия, что ядро Марса состоит из более легких элементов, чем ожидалось. Это указывает на то, что оно может находиться в расплавленном состоянии, что, по словам соавтора исследования Сабины Стэнли, могло быть так же 4 миллиарда лет назад.

Чтобы проверить гипотезу, исследователи провели симуляции раннего Марса с жидким ядром. В каждом запуске они увеличивали температуру в северной половине мантии по сравнению с южной. Разница в температуре привела к тому, что тепло, выходящее из ядра, высвобождалось только на южном конце планеты, что обеспечивало генерацию сильного магнитного поля в южном полушарии.

Это открытие предлагает альтернативную теорию к распространенному предположению, что астероидные удары уничтожили свидетельства существования магнитного поля в северном полушарии.

«Марс интересен для изучения, потому что он напоминает Землю и является ближайшей планетой для возможной колонизации», — отметил планетарный исследователь Дуг Хемингуэй.

Газ и пыль, выброшенные умирающей звездой в центре NGC 1514, обрели четкость благодаря данным в среднем инфракрасном диапазоне, полученным с помощью телескопа имени Джеймса Уэбба. Его кольца, видимые исключительно в инфракрасном свете, теперь выглядят как неясные комки, расположенные в запутанных узорах, а сеть более четких отверстий, близких к центральным звездам, демонстрирует, где более быстрые материалы пробились сквозь облака.

Кольца вокруг NGC 1514 были открыты в 2010 году, но теперь телескоп Уэбб позволяет ученым всесторонне исследовать бурную природу этого туманности.

Эта сцена формировалась на протяжении как минимум 4,000 лет и продолжит изменяться на протяжении многих тысячелетий. В центре находятся две звезды, которые в наблюдениях Уэбба выглядят как одно целое, окруженное яркими дифракционными шипами. Звезды следуют по плотной, вытянутой орбите, продолжающейся девять лет, и обвиты дугой пыли, представленной в оранжевом цвете.

Одна из этих звезд, когда-то в несколько раз более массивная, чем наше Солнце, сыграла главную роль в создании этой сцены. После исчерпания внешних слоев звезды осталась лишь её горячая, компактная ядро. Как белый карлик, она испытывала как ускорение, так и ослабление своих ветров, что могло привести к образованию тонких оболочек из захваченного материала.

Наблюдения, проведенные телескопом имени Джеймса Уэбба, показывают, что туманность находится под углом в 60 градусов, что создает иллюзию, будто из банки выливается жидкость. Однако гораздо более вероятно, что NGC 1514 имеет форму песочных часов с отрезанными концами. Обратите внимание на намеки на ее суженную талию в верхнем левом и нижнем правом углах, где пыль окрашена в оранжевый цвет и образует мелкие V-образные формы. В период максимальной потери материала эта звезда могла оказаться в непосредственной близости от своего спутника, что и привело к возникновению этих необычных форм. Вместо того чтобы образовать сферу, это взаимодействие, возможно, привело к образованию колец.

Хотя контуры NGC 1514 наиболее четки, у песочных часов также есть «боковые» стороны, которые являются частью их трехмерной формы. Обратите внимание на тусклые, полупрозрачные оранжевые облака между кольцами, которые придают туманности объем.