Техно

Пять инноваций прошлой недели, которые вы могли пропустить (28 сентября-4 октября)

Ученые обнаружили способную поглотить Землю черную дыру, узнали главный секрет кометы Чурюмова-Герасименко, создали пластиковое сердце, научились получать дешевый водород и избавляться от "дня сурка"

Поглотит ли мир черная дыра?

Сразу три космических обсерватории мира практически одновременно зарегистрировали необычное увеличение активности сверхмассивной черной дыры под названием Sagittarius A (Стрелец A), расположенной в центре нашей галактики - Млечного Пути. В настоящее время эта дыра, масса которой в 4 миллиона раз превышает массу Солнца, производит в десять раз больше ярких рентгеновских вспышек, чем это происходило раньше.

Такое открытие сделала международная группа ученых, работающая с телескопом WISE, космической обсерваторией Chandra и телескопом Европейского космического агентства XMM-Newton. Результаты исследований, произведенных в течение последних 15 лет, показали, что обычно черная дыра Sagittarius A производит яркую рентгеновскую вспышку один раз за 10 дней, однако в течение прошлого года их темп участился, и сейчас они происходят каждый день.

Как правило, вспышки возникают от падения в гравитационный колодец черной дыры перегретого газа. Откуда он взялся, пока не известно: природа черных дыр и происходящие с ними процессы пока мало изучены. Предполагается, что резкое увеличение активности черной дыры может быть связано либо с проникновением в нее газа от  проходившего неподалеку облака G2, либо под влиянием солнечного ветра, вырабатываемого огромными звездами неподалеку от черной дыры. Как бы то ни было, ученые не знают, чего ожидать от "Стрельца А" и как он будет вести себя дальше. Соответственно, никто не знает, угрожает ли такая активность расположенной неподалеку от черной дыры Земле.

Комета Чурюмова-Герасименко не одна

Ученые, анализирующие фотографии и данные с зонда Rosetta, обнаружили, как возникла комета 67Р/Чурюмова-Герасименко. Оказывается, она образовалась  в результате склеивания двух древних комет, столкнувшихся друг с другом во времена формирования Солнечной системы. После того как зонд Rosetta проснулась в январе прошлого года и начал сближаться с кометой 67Р, перед глазами ученых предстало неожиданное зрелище - оказалось, что небесное тело было похоже не на шар, а на два шара с соединением посередине. Это открытие породило немало споров - приобрела комета такую форму в результате разрушения ее центральной части или сформировалась из двух автономных небесных тел. В итоге была признана верной теория исследователей из итальянского университета Падуи.

Они выяснили, что недра кометы в каждой ее половинке похожи по своему устройству на многослойные луковицы. Если бы комета представляла единое целое, разделенное на две части в результате разрушения ее центральных регионов, получились бы не целые "луковицы", а их фрагменты и половинки. Поэтому ученые уверены, что комета Чурюмова-Герасименко возникла в результате столкновения и слияния двух небесных тел.

Скорее всего, произошло два столкновения. После первого будущие половинки разлетелись  в стороны, и на поверхности большей из них возникла небольшая горка материи, которая впоследствии стала соединительным мостом между двумя частями кометы. Второе столкновение привело к склеиванию двух "луковиц" Чурюмова-Герасименко и деформации, в результате чего она стала такой, как сейчас. На днях также стало известно, что южный полюс 67Р богат водой.

Сердце в стиле hi-tech

Поскольку донорских сердец критично не хватает, инженеры работают над созданием искусственных. Как правило, все искусственные сердца - прочные жесткие устройства, к которым прикрепляются внешние насосы для имитации сердечной деятельности и перекачки крови. Новая же разработка исследователей из Корнелльского университета - орган из пенопласта, который может перекачивать гораздо больше крови, чем все аналоги.

На создание этой модели ученые вдохновили разработки в сфере мягких роботов. Для создания сердца использовался  пористый пенопласт, в середине которого находится сеть из трубок, через которые проходит воздух. Сверху сердце покрывается твердым пластиком, который выполняет все функции кожи. Орган обладает двумя камерами вместо четырех, однако, подведение к нему воздуха делает его подвижным, кроме того, он качает воду между камерами. Благодаря покрывающему внешнюю сторону твердому пластику, толчки внутри сердца почти незаметны. В будущем исследователи собираются изменить состав пенопласта, чтобы сделать его более прочным, а также упростить движение сквозь него воздуха.

Японцы получили самый дешевый водород

Исследователи из Токийского университета и университета Миядзаки сумели получить водород путем расщепления воды под воздействием солнечного света, причем им удалось достичь эффективности в 24.4%. На сегодня это наилучший результат: предыдущий рекорд принадлежит австралийским исследователям, добившимся в августе этого года КПД 22,4%. Повышения эффективности удалось добиться за счет уменьшения потерь энергии солнечного света и увеличения конверсионный способности фотокаталитических ячеек. Для этого использовалась фокусирующая  солнечная батарея, вырабатывающая для электролиза электричество. Она излучает яркий свет, сфокусированный множеством небольших линз. А усовершенствованная конструкция ячейки обеспечивает минимизацию потерь энергии при ее передаче от фотоэлектрического к электролизному элементу ячейки.

Система, основанная на технологии японских ученых, уже предлагается для массового использования. Хотя фокусирующие солнечные батареи за счет использования сложной оптической системы более дороги, чем обычные солнечные, они гораздо эффективнее (КПД обычных систем - не более 10%) и срок их окупаемости меньше, чем у обычных систем фотоэлектролиза. Ожидается, что стоимость получаемого на такой системе водорода не будет превышать $4 за килограмм, и это порог, определенный американским Министерством энергетики: преодолев его, технология может считаться коммерчески оправданной.

Как выйти из дня сурка

Нейрофизиологи из университета Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе создали необычный гаджет-"переводчик", позволяющий связать центры кратковременной и долговременной памяти в мозге человека и тем самым помочь людям, страдающим от болезни Альцгеймера или загадочного "синдрома дня сурка", то есть, неспособности запоминать новую информацию.

Устройство представляет собой набор из электродов, подключаемых к неповрежденным участкам гиппокампа (центра памяти в мозге) и специальной программы-переводчика. Дело в том, что центры кратковременной и долговременной памяти в мозге человека и других млекопитающих говорят на разных "языках", и обычно им помогает общаться особый регион гиппокампа. Если эта часть мозга повреждается в результате травмы или развития синдрома дня сурка, либо начинает плохо работать в результате болезни, человек теряет способность запоминать новую информацию.

Исследователи научились имитировать работу этих регионов-переводчиков, наблюдая за работой мозга животных и нескольких добровольцев-эпилептиков, в чей гиппокамп были имплантированы электроды на время проведения операции. Используя собранную информацию, нейрофизиологи создали компьютерный алгоритм, который мог осуществлять аналогичные преобразования между типами сигналов. Разработку будут использовать для создания устройств, помогающих людям с болезнью Альцгеймера и синдромом дня сурка вести полноценную жизнь.