Тема 4: Эволюция галактик

1.6.1 Сверхновая звезда Взрыв в зеркале

16 августа 1680 года астроном Джон Флемстид наблюдал взорвавшуюся звезду (сверхновую звезду). Сегодня на этом месте обнаруживается взрывное облако из газа и пыли. Несмотря на то, что это явление произошло более 300 лет назад, международной группе астрономов с помощью хитрой уловки удалось увидеть вспышку того взрыва еще раз. Часть вспышки, высвободившейся в результате взрыва, удалилась от Земли, однако по прошествии более чем 300 лет была отражена от пылевых облаков как от зеркала, сделала крюк и в результате достигла Земли только сейчас. Наблюдая это «световое эхо», астрономы смогли реконструировать причину произошедшего тогда взрыва. Ею послужил взрыв в конце жизни звезды красного гиганта, масса которой превышала массу солнца в 10‒20 раз.

1.5.1. Моделирование взрывов звезд (внизу)

Звезды большой массы завершают свою эволюцию в результате гигантских взрывов, так называемых сверхновых звезд, и в этом случае могут — в течение короткого времени — гореть ярче, чем целая галактика, состоящая из миллиардов звезд. Несмотря на то, что теоретическое исследование сверхновых звезд с помощью компьютерного моделирования ведется уже в течение нескольких десятилетий, происходящие внутри них физические процессы настолько сложны, что до сих пор астрофизикам удалось смоделировать только часть этих процессов. Ученые Института астрофизики им. Макса Планка в Гархинге впервые в трехмерном формате смоделировали полноценный коллапс ядра сверхновой звезды продолжительностью в несколько часов, начиная со вспышки взрыва. Так они смогли ответить на вопрос, каким образом начальные асимметрии, возникающие внутри плотного ядра на самых ранних стадиях взрыва, разворачиваются до неоднородностей, которые можно наблюдать во время взрыва сверхновой звезды.

Таким образом элементы, формирующиеся в звездах и во время взрыва звезд, попадают во Вселенную и «вторично используются» в областях возникновения звезд. Солнце и наша планетная система также возникли из остатков многих предыдущих поколений звезд.

Модуль 02: Материя. Дизайн наномира

Модуль Материя состоит из трех тем, логически структурированных относительно друг друга. Отдельные темы отображают различные этапы исследования материи и материалов. В основе разработки новых материалов лежит исследование структур материи. От строения атомов до строения твердых тел. На сегодняшний день ученые имеют в своем распоряжении большой арсенал различных методов исследований, примеры некоторых из них представлены в секторе Познание материи. Сектор Понимание материи дает представление о свойствах материалов, а также об их зависимости от структуры материалов. В третьем секторе Проектирование материи речь идет о разработке материалов с абсолютно новыми свойствами, а также о создании новых методов изготовления, позволяющих производить материалы, параметры которых индивидуально адаптированы в соответствии с целью цели их применения.

Возможные варианты введения в тему:

Станет ли углевод основой электроники будущего? Как снизить вес стали, сохранив при этом прочностные характеристики на высочайшем уровне? Какой может быть максимальная производительность наших компьютеров и насколько надежно происходит сохранение данных? Как можно ускорить передачу информации или передать электрический ток без потерь? Все эти вопросы изучаются в рамках исследования материи и материалов. Ученые изучают структуру материи, зависимость свойств материалов от их структуры, а также ищут способы разработки новых материалов, параметры которых индивидуально адаптированы в соответствии с целью их применения. При этом важен междисциплинарный подход: над исследованием материалов работают специалисты в области физики, химии, биологии, информатики и технических наук.