Астрономы из Института ядерной физики Макса Планка и их коллеги обнаружили новый источник гамма-излучения в окрестностях звездного скопления Вестерлунд 1, проливая свет на механизмы ускорения космических лучей и образования гигантских "суперпузырей". С помощью данных с телескопов H.E.S.S. и Fermi, исследователи связали асимметричную структуру гамма-излучения с оттоком вещества из скопления, которое проталкивает частицы за пределы галактического диска. Это открытие подтверждает роль молодых массивных скоплений в транспорт космических лучей, влияя на понимание эволюции галактик.

Звездные скопления играют ключевую роль в жизни галактик, служа местом рождения новых звезд. Часто они содержат массивные звезды — с массой в десятки солнечных — чьи мощные stellarные ветры коллективно создают "суперпузыри": гигантские полости в межзвездной среде, очищенные от газа и пыли. Эти скопления также являются источниками высокоэнергетических частиц — космических лучей, — но изучать их напрямую сложно из-за отклонения заряженных частиц магнитными полями. Вместо этого астрономы фокусируются на гамма-излучении высокой энергии, которое космические лучи генерируют и которое распространяется по прямым линиям.

В Млечном Пути выделяется скопление Вестерлунд 1: ближайшее и самое массивное из известных массивных скоплений, расположенное примерно в 13 000 световых годах от Земли. Оно ярко светится и активно рождает звезды, производя множество космических лучей. Ранние наблюдения с помощью системы телескопов H.E.S.S. подтвердили присутствие тераэлектронвольтного (ТэВ, 10¹² эВ) гамма-излучения вокруг Вестерлунд 1, проявляющегося как кольцеобразная структура. Это излучение связано с ускорением частиц на фронте ударной волны от коллективного ветра звезд. Однако кольцо было асимметричным: с "хвостом" в одном направлении, причины которого оставались загадкой.

Теперь международная команда астрономов во главе с профессором Марианной Лемуан-Гумар из университета Бордо и доктором Ларсом Мурманом из H.E.S.S. collaboration представила новое исследование, опубликованное в журнале Nature Communications. Используя данные космического гамма-телескопа Fermi, чувствительного к гигаэлектронвольтным (ГэВ, 10⁹ эВ) энергиям, ученые обнаружили дополнительный источник гамма-излучения на расстоянии около 320 световых лет от Вестерлунд 1 — именно в направлении хвоста ТэВ-структуры.

"Это гамма-излучение сильно связано с наблюдаемым ТэВ-излучением по пространственным характеристикам и спектрам, что указывает на общее происхождение", — объясняет Лемуан-Гумар, первый автор работы. Дополнительные наблюдения на 21-сантиметровой линии водорода выявили дефицит плотности газа в области нового источника, совпадающий с положением гамма-излучения. Это позволило предположить, что мы наблюдаем отток вещества из скопления, проталкивающий частицы от плоскости галактики и формирующий полость.

Моделирование показывает, что оба типа гамма-излучения возникают от электронов космических лучей, ускоренных на фронте ударной волны вблизи Вестерлунд 1 через процесс обратного комптоновского рассеяния. Высокоэнергетичные электроны испускают ТэВ-излучение рядом со скоплением, теряя энергию быстро. Более низкоэнергетичные электроны перемещаются дальше по потоку, генерируя ГэВ-излучение на большом расстоянии. Однако эти электроны сопровождаются другими компонентами космических лучей — протонами и тяжелыми ядрами.

"Это открытие — первое наблюдательное подтверждение сценария, где суперпузырь вокруг массивного скопления асимметрично расширяется из-за градиента плотности среды, формируя зарождающийся отток", — добавляет Люсия Харер, докторантка в MPIK, разработавшая теоретическую модель.

Ученые предполагают, что такой поток через миллионы лет вырвется за пределы галактического диска, открыв канал для переноса космических лучей в галактическое гало. Этот процесс важен для эволюции галактик, но ранее не имел подтверждений. "Результаты подчеркивают, что потоки частиц могут быть распространены вокруг молодых массивных скоплений", — отмечает Мурман.

Будущие наблюдения с помощью Cherenkov Telescope Array и исследований других скоплений помогут определить, является ли открытие у Вестерлунд 1 уникальным или типичным. Это исследование не только уточняет механизмы звездных скоплений, но и расширяет наше видение космоса.

Когда слышишь про ветряную турбину из дерева сначала кажется, что это шутка. Но в Швеции все есть такая уже есть, и она серьезно конкурирует со стальными. Сделана она из клееного шпона — многослойной древесины, где волокна направлены вдоль друг друга, что делает их прочнее стали на единицу веса.

Зачем вообще понадобились такие инновации. Современным ветрякам нужна высота: чем выше, тем стабильнее ветер и больше выработка энергии. Но огромные стальные башни сложно перевозить и дорого производить. Деревянные башни состоят из модулей, собранных в несколько цилиндров высотой 16–24 метра и по цене они не дороже традиционных стальных.

Первая коммерческая турбина Modvion на деревянной башне уже работает: 150 метров высоты, 2 МВт мощности. Следующей будет версия на 6 МВт — и это одна из крупнейших наземных турбин в Европе.

Больше интересной информации про источники энергии и энергетику в телеграм-канале ЭнергетикУм

Оптическое волокно — основа современного интернета, связи и многих медицинских приборов. Его производство — очень сложный процесс, требующий высочайшей точности на каждом шаге. Даже небольшие отклонения в технологии могут привести к существенному повышению себестоимости готового материала и к тому, что дорогостоящая заготовка окажется непригодной для дальнейшего применения.

Одним из ключевых начальных этапов создания оптоволокна является процесс «жакетирования» кварцевых труб. Это процесс, когда тонкая кварцевая трубка аккуратно нагревается и надевается на производственный стержень. Жакетирование нужно, чтобы создать прочную и толстую заготовку, из которой потом вытягивают тонкое оптическое волокно. Однако оборудование для этого процесса обычно рассчитано на работу с несколькими стандартными размерами трубок. На практике размеры сырья могут немного отличаться от идеала. Так, отсутствие инструкций для разных видов заготовок вынуждает технолога подбирать настройки методами расчета промежуточных значений между несколькими известными установленными режимами. Однако такой подход не работает, потому что процессы тепломассопереноса подчиняются более сложным, нелинейным законам.

Как правило, в такой ситуации специалисту приходится вручную адаптировать все настройки. Чаще всего это делается путем простой корректировки. Например, если диаметр трубки на 2% больше стандартного, то скорость нагревания волокна интуитивно снижают примерно на те же 2%. Однако на процесс жакетирования влияет множество взаимосвязанных факторов, а примерная корректировка одного параметра не может учесть всех аспектов производства. В итоге дорогостоящая заготовка может потерять свои оптические свойства, а процент брака вырастет, увеличивая себестоимость конечного продукта.

Оптимальные режимы работы также часто охраняются компаниями как производственная тайна (ноу-хау). Это приводит к тому, что научно-обоснованных и общедоступных методик расчёта параметров для такого процесса практически не существует. В итоге это создает дефицит знаний, мешает стандартизации отрасли и замедляет общий технологический прогресс.

Ученые Пермского Политеха создали универсальный инженерный инструмент для процесса жакетирования. Он позволит в два раза ускорить обработку заготовок с нестандартными размерами и сократить долю брака в производстве на 75%.

Сначала эксперты проанализировали весь цикл жакетирования, разбив его на ключевые этапы. Они сосредоточились на трех наиболее важных: травление (очистка поверхности), полировка и сплавление трубки со стержнем.

Для каждого этапа производства ученые создали свою виртуальную модель: указали размеры кварцевой трубки, стержня и зазора между ними, задали свойства материалов и прописали, как движется горелка, с какой мощностью она греет, предложили метод расчета температурных полей в кварце.

Далее в созданных цифровых моделях они стали изменять исходные параметры так, как это происходит в реальности: варьировали толщину стенки трубки, её диаметр, скорость движения горелки и множество других факторов. Созданная компьютерная программа для каждого варианта рассчитывала, как будет вести себя система, и будет ли результат соответствовать критериям качества.

Ученые проверили свои модели, используя реальные заводские данные. Они взяли стандартные размеры труб и стержней из промышленного норматива, а также фактические режимы работы горелки с её скоростями и температурами. В расчетах учли также точные свойства материалов кварца и газов из профессиональных баз данных, чтобы убедиться, что виртуальная модель работает с теми же параметрами, что и физический процесс.

— Финальным и самым практическим шагом стало преобразование массива сложных данных в удобный для производства инструмент. На основе выявленных закономерностей мы построили так называемые технологические номограммы. По сути, это набор наглядных инструкций, где отражены измеряемые параметры трубки (например, диаметр и толщина), а также какую скорость движения горелки нужно выставить для таких показателей, — прокомментировала Дарья Владимирова, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Прикладная математика» ПНИПУ.

Для работника на производстве решение сводится к простому и быстрому поиску нужных значений на номограммах. В начале работы он измеряет размеры реальной трубки и, опираясь на созданные при моделировании графики, находит все нужные параметры: с какой скоростью двигать горелку, какую выставить мощность или сколько подать газа. Благодаря готовому инструменту даже для нестандартных трубок можно мгновенно найти верные настройки, не тратя время на ошибки и не рискуя испортить заготовку.

— В результате работа с нестандартными заготовками стала в два раза эффективнее, потому что отпала необходимость в долгом подборе параметров. Также важно, что количество брака на основных этапах производства сократилось на 75%. Это означает, что дорогое сырье теперь расходуется экономнее, а качество готовой продукции стало стабильно высоким. Наша разработка поможет создать общую научную базу для важной отрасли, поскольку раньше такие знания часто были коммерческой тайной, — рассказал Владимир Первадчук, доктор технических наук, заведующий кафедрой «Прикладная математика» ПНИПУ.

Сам подход, который использовали ученые, можно применить и в других сферах. Метод создания точной компьютерной модели сложного процесса, а затем — простых инструкций для работников, подходит для многих высокотехнологичных производств.

Например, его можно использовать для управления плавкой специального стекла, где пузырьки и неоднородности недопустимы. Специалист, измерив температуру и вязкость сплава, мог бы по готовой инструкции сразу определить, как скорректировать режим печи. Точно так же с помощью предложенного инструмента можно будет настраивать химические реакторы для синтеза сложных веществ. По показаниям датчиков о температуре и концентрации компонентов технолог находил бы точные значения для регулировки подачи реагентов.

а) Филлоксера (тля) побеждена полностью. Франция и весь мир восстановили виноградарство, прививая европейские сорта на американские подвои, устойчивые к филлоксере. Сегодня филлоксера существует, но экономический ущерб от неё близок к нулю.

б) Малярийный комар, с 1900 года число смертей от малярии упало с окло 10 млн в год до около 600 тыс. в 2024 году благодаря ДДТ, обработанным сеткам, инсектицидам и генетически модифицированным комарам.

в) Колорадский жук, полностью контролируется в большинстве стран инсектицидами, в органическом земледелии биопрепаратами.

г) Саранча в 2020/2022 годах в Восточной Африке огромные рои были подавлены авиационной обработкой и фунгицидами

д) Клопы-вонючки в Италии и США с 2010-х годов контролируются самурайской осой-паразитоидом, классический биологический метод.

..... алфавита не хватит если перечислять все случаи где Человек в СОСТОЯНИИ уменьшить количество вредных насекомых

2. Не можем увеличить количество полезных

а) Пчёл мы не только сохраняем, но и разводим в промышленных масштабах: в мире порядка 90 млн ульев, из них десятки миллионов перевозят по континентам для опыления (в США ежегодно перевозят до 2,5 млн ульев для миндаля в Калифорнии).

б) Хищные клещи и энтомофаги производятся на биофабриках сотнями тонн в год и используются на миллионах гектаров теплиц и полей.

в) Божьи коровки были специально завезены в 1880-х годах в Калифорнию и за год уничтожили хлопкового червеца, спасли цитрусовую индустрию это первый в истории успешный случай классической биологической борьбы.

3. Маленький червячок пробует вишни раньше владельца

Вишнёвая плодовая муха сегодня полностью контролируется: жёлтыми ловушками с аттрактантами, массовым выпуском стерильных самцов, каолиновыми плёнками, современными инсектицидами. В промышленных садах Швейцарии, Германии, Италии потери от неё составляют 0–3%.

Современные технологии, о которых Фабр не мог мечтать

- CRISPR-редактирование насекомых (уже есть комары Oxitec с летальным геном, стерильные самцы средиземноморской плодовой мухи).

- Феромонные ловушки и мат-станции, нарушающие спаривание на огромных площадях.

- Дроны и спутниковый мониторинг для точечной обработки (вместо коврового опрыскивания).

- RNA-интерференция (спрей с dsRNA, заставляющий вредителей умирать от собственного белка, уже зарегистрирован в США против колорадского жука).

Фабр может и был хорошим учёным своего времени, но жил в эпоху, когда человечество только-только начинало систематическую борьбу с насекомыми. С тех пор мы не просто «мешаем тле и червячкам», мы их практически стёрли с экономической карты в большинстве случаев, когда нам это нужно.

Цитата Фабра это прекрасный пример того, как наука и технологии превращают «невозможное» в рутину за пару поколений. Приводить её как пример для современный реалий, максимально глупо. Это как про эфир (в теже годы жизни Фабра он был научным стандартом) сегодня на серьёзных щах рассуждать.