Журнал «Компьютерра» N 10 от 13 марта 2007 года

Галактики разделяют на различные типы в соответствии с их формой и внутренней структурой, причем эта классификация довольно сложна. Некоторые галактики содержат большое количество космического газа и пылевых частиц, которые служат сырьем для возникновения новых звезд (в частности, газа много в больших спиральных галактиках, к которым относится и наш Млечный Путь). Межзвездное пространство, напротив, относительно пусто, поэтому процессы звездообразования там почти не идут. Данные звездной статистики показывают, что примерно половина ныне существующих галактик богата газом, а половина - бедна. Однако 6-7 млрд. лет назад, когда Вселенная была вдвое моложе, доля «обезгаженных» галактик не превышала двадцати процентов. Это означает, что должны существовать какие-то физические механизмы, заставляющие галактики терять газ.

Галактики распределены в космосе неоднородно. Одиночные встречаются редко, обычно они объединяются в семейства двух типов: группы и скопления (кластеры). Типичная численность группы составляет полсотни галактик, кластера - несколько тысяч. Фотокамера «Хаббла» сделала очень четкий снимок большого галактического скопления, которому в известном каталоге Абелла присвоен номер 2667 (сейчас этот каталог содержит свыше четырех тысяч таких скоплений). Кластер Abell 2667 уже давно интересует астрономов и астрофизиков, поскольку он очень ярко светит в рентгеновском диапазоне и к тому же сильно отклоняет своим притяжением световые лучи (так называемый эффект гравитационного линзирования; тонкая изогнутая полоска, заметная справа от центра снимка, - это как раз линзированное изображение очень далекой галактики, чей свет на пути к Земле проходит через этот кластер).

Внимание ученых привлекла необычно выглядящая спиральная галактика, расположенная в левом верхнем углу хаббловской фотографии. Она движется через скопление с очень большой скоростью, как минимум три с половиной миллиона километров в час. Пространство внутри скопления содержит много ионизированного газа, нагретого до 10-100 миллионов градусов. Ионы сталкиваются с газом и пылью, которые мчащаяся галактика несет с собой через кластер, и выбивают их во внешнее пространство. В результате галактика теряет свой газ подобно тому, как ядро кометы теряет окружающее его газопылевое облако под ударами частиц солнечного ветра и фотонов солнечного излучения. И со временем галактика-беглянка лишается почти всего своего газа.

Поскольку эта галактика расположена от Земли на расстоянии 3,2 млрд. световых лет, на снимке она видна в том состоянии, в каком находилась три миллиарда двести миллионов лет назад. Специалисты полагают, что процесс «сдувания» ее газа начался за двести миллионов лет до этого момента и в общей сложности занял примерно миллиард лет. Следовательно, эта галактика на самом деле давным-давно превратилась в стянутый тяготением «рой» старых звезд, пространство между которыми практически свободно от пыли и газа. АЛ

Новый тип сканирующего атомно-силового микроскопа удалось разработать международной команде из Японии, Испании и Чехии. Теперь ученые смогут не только точно определить положение отдельных атомов на поверхности образца, но и установить их «личность», выяснив, атомы каких химических элементов где расположены.

С момента своего изобретения в восьмидесятые годы прошлого века сканирующие тончайшей иголкой поверхность образца микроскопы стали мощным инструментом в руках технологов и ученых. С тех пор было предложено множество их вариантов, заточенных под разные приложения. Как правило, для таких микроскопов «прощупать» каждый отдельный атом не составляет труда. Однако атомы разных химических элементов, к сожалению, слишком похожи. И отличить один элемент от другого пока удавалось лишь туннельным микроскопам, и то лишь при температурах, близких к абсолютному нулю. А эти микроскопы, различающие атомы по спектрам туннелирующих с иголки электронов, могут работать только с проводящими материалами. Универсальные, способные иметь дело с любым материалом, атомно-силовые микроскопы отличать разные химические элементы, увы, не умели. Такие микроскопы, как правило, судят об атомном рельефе поверхности по отклонению подпружиненной иголки, кончик которой притягивается или отталкивается от расположенного под ним атома.

В новом варианте динамического атомно-силового микроскопа сканирующую образец алмазную иголку заставляют колебаться. Частота этих колебаний зависит от характера притяжения к ближайшему атому. Вибрирующей иголке удается «почувствовать» силу, действующую на разных расстояниях от атома, включая «близкодействующие» силы химической связи и «дальнодействующую» силу Ван-дер-Ваальса. А этой информации оказывается уже достаточно, чтобы отличить один атом от другого. Правда, при этом надо заранее знать химический состав материала и еще воспользоваться непростой процедурой предварительной калибровки устройства.

В экспериментах при комнатной температуре ученым удалось различить похожие по своим химическим свойствам атомы олова и свинца на подложке из кремния. А поскольку с помощью такой иголки можно еще и перемещать отдельные атомы, теперь у технологов появилась возможность непосредственно встраивать атомы нужных примесей в определенные места наноэлектронного устройства. ГА

Галактион Андреев

Тимофей Бахвалов

Александр Бумагин

Кирилл Галушков

Артем Захаров

Денис Зенкин

Евгений Золотов

Денис Коновальчик

Игорь Куксов

Алексей Левин

Иван Прохоров

Дмитрий Шабанов

Виктор Шепелев

Илья Щуров