Экзопланеты и фото черной дыры: топ-8 основных космических достижений десятилетия
Открытие кометы Борисова, запуск летающей рентгеновской обсерватории в космос, нобелевские открытия и бозон Хиггса, снимки черной дыры и другие фундаментальные открытия, которые внесли свою лепту в изучение Вселенной.
Хоть текущее десятилетие и не заканчивается (у него еще впереди целый год), существует магия цифр, из-за которой многие отмечают смену десятилетий именно сейчас. Почему бы не отметить выдающиеся достижения десятилетия?
Первая межзвездная комету 2I/Borisov
Крымский астроном Геннадий Борисов, открыл в этом августе первую в истории межзвездную комету 2I/Borisov. Она родом не из Солнечной системы - об этом говорит необычная траектория. Ее путь больше похож на прямую, чем на эллипс. Сейчас комету можно разглядеть даже из любительского телескопа, но скоро она улетит из Солнечной системы навсегда. Интересно, что Борисов - астроном-любитель, хотя и работает инженером, обслуживающим телескопы в Крымской лаборатории. Это не первый случай, когда столь важные открытия делает любитель, передает Insider.
Обсерватория "Спектр-Рентген-Гамма"
Команда рентгеновской обсерватории "Спектр-Рентген-Гамма", запущенна в космос летом этого года и уже начала поставлять научные данные. Ее миссия - создать карты видимой Вселенной в рентгеновском диапазоне электромагнитного излучения. Это поможет ответить на вопрос, как проходила эволюция скоплений галактик. Проект был задуман еще в 80-х годах прошлого века в Институте космических исследований, но хронически страдал от недофинансирования, урезался и много раз откладывался. Изначально "Спектр-Рентген-Гамма" был чисто российским проектом, потом присоединилась Германия. В итоге один рентгеновский телескоп на борту обсерватории - немецкий, другой - российский.. Несмотря на "долгострой", проект не потерял своей уникальности, и никто больше не может столь хорошо справиться с поставленной задачей: обзор всего неба в диапазоне 0.3-30 кэВ с хорошим угловым разрешением.
Нобелевские лауреаты
Перейдем к мировым достижениям.Здесь было бы непростительным грехом проигнорировать нобелевских лауреатов года Мишеля Майора, Дидье Кело и Джеймса Пиблса. Их премии (фактически это две разных премии) - из серии награждений за прошлые заслуги, что тоже важно, тем более что эти прошлые достижения развернулись во всю мощь именно в последнем десятилетии. Они сделали ярчайшее открытие, для изложения которого достаточно одного рисунка и одного абзаца комментариев к нему. Они открыли первую планету у обыкновенной звезды. И пусть она оказалась чудовищной нечеловеческой планетой - горячим юпитером, открытие привело к последующей революции в изучении планетных систем. Джеймс Пиблс, космолог, получил премию по совокупности работ, касающихся нескольких важных фрагментов общей картины Вселенной.
Съемки окрестностей черной дыры
Впервые людям показали прямое изображение ближайших окрестностей черной дыры - объекта, в реальном существовании которых долго сомневались. Эта картинка, хоть и неказиста, но проста и понятна широким народным массам. Для ее получения потребовался новый прорыв в технике наблюдений.
Здесь для простоты изображена невращающаяся черная дыра, ее радиус - два гравитационных радиуса Rg. Все, что мы видим в реальности, - это излучение вещества, которое стягивается к черной дыре, образуя аккреционный диск. Важно то, что черная дыра линзирует свое изображение, увеличивая его, как показано на рисунке искривленными лучами, что облегчило задачу. Светлое кольцо - это так называемая "фотонная сфера", размытая из-за недостаточного разрешения и увеличенная за счет линзирования. При наблюдении издалека она выглядит ярким кольцом, потому что "притягивает" к себе траектории фотонов. А темный круг и есть поверхность черной дыры.
Гравитационные волны от слияния черных дыр
В текущем десятилетии зарегистрировали гравитационные волны от их слияния. Это еще более фантастическое достижение, чем портрет черной дыры. Такие гравитационные волны - по сути растяжение пространства на относительную величину порядка 10-21: километр растягивается на 1/1000 размера протона. Я Основную роль в регистрации гравитационных волн сыграли американцы с установкой LIGO.
Сейчас число зарегистрированных гравитационно-волновых событий перевалило далеко за полсотни. Там не только черные дыры - там и нейтронные звезды, которые сливаются друг с другом и с черными дырами. Так вот, гравитационные волны от слияния черных дыр - самое прямое доказательство их существования, даже более сильное, чем портрет черной дыры. Гравитационные волны точно так же усиливаются по амплитуде при приближении к слиянию, точно так же растет их частота, потом волны точно так же затухают, как предсказывает общая теория относительности для случая слияния черных дыр, и деваться тут уже некуда.
Прорыв в понимании устройства Вселенной
В этом десятилетии завершилась некая стадия в исследовании Вселенной как целого. Это была долгая эпопея - сначала произошли теоретические прорывы. Именно за активное участие в космологической эпопее был награжден Джон Пиблс. Теоретическая часть истории развернулась в основном в прошлом веке. Потом, в первом десятилетии XXI века в космос полетел микроволновый телескоп WMAP, появились первые точные измерения реликтового излучения, из которых вытаскиваются общие свойства Вселенной.
Потом полетел более совершенный телескоп "Планк", который довел измерения до совершенства, и в космологической эпопее уже в этом десятилетии была поставлена некая точка - не окончательная, но увесистая. В результате мы понимаем историю Вселенной, понимаем, как она устроена, понимаем роль ее несущих конструкций, хотя и не знаем, из чего сделаны две из важнейших - темная материя и темная энергия. В целом произошло триумфальное подтверждение основных теоретических предсказаний, разрешились парадоксы, все встало на свои места. Картина Вселенной не закончена, но она уже состоялась, мы ее уже видим во всем величии и драматизме.
Открытие планет, пригодных для земной жизни
Экзопланеты! Тысячи планет космического телескопа "Кеплер". Увы, "Кеплер" проработал слишком мало, чтобы открыть двойников Земли у двойников Солнца. Но он набрал огромную статистику по планетам с меньшими орбитами, по которой с помощью экстраполяции можно оценить насколько распространены земли, пригодные для жизни. Результат: 20-25% звезд типа Солнца имеют землеподобные планеты в зоне обитаемости. Это значит, что в пределах 20 световых лет есть несколько планет, на которых можно жить.
Бозон Хиггса
На самом деле поле Хиггса (а одноименный бозон - квант возбуждения этого поля) изменило всю Вселенную. Ведь первую микросекунду существования Вселенной его не было, и мир был тривиален и бесплоден - все частицы были безмассовыми. Потом, когда Вселенная чуть остыла, и появилось поле Хиггса, мир стал сложен и плодороден: частицы приобрели массы из-за взаимодействия с этим полем. А дальше на основе массивных частиц смогли образовываться сложные структуры, к которым относимся и мы с вами.
