«Темная энергия» и новые планеты. За что дали нобелевку по физике?
Нобелевскую премию по физике в этом году разделят между Джеймсом Пиблзом — за исследования по физической космологии, и Мишелем Мэйором и Дидье Кело — за открытие экзопланеты, вращающейся вокруг звезды солнечного типа. Физик Максим Лосев объяснил hromadske, что именно исследовали лауреаты и что их открытие означает для человечества.
Что такое «физическая космология» и что именно исследовал Пиблз?
Физическая космология — раздел астрономии, изучающий происхождение Вселенной и то, как она устроена.
Научные работы Пиблза более чем за 20 лет помогли глубже понять структуру Вселенной и спланировать новые научные программы. Его исследования позволили подтвердить теоретические расчеты о природе и развитии Вселенной практическими наблюдениями. В частности, они помогли понять, что во Вселенной всего 4% материи, которую мы можем увидеть. Остальное от нас «скрыто», это так называемые «темная материя» и «темная энергия».
Что такое «темная материя» и «темная энергия»?
Согласно современным теориям, 22% Вселенной — это «темная материя», то есть материя, которую можно зафиксировать с помощью инструментов, имеющихся сейчас в распоряжении ученых.
Также существует и «темная энергия». Это гипотетическая форма энергии, имеющая отрицательное давление и равномерно заполняющая все пространство Вселенной. По расчетам ученых, ее во Вселенной примерно 74%.
Напрямую наблюдать за «темной материей» и «темной энергией» мы не можем, но они имеют гравитационное воздействие на ту материю, которую мы можем видеть.
А почему дали нобелевку Мэйор и Кело? Разве до них никто не открывал экзопланет?
За чисто астрономическое открытие Нобелевскую премию дали впервые.
Ранее находить экзопланеты было сложнее, потому что их поиск, по сути, это поиск точки на фоне очень яркого диска звезды. Наиболее популярный метод — транзитный. Это когда фиксируется изменение яркости звезды при прохождении через ее диск планеты (между звездой и наблюдателем).
С развитием технологий появилась возможность использовать во время такого поиска более чувствительные детекторы.
Мэйор и Кело использовали разработанный ими метод лучевых скоростей. Они фиксировали изменение спектральных характеристик звезды, когда та взаимодействовала с планетой. Когда звезда удаляется от нас, ее спектр смещается в так называемую красную область, когда приближается — в синюю. Это происходит вследствие эффекта Доплера.
Исследование Мэйор и Кело дают больше понимания того, какие процессы происходят в других планетарных системах.
Сколько уже открыто экзопланет и насколько вероятно, что на них существует жизнь?
Открыто уже более четырех тысяч экзопланет, но почти все они находятся в планетарных системах, не похожих на нашу.
Звезда, вокруг которой вращается планета, может быть значительно больше нашей или меньше, или вообще нейтронной. Планеты в подобных системах испытывают мощное радиоактивное облучение, бомбардировку частицами, например, нейтронами. Они могут находиться рядом со звездой или иметь «соседом» горячий газовый гигант, вроде Юпитера. Все это приводит к возникновению условий, которые не способствуют существованию жизни в привычной для нас форме. Также экзопланеты и сами часто являются газовыми гигантами, похожими на Юпитер.
Сейчас открыта лишь небольшая часть от гипотетического общего количества планет. В нашей галактике, например, их может быть более чем 100 млрд. Примерно пятая часть из них может быть похожей на Землю.
Сегодня открыто уже более 200 экзопланет, напоминающих нашу, и на которых могут существовать условия для возникновения жизни.
Что дают эти открытия и меняют ли они современное представление о Вселенной?
Любое фундаментальное открытие или уточнение ранее известных значений помогает нам получить более подробную картину мира. Это как разрешение цифровой фотографии — чем она больше, тем больше деталей мы можем на ней разглядеть.
Например, поиск экзопланет — это поиск мест, потенциально пригодных для перемещения человеческой цивилизации в будущем. Также это дает нам шанс найти планеты, на которых существует жизнь.
Какие еще интересные открытия претендовали на Нобелевскую премию по физике в этом году?
- Квантовая криптография и квантовые вычисления. Это изобретение квантовых компьютеров и скоростной передачи информации с усиленной защитой.
- Сверхпроводящие материалы с относительно высокой рабочей температурой.
- Литий-ионные аккумуляторы (это исследование в итоге получило нобелевку по химии).
Какие интересные и полезные открытия прошлых лет были представлены на Нобелевскую премию?
Можно вспомнить синие светодиоды, томографы, микросхемы, транзисторы. Или, например, случайное открытие микроволнового реликтового излучения на радиотелескопе, в котором возникали проблемы якобы из-за птичьего помета на антенне.