Исследования космоса: загадочный гравитационный фон и история ранней Вселенной

На острие «космической» науки по-прежнему фиксация «Уэббом» большого количества ранних галактик. Внимание также завоевало открытие фона гравитационных волн. И сразу несколько ученых отметили возвращение интереса к Луне. Ранее мы разбирали, зачем, собственно, человечество летит на Луну.

Юрий Ковалев астрофизик, д.ф.-м.н., главный научный сотрудник лаборатории Астрономического центра Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, член-корреспондент РАН, научный сотрудник, институт Радиоастрономии общества Макса Планка

Основным научным прорывом прошлого года в астрофизике я бы назвал обнаружение гравитационного сигнала от двойных сверхмассивных черных дыр с помощью наблюдений с Земли за пульсарами. Пульсары — это очень маленькие звезды, оставшиеся после взрыва сверхновых. Они вращаются, излучая яркий луч света в радиодиапазоне, и на Земле мы можем измерять периодические импульсы этих пульсаров. Фактически, получаем очень стабильные космические часы. А так как эти часы разбросаны по разным местам нашей Галактики, они позволяют измерять распространяющиеся гравитационные волны. Ученым удалось зарегистрировать такой фоновый сигнал, «средний по больнице», проще говоря. То есть — некий усредненный сигнал за много лет со всех направлений. Его наличие говорит о существовании пар очень массивных (миллионы и миллиарды масс солнца) черных дыр. Крайне важный результат, открывающий это захватывающее направление науки для будущих поколений ученых.

Евгений Кравченко к.ф.-м.н., заведующий лаборатории новых методов регистрации ионизирующих излучений Междисциплинарного центра физики элементарных частиц и астрофизики Физического факультета НГУ

Сейчас приходит осознание важности результатов, полученных с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб».

Телескоп показал данные, которые особенно изучаются в этом году — множество очень ранних массивных галактик возрастом несколько сот миллионов лет. То есть возрастом менее одного миллиарда лет. До этого существующая модель развития Вселенной просто не допускала появления галактик в настолько раннем периоде. И некоторые даже пишут, что это чуть ли не противоречит Теории большого взрыва.

Это далеко не так, но тем не менее, подобные исследования говорят о том, что природа, Вселенная вокруг нас устроена гораздо более интересно, чем мы думали. В связи с этим появилось много работ космологов, физиков-теоретиков о том, почему это может происходить. И я жду новые прогнозы, какие новые эффекты в астрофизике нужно искать, чтобы подтвердить одну или другую теорию, чтобы наше понимание развития Вселенной было более правильное, более законченное.

Дмитрий Горбунов д.ф.-м.н., член-корреспондент РАН, главный научный сотрудник Института ядерных исследований РАН

Я бы выделил обнаружение вариации сигнала пульсаров по 15-летним наблюдениям за ними. Вариации можно объяснить влиянием фона гравитационных волн. Исследование свойств вариаций указывает именно на гравитационно-волновую природу. Источник фона еще не определен, в научном сообществе на эту тему развернулась широкая дискуссия. Рассматриваются варианты появления такого фона в специфических процессах в ранней Вселенной. Пульсары можно использовать для навигации в космическом пространстве. Природу вариации надо выяснить в любом случае.

Обнаружение большой популяции очень ранних галактик по наблюдениям телескопа «Джеймс Уэбб» и обнаружение массивных черных дыр в центрах первых галактик обещает сильно изменить представления о ранней Вселенной.

Еще из важных исследований — подтверждение характеристик цефеид, используемых для определения современного темпа расширения Вселенной.

Александр Родин руководитель Лаборатории прикладной инфракрасной спектроскопии МФТИ, д. ф.-м. н., исполнительный директор научно-технического центра мониторинга окружающей среды и экологии МФТИ

Из важнейших событий, наверное, я бы выделил запуск миссии JUICE к Юпитеру. Когда этот проект планировался, обсуждалось участие нашей группы в разработке субмиллиметрового гидрогенного спектрометра, но по разным причинам это не состоялось. Миссия очень важная, интересная, не повторяет предыдущие и, кроме того, это первый межпланетный проект в составе которого прибор с субмиллиметровым диапазоном.

Это очень многообещающая, но очень дорогая и сложная техника. Миссия будет исследовать атмосферу Юпитера, она с очень интересной динамикой, там совершенно по-другому устроена система ветров, чем у нас. Но самое главное — это исследование так называемого крио-вуканизма.

Дело в том, что у Юпитера есть крупные спутники, которые открыл еще Галилей, в частности известный спутник Европа, который содержит под толстым слоем льда океаны. И иногда эта вода через трещины поверхности попадает в окружающее космическое пространство. Именно эту воду аппарат будет наблюдать и сможет сделать выводы о природе таких этих внутренних океанов галилеевых спутников. К ним большой интерес — в первую очередь потому, что все формы жизни, которые мы знаем, так или иначе требуют наличия жидкой воды. И единственная жидкая вода, которая есть в Солнечной системе, кроме как на планете Земля, — вот эти жидкие ледяные мантии у галилеевых спутников Юпитера.

Также совсем недавно было очень интересное исследование о том, что все-таки тяжелые элементы могут синтезироваться в недрах звезд. Раньше считалось, что это происходит только при взрывах сверхновых. По всей видимости, это представление уйдет в прошлое.

Дмитрий Онищенко д.т.н, профессор кафедры Э-2 МГТУ им. Н.Э. Баумана, директор Научно-образовательного центра «Поршневое двигателестроение и спецтехника», научный руководитель Межвузовской студенческой инженерно-технологической корпорации

Исследования космоса позволяют нам погрузиться в тайну образования нашей Вселенной, Галактики и Солнечной системы, расширить физическое и философское понимание окружающего нас мира и перейти на новый уровень сознания и осознанности. К таким открытиям можно отнести, например, обнаружение гамма-всплеска GRB 230307A в результате взрыва килоновой. Гамма-всплеск стал вторым по яркости в истории из когда-либо наблюдавшихся после GRB 221009A. Всплеск стал более, чем в миллион раз ярче, чем вся галактика Млечный Путь. Слияние нейтронных звезд произошло на расстоянии около 120 тысяч световых лет за пределами их галактики.

Не менее интересным открытием из этой области знания можно считать обнаружение на поверхности Луны в лунном грунте запасов водорода. Этот факт позволит получить новые данные для моделирования процессов образования нашей Солнечной системы и позволит более оптимистично отнестись к вопросам освоения спутника нашей планеты.

Анатолий Соловьев д.ф.-м.н., член-корреспондент РАН, директор Геофизического центра РАН

В 2023 году продолжился рост солнечной активности. Сейчас Солнце приближается к максимуму активности в текущем 25-м цикле, начавшемся в декабре 2019 года. 14 декабря на Солнце произошла самая мощная вспышка в году, класса Х2,8. По счастью, это не привело к сильной магнитной буре.

Однако за прошедший год сильные магнитные бури на Земле, вызванные солнечной активностью, были частым явлением. Ноябрьская буря стала причиной интенсивных полярных сияний, которые можно было наблюдать даже в южных регионах. Ожидается, что частота и интенсивность таких событий в текущем и следующим годах будет только возрастать.

Одно из интересных исследований в прошлом году было связано с изучением гипотетических остатков протопланеты Тейи, столкнувшейся с Землей около 4,5 млрд лет назад. Авторами из США, Китая и Великобритании было обнаружено наличие в мантии Земли областей с повышенной плотностью и низкой скоростью сейсмических волн. Эти области имеют значительные размеры — тысячи километров в длину и высоту. Одна из версий происхождения этих областей — столкновение Земли на ранних этапах ее эволюции с крупным телом. Авторы полагают, что такое столкновение могло стать причиной формирования Луны.

Важные космические миссии, запланированные на 2024 год

У Полярной звезды недавно изменилась пульсация — астроном раскрывает загадку

Самые детальные снимки 19 ближайших к нам галактик получены благодаря «Джеймсу Уэббу»

Телескопы обнаружили рекордно далекую черную дыру

Что нового мы узнали о Солнце: 10 важных открытий, сделанных в 2023 году