Двенадцать крупнейших событий 2016; года в; физике и; астрономии

Двенадцать крупнейших событий 2016 года в физике и астрономии

Событие № 1 — это, без сомнения, экспериментальное обнаружение гравитационных волн, предсказанных эйнштейновской Общей теорией относительности (ОТО). Само открытие произошло 14 сентября 2015 года, но официально исследователи объявили о нём 11 февраля 2016-го (см. «Наука и жизнь» № 3, 2016 г.). Принятый сигнал соответствовал модели, теоретически рассчитанной для слияния двух чёрных дыр массами 29 и 36 масс Солнца. Второй раз гравитационные волны, возникшие при слиянии менее массивных чёрных дыр — 14,2 и 7,5 масс Солнца, — зарегистрировали 26 декабря 2015 года, сообщение о них появилось 15 июня 2016 года. Полученные данные стали весомым аргументом в пользу не только ОТО, но и существования чёрных дыр, также предсказанного этой теорией.

Численное моделирование гравитационных волн от сближающихся чёрных дыр. Иллюстрация: LIGO / T. Pyle или Henze / NASA

Зарегистрировал гравитационные волны уникальный лазерный интерферометр LIGO, в создании которого участвовали более 90 научных организаций из 16 стран, в том числе и из России. Исследователи полагают, что LIGO станет эффективным инструментом новой гравитационно-волновой астрономии, которая позволит узнать много нового о Вселенной: о ранних этапах её развития, о тёмной материи, о тех областях, где нарушается Общая теория относительности.

Золотое зеркало Уэбба

Золотое зеркало нового телескопа — прорыв в космической отрасли. Размер зеркала равен 6,5 метра (у Хаббла — 2,4 метра). Поскольку общие размеры зеркала не позволили бы разместить его в ракете-носителе, разработчики телескопа решили сделать зеркало из сегментов, которые раздвинутся на орбите. Размер каждого из 18 шестигранных сегментов составляет 1,32 метра от ребра до ребра, масса зеркала в каждом сегменте — 20 кг, а масса всего сегмента в сборе (вместе с оборудованием) равна 40 кг.

Размеры зеркала нового телескопа

В данном случае размер действительно имеет значение. Представьте себе зеркало телескопа как ведро для сбора света. Чем больше света вы сможете собрать в этом ведре, тем более тусклые и удаленные от нас объекты вы сможете разглядеть. Кроме того, лицевая сторона зеркала покрыта тонким слоем золота. Этот металл выбрали из-за способности эффективно отражать инфракрасное излучение с длиной волны от 0,6 до 28,5 микрометра (мы ощущаем его как тепло). Это необходимо для изучения малых тел, например, экзопланет. Общая масса покрытия составляет 48,25 грамма.

Высочайшая чувствительность — очень важное качество нового космического телескопа. Вспомните одну из самых известных фотографий Хаббла: Hubble Deep Field. Это изображение участка неба, полученное с очень длительной экспозицией. В 1995 году учёные установили Хаббл так, чтобы он был сфокусирован на крошечный кусочек неба (размером с булавочную головку, которую держат на расстоянии вытянутой руки) и улавливал как можно больше света на этом участке. Полученные результаты взбудоражили умы всех, кто так или иначе связан с космосом. Хаббл обнаружил тысячи галактик на этом крошечном участке.

Тот самый снимок

Эти фотографии показывают, что Уэбб можно использовать в качестве машины времени. В астрономии чем дальше объекты, тем они старше (потому что свету требуется очень много времени, чтобы добраться до Земли). Это означает, что “Глубокое Поле” — это не просто фотография космоса: она содержит историю нашей Вселенной. Галактики на этом изображении кажутся нам такими, какими они были миллиарды лет назад.

Посмотрите на изображение ниже. Это два изображения Столпов Творения. Слева находится снимок, сделанный Хабблом. Справа показано, как это выглядит в инфракрасном диапазоне, что ближе к тому, что покажет Уэбб.

Колоссальная разница! Именно поэтому учёные мечтают заглянуть во Вселенную во времена ближе к Большому взрыву. Ведь с помощью Хаббла астрономы рассмотрели галактику, свет от которой шёл 13,4 миллиарда лет, а сама она находится гораздо дальше, примерно в 45 млрд лет от Земли. То есть этот свет появился через 400 миллионов лет после Большого взрыва, ознаменовавшего рождение Вселенной! А с помощью Уэбба удастся заглянуть дальше.

Новый аппарат получился очень большим. Если Хаббл был размером со школьный автобус, то Уэбб не меньше теннисного корта.

Сравнение зеркала телескопа Уэбба и телескопа Хаббла с человеком