Новый тренд? Почему второй год подряд исследования космоса получают Нобелевскую премию

8 октября 2020, 20:00

Уже второй год подряд лауреатами Нобелевской премии по физике становятся исследователи космоса. Можно ли говорить о новом тренде в науке?

Нобелевской премии по астрономии не существует, поэтому представители этой науки получают премию по физике. В этом году самую высокую научную награду по физике присудили за исследование черных дыр, а в прошлом году — за теоретические исследования в космологии и открытие экзопланеты.

Видео дня

За почти 120 лет существования награды исследователи космоса получили ее только 15 раз, при этом шесть — за последние десять лет.

История «космической» Нобелевской премии

Если проанализировать историю престижной научной награды, то можно увидеть, что «нобелем» отметили открытие космических лучей и методики их регистрации, позитронов, осцилляции нейтрино. Но если рассматривать по сути астрофизические исследования, то подавляющее их большинство касается космологии.

Первыми премию получили Арно Пензиас и Роберт Вудро Вильсон за открытие фонового микроволнового излучения, которое позже получило название «реликтового». Научная статья, содержащая результаты исследования, занимала всего две страницы. Но научная ценность просто фантастическая — ведь это подтверждение гипотезы о Большом взрыве. Хотя само открытие было в 1965 году, авторы получили награду в 1978 году.

Следующее космологическое исследование Нобелевский комитет оценил в 2006 году, в котором открыли анизотропию реликтового излучения. Это открытие было сделано с помощью миссии WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe).

britannica.com
Фото: britannica.com

В 2011 году Нобелевскую премию вручили группе ученых — Солу Перлмуттеру, Брайану Шмидту и Адаму Риссу — за открытие ускоренного расширения Вселенной. Свое открытие они сделали еще в 1998-м году, исследуя сверхновые типа Иа. В те времена эти ученые принадлежали к двум конкурирующим между собой научным группам. Но отдельно им не удавалось получить результат. Они нашли в себе мужество объединиться, в результате чего достигли успеха и получили престижную награду.

В 2019 году премию по физике разделили авторы двух исследований. Одна часть присуждена Джеймсу Пиблсу за теоретические открытия в области космологии, а другая — за открытие экзопланеты, вращающейся вокруг звезды солнечного типа.

Джеймс Пиблс стоял у истоков космологии. Вместе с Джорджем (Георгием) Гамовым и Ральфом Альфером они заложили основы космологии. Георгий Гамов — выходец из Украины, отличившийся не только в космологии, но и в ядерной физике. Альфер и Гамов теоретически предсказали первоначальный состав Вселенной и опубликовали его в статье «происхождение химических элементов» («Origin of Chemical Elements») в 1948 году.

В соавторы статьи Гамов включил Ганса Бете. Эдакий одесский юмор: получилось, что фамилии авторов стали созвучны с первыми буквами греческого алфавита (Альфер, Бете, Гамов). На самом деле Бете, который занимался ядерной физикой и был участником Манхеттенского проекта, не имел никакого отношения к статье, но после этой шутки начал исследовать звёздный нуклеосинтез… и за свои исследования получил в 1967 году Нобелевскую премию.

Экзопланеты — планеты в других звездных системах. В противовес звездам, планеты значительно легче, меньше и не излучают своего света, что делает их поиск крайне трудной задачей. Существует несколько способов детектирования экзопланет. Один из них — транзитный. Он состоит в регистрации изменении яркости звезды, при прохождении планеты по ее диску.

Другой способ — спектральное измерение радиальных скоростей на основе эффекта Допплера. Основное требование этих методов — чувствительная аппаратура. Нужно фиксировать малейшие изменения блеска, или радиальной (вдоль луча зрения) скорости звезды. Дальше — статистическая обработка данных. За открытие экзопланеты спектральным методом Мишель Майор и Дидье Кело стали лауреатами Нобелевской премии.

Открытая ими планета, получившая название 51 Пегаса b, была открыта в 1995 году. Ее масса примерно вдвое меньше массы Юпитера и находится примерно в семь раз ближе к своему светилу, чем Меркурий к Солнцу.

Нобель за экспериментальное подтверждение ОТО Эйнштейна

nobelprize.org
Фото: nobelprize.org

Стоит помнить, что космология базируется на Общей теории относительности (ОТО). Ее экспериментальное подтверждение ученые начали получать уже в первые годы после публикации. Например, смещение перигелия Меркурия и отклонение лучей света вблизи Солнца.

Гораздо позже были открыты другие подтверждения ОТО. Речь идет о гравитационных волнах. Именно за их открытия вручили сразу несколько Нобелевских премий. Кроме прямого детектирования гравитационных волн обсерваториями VIRGO и LIGO (Нобелевскую премию в 2017 году получили Райнер Вайсс, Барри Барыш и Кип Торн), в 1974 году удалось найти косвенное подтверждение гравитационных волн.

Рассел Гулс и Джеймс Тейлор имели уникальную возможность наблюдать двойную систему нейтронных звезд. Именно в системе, за которой наблюдали Тейлор и Гулс, уменьшение периода обращения нейтронных звезд совершенно точно совпадало с теоретической кривой, которую выдавала ОТО. Таким образом, получено косвенное доказательство существования гравитационных волн, за что ученые в 1993 году получили Нобелевскую премию.

Любопытно, что сам основатель ОТО Альберт Эйнштейн получил высшую научную награду не за свое теорию, а за объяснение явления фотоэффекта.

Черная дыра — фаворит премии 2020

Многие ученые предполагали, что в этом году Нобелевский комитет оценит работу коллаборации Event Horizon Telescope, совершившей фундаментальное открытие в 2019 году — получили изображение тени черной дыры в центре активной галактики М87. По области исследования прогнозы оправдались, однако награда достанется другим командам. Ее получат британец Роджер Пенроуз, а также немец Рейнхард Гензель и американка Андреа Гез. Все они работали над исследованиями черных дыр.

Пенроуз получит половину награды «за открытие, что образование черных дыр является надежным прогнозом общей теории относительности». Вторую половину разделят Гензель и Гез «за открытие сверхмассивного компактного объекта в центре нашей галактики». Сверхмассивная черная дыра — единственное известное сегодня тому объяснение.

Роджер Пенроуз разработал неординарные математические методы для исследования ОТО Альберта Эйнштейна. Он показал, что теория приводит к образованию черных дыр — монстров пространства-времени, которые захватывают все, что в них попадает. Ничто, даже свет, не может сбежать.

Рейнхард Гензель и Андреа Гез отдельно возглавляли каждый свою научную группу астрономов, которые с начала 1990-х годов сосредоточили внимание на области в центре нашей галактики — на Млечном Пути. С растущей точностью они нанесли на карту орбиты ярких звезд, расположенных ближе к центру. Обе группы обнаружили нечто невидимое и тяжелое, что заставило эту группу звезд вращаться вокруг себя. Масса этого невидимого объекта составляет около четырех миллионов солнечных масс, при этом он сжат до размеров, не превышающих Солнечную систему. И только черная дыра может заставить звезды в центре Млечного Пути вращаться с такими впечатляющими скоростями.

Космос — это тренд?

Как уже упоминалось ранее, за 120 лет существования Нобелевской премии по физике исследователи космоса получили награду 15 раз. В ХХ веке астрономические открытия отметили шесть раз, а в этом веке — уже девять. Как видим, интерес к изучению космоса сегодня растет.

И это связано в первую очередь со стремительным развитием технологий и удешевлением доступа в космос, что делает его доступным для широкого круга исследователей. Телескопы на орбите, роботы на других планетах и астероидах, автоматические межпланетные станции на краю Солнечной системы — это все инструменты, позволяющие познавать Вселенную и искать ответы на вопросы о нашем происхождении в ней.

Спасибо за помощь в подготовке материала Мирославу Кашебе, аспиранту кафедры астрофизики Львовского национального университета.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях Facebook, Telegram и Instagram.

Показать ещё новости
Радіо НВ
X