Новий тренд? Чому другий рік поспіль дослідження космосу отримують Нобелівську премію

8 жовтня 2020, 20:00
Вы также можете прочесть этот материал на русском языке

Вже другий рік поспіль лауреатами Нобелівської премії з фізики стають дослідники космосу. Чи можна говорити про новий тренд у науці?

Нобелівської премії з астрономії не існує, тому представники цієї науки отримують премію з фізики. Цьогоріч найвищу наукову нагороду з фізики присудили за дослідження чорних дір, а минулого року — за теоретичні дослідження в космології та відкриття екзопланети.

Відео дня

За майже 120 років існування нагороди дослідники космосу отримали її лише 15 разів, при цьому шість — за останні десять років.

Історія «космічної» Нобелівської премії

Якщо проаналізувати історію престижної наукової нагороди, то можна побачити, що «нобелем» відзначили відкриття космічних променів і методики їх реєстрації, позитронів, осциляції нейтрино. Але якщо розглядати суто астрофізичні дослідження, то переважна їх більшість стосується космології.

Першими премію отримали Арно Пензіас та Роберт Вудро Вільсон за відкриття фонового мікрохвильового випромінювання, яке пізніше отримало назву «реліктового». Наукова стаття, що містила результати дослідження, займала лише дві сторінки. Але їх наукова цінність просто фантастична — адже вони містять підтвердження гіпотези про Великий Вибух. Хоч саме відкриття було у 1965 році, автори отримали нагороду у 1978 році.

Наступне космологічне дослідження нобелівський комітет оцінив у 2006 році, в якому відкрили анізотропію цього самого реліктового випромінювання. Це відкриття було здійснено за допомогою місії WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe).

britannica.com
Фото: britannica.com

2011 року Нобелівську премію вручили групі вчених — Солу Перлмуттеру, Браяну Шмідту та Адаму Ріссу — за відкриття прискореного розширення Всесвіту. Своє відкриття вони зробили ще у 1998-му році, досліджуючи Наднові типу Іа. В ті часи ці вчені належали до двох конкуруючих між собою наукових груп. Але окремо їм не вдавалося отримати результат. Вони знайшли в собі мужність об'єднатись, в результаті чого досягли успіху та отримали престижну нагороду.

2019 року премію з фізики розділили автори двох досліджень. Одна частина присуджена Джеймсу Піблсу за теоретичні відкриття в сфері космології, а інша — за відкриття екзопланети, що обертається навколо зірки сонячного типу.

Джеймс Піблс стояв у витоків космології. Разом із Джорджем (Георгієм) Гамовим та Ральфом Альфером вони заклали основи космології. Георгій Гамов — це виходець з України, який відзначився не лише в космології, а й у ядерній фізиці. Альфер та Гамов теоретично передбачили первинний склад Всесвіту і опублікували його у статті «Походження хімічних елементів» («Origin of Chemical Elements») в 1948 році.

У співавтори статті Гамов включив Ганса Бете. Такий собі одеський гумор: вийшло, що прізвища авторів стали співзвучними із першими літерами грецького алфавіту (Альфер, Бете, Гамов). Насправді Бете, який займався ядерною фізикою та був учасником Мангетенського проекту, не мав жодного стосунку до статті, але після цього жарту почав досліджувати зоряний нуклеосинтез… і за свої дослідження отримав у 1967 році Нобелівську премію.

Екзопланети — планети у інших зоряних системах. На противагу зорям, планети значно легші, менші та не випромінюють свого світла, що робить їх пошук дуже важким завданням. Існує кілька способів детектування екзопланет. Один із них — транзитний. Він полягає у реєстрації зміні яскравості зорі, при проходженні планети по її диску.

Інший спосіб — спектральне вимірювання радіальних швидкостей на основі ефекту Допплера. Основна вимога цих методів — чутлива апаратура. Потрібно фіксувати найменші зміни блиску, чи радіальної (вздовж променя зору) швидкості зорі. Далі — статистична обробка даних. За відкриття екзопланети спектральним методом Мішель Майор та Дід'є Кело стали лауреатами Нобелівської премії.

Відкрита ними планета, що отримала назву 51 Пегаса b, була відкрита у 1995 році. Її маса приблизно вдвічі менша за масу Юпітера та знаходиться приблизно в сім разів ближче до свого світила, ніж Меркурій до Сонця.

Нобель за експериментальне підтвердження ЗТВ Ейнштейна

nobelprize.org
Фото: nobelprize.org

Варто пам’ятати, що космологія базується на Загальній теорії відносності (ЗТВ). Її експериментальне підтвердження вчені почали отримувати вже в перші роки після публікації. Наприклад, зсув перигелію Меркурія та відхилення променів світла поблизу Сонця.

Значно пізніше були відкриті інші підтвердження ЗТВ. Мова йде про гравітаційні хвилі. Саме за їх відкриття дали одразу кілька Нобелівських премій. Окрім прямого детектування гравітаційних хвиль обсерваторіями VIRGO та LIGO (Нобелівську премію у 2017 отримали Райнер Вайсс, Баррі Бариш та Кіп Торн), в 1974 році вдалося знайти непряме підтвердження гравітаційних хвиль.

Рассел Гулс та Джеймс Тейлор мали унікальну можливість спостерігати подвійну систему нейтронних зір. Якраз у системі за котрою спостерігали Тейлор та Гулс зменшення періоду обертання нейтронних зір абсолютно точно співпадало із теоретичною кривою, яку давала ЗТВ. Таким чином було отримано непрямий доказ існування гравітаційних хвиль, за що вчені у 1993 році отрималу Нобелівською премією.

Цікаво, що сам засновник ЗТВ Альбер Ейнштейн отримав найвищу наукову нагороду не за свою теорію, а за пояснення явища фотоефекту.

Чорна діра — фаворит премії 2020

Багато вчених передбачали, що цього року Нобелівський комітет оцінить роботу колаборації Event Horizon Telescope, які здійснили фундаментальне відкриття у 2019 році — отримали зображення тіні чорної діри в центрі активної галактики М87. Щодо галузі дослідження прогнози справдилися, проте нагорода дістанеться іншим командам. Її отримають британець Роджер Пенроуз, а також німець Рейнхард Гензель і американка Андреа Гез. Всі вони працювали над дослідженнями чорних дір.

Пенроуз отримає половину нагороду «за відкриття, що утворення чорних дір є надійним прогнозом загальної теорії відносності». Другу половину розділять Генцель і Гец «за відкриття надмасивного компактного об'єкта в центрі нашої галактики». Надмасивна чорна діра — єдине відоме сьогодні тому пояснення.

Роджер Пенроуз розробив неординарні математичні методи для дослідження ЗТВ Альберта Ейнштейна. Він показав, що теорія призводить до утворення чорних дір — монстрів простору-часу, які захоплюють все, що в них потрапляє. Ніщо, навіть світло, не може втекти.

Рейнхард Гензель і Андреа Гез окремо очолювали кожен свою наукову групу астрономів, які з початку 1990-х років зосередили увагу на області в центрі нашої галактики — Чумацького Шляху. Зі зростаючою точністю вони нанесли на карту орбіти найяскравіших зір, розташованих найближче до центру. Обидві групи виявили щось невидиме і важке, що змусило цю групу зірок обертатися навколо себе. Маса цього невидимого об'єкта становить близько чотирьох мільйонів сонячних мас, при цьому він стиснутий до розмірів, що не перевищують Сонячну систему. І лише чорна діра може змусити зорі в центрі Чумацького Шляху обертатися з такими вражаючими швидкостями.

Космос — це тренд?

Як зазначалося, за 120 років існування Нобелівської премії з фізики дослідники космосу отримали нагороду 15 разів. У ХХ ст астрономічні відкриття відзначили шість разів, а у цьому сторіччі - вже девять. Як бачимо інтерес до вивчення космосу сьогодні зростає.

І це пов’язано в першу чергу зі стрімким розвитком технологій та здешевленням доступу у космос, що робить його доступними для широкого кола дослідників. Телескопи на орбіті, роботи на інших планетах і астероїдах, автоматичні міжпланетні станції на краю Сонячної системи — це все інструменти, які дозволяють пізнавати Всесвіт та шукати відповіді на питання про наше походження в ньому.

Дякую за допомогу у підготовці матеріалу Мирославу Кашебі, аспіранту кафедри астрофізики Львівського національного Університету.

poster
Підписатись на щоденну email-розсилку
матеріалів розділу Техно
Розсилка про те як технології змінють світ
Щопонеділка

Приєднуйтесь до нас у соцмережах Facebook, Telegram та Instagram.

Показати ще новини
Радіо НВ
X