Снова наступило время Нобелевских премий (кажется, что это всегда происходит так быстро), и были объявлены лауреаты Нобелевских премий по медицине и физике. Премия по физике присуждается трем астрономам – Джеймсу Пиблзу, Мишелю Майору и Дидье Келозу – за вклад в наше понимание Вселенной и нашего места в ней.
Это более абстрактная тема для Нобелевской премии, чем многие другие, и первый лауреат, Джеймс Пиблз, был отмечен за совместные исследования на протяжении всей жизни, а не за какое-либо конкретное открытие. Мне это нравится.
Пиблз был одним из космологов, предсказавших существование космического микроволнового фонового излучения (CMB). Это остаточное излучение Большого взрыва в начале нашей Вселенной. Его существование было подтверждено в 1964 году астрономами Робертом Уилсоном и Арно Пензиасом. Трудно переоценить значение этого предсказания и последующего подтверждения для космологии и нашего понимания Вселенной.
Полезность реликтового излучения выходит за рамки подтверждения теории Большого взрыва. Как следует из названия, в настоящее время это фоновая температура, или свечение, всей Вселенной. Это оказалось весьма полезным инструментом для изучения истории и структуры Вселенной. Кажется, что все в космическом масштабе оставляет свои отпечатки в реликтовом излучении. Это всегда лучшее открытие, и я заметил одно, которое привлекает внимание Нобелевского комитета, – открытия, которые открывают целые области для последующих исследований.
Спутник НАСА COBE (Cosmic Background Explorer) проводит важные исследования истории и структуры Вселенной, изучая реликтовое излучение. Например:
Впервые было обнаружено, что реликтовому излучению присуща “анизотропия” на уровне одной доли на 100 000. Эти крошечные вариации интенсивности реликтового излучения по всему небу показывают, как распределялись материя и энергия, когда Вселенная была еще очень молода. Позже, в результате процесса, который до сих пор плохо изучен, ранние структуры, обнаруженные с помощью DMR, превратились в галактики, скопления галактик и крупномасштабную структуру, которую мы наблюдаем во Вселенной сегодня.
Пиблз также внес вклад в открытие темной материи и темной энергии. Вместе они составляют 95% вещества и энергии нашей Вселенной. Теория темной материи была впервые предложена в 1922 году, но до 1980 года не считалась общепринятой как необходимая. Мы до сих пор не знаем, из чего состоит эта материя. Темная энергия была открыта в 1998 году на основе измерений расширения Вселенной, которое, как было установлено, ускоряется.
Два других победителя разделили приз за открытие первой экзопланеты вокруг звезды главной последовательности – Мишель Майор и Дидье Келоз в 1995 году открыли 51 Пегаса b, газовый гигант, вращающийся вокруг звезды, удаленной на 50 световых лет. Они сделали открытие, используя метод определения лучевой скорости, который позволяет выявить регулярные колебания родительской звезды, вызванные гравитационным притяжением планеты, вращающейся по орбите. Это была не первая обнаруженная экзопланета. Предыдущие планеты были обнаружены вокруг пульсаров. Но это было первое вращение вокруг звезды главной последовательности (подобной нашему собственному солнцу), открывающее возможность существования многочисленных экзопланет по всей Вселенной, включая те, на которых потенциально может существовать жизнь.
Эта планета, 51 Пегаса b, известна как горячий Юпитер – газовый гигант, вращающийся очень близко к своей звезде, в данном случае на расстоянии одной десятой от Меркурия до нашего Солнца. Многие из первых обнаруженных экзопланет были горячими Юпитерами, потому что у них высокая гравитация, поэтому колебание больше, и они находятся близко, что означает, что у них короткие периоды (менее 10 дней). Кроме того, если используется транзитный метод – падение яркости из-за того, что планета движется между звездой и Землей, то падение освещенности будет большим, потому что планета большая. По мере того, как экзопланеты становятся все меньше и удаляются от своей родительской звезды, их становится все труднее обнаружить.
Это привело к тому, что на ранних этапах исследования экзопланет предпочтение отдавалось горячим Юпитерам. Однако, учитывая, что в настоящее время открыто много тысяч планет, у нас есть больший объем выборки. По текущим оценкам, около 1,2% звезд главной последовательности имеют горячие Юпитеры вокруг себя. Это имеет важные последствия для эволюции звездных систем. Считается, что горячие Юпитеры образуются вдали от своих звезд, а затем мигрируют из-за гравитационного воздействия. На своем пути они вытесняют из системы все внутренние каменистые планеты (те, которые больше всего похожи на Землю). Они оставляют после себя разрушенную планетную систему. Итак, если вас интересуют перспективы существования жизни во Вселенной, то то, что горячие Юпитеры относительно редки, – это хорошо.
Мэр и Келоз были отмечены Нобелевским комитетом за то влияние, которое их открытие оказало на наше представление о нашем собственном месте во Вселенной (связав его с работой Пиблза). Я действительно думаю, что многие люди (и я, конечно, тоже) ожидали, что наша солнечная система типична и что у большинства звезд есть планетные системы, чем-то похожие на нашу собственную. Я не думаю, что открытие того, что вокруг других звезд на самом деле существует множество экзопланет, было шокирующим или по-настоящему изменило наши представления о Вселенной. Но одно дело подозревать, что Вселенная такова, и совсем другое – узнать об этом на основании убедительных научных данных.
Как всегда, приятно иметь возможность отметить науку и открытия такой престижной премией.
