Что происходит внутри черных дыр? Что было во время Большого Взрыва? Что такое темная материя? Почему Вселенная расширяется? На эти и многие другие сложнейшие вопросы и пытается ответить астрофизика.
Астрофизика — область науки на стыке астрономии и физики, которая изучает физические процессы в космических масштабах. Сфера действия астрофизиков захватывает воображение, будоражит ум и не обходится без смекалки и интуиции. Именно она расскажет и про Большой взрыв и про темную материю.
Астрофизика — не просто отрасль науки, астрофизиками становятся биологи и химики, астронавты и инженеры. Это сложная смесь лучших умов человечества, которые пытаются ответить на фундаментальные ответы грандиознейшей из структур нашей жизни: нашей Вселенной.
Одним из самых старых и фундаментальных вопросов человечества является вопрос о том, сколько лет существует наша Вселенная. К счастью, развитие науки и технологий позволило исследователям подобраться как никогда близко к истокам известного нам мира: недавно астрономы из Паранальской обсерватории, расположенной высоко в Андах на севере Чили, объявили о новых данных, полученных в ходе измерения реликтового излучения – старейшего теплового излучения нашей Вселенной, открытого в 1965 году и иногда называемого эхом Большого взрыва. Согласно новым данным, возраст Вселенной составляет 13,77 миллиардов лет, плюс-минус 40 миллионов лет. Важность открытия сложно переоценить, ведь точный возраст Вселенной является важным фактором для ученых, пытающихся понять эволюцию и расширение космоса. Более того, возможно, ученые находятся на пороге нового открытия в космологии, которое может изменить наше понимание того, как устроена Вселенная. Рассказываем об одном из важнейших научных открытий и о том, какое отношение к нему имеет обнаружение самой древней галактики во Вселенной.
Вопрос о том, одиноки ли мы во Вселенной не дает покоя представителям рода человеческого на протяжении десятилетий. Каждый раз, вглядываясь в ночное небо, мы надеемся, что кто-то заметит нас и нашему оглушительному одиночеству, наконец, придет конец. Но что, если мы – последние? Что, если все цивилизации, теоретически населяющие Млечный Путь, давным-давно погибли? Каким бы печальным не казался нам подобный вариант развития событий, полностью исключить его мы не сможем. Так, согласно результатам исследования, проведенного сотрудниками Калифорнийского Технологического института, наша Галактика может может быть полна мертвых цивилизаций. Авторы научной работы использовали расширенное уравнение Фрэнка Дрейка, которое определяет шансы существования внеземного разума в Млечном Пути. В общем и целом исследователи пришли к выводу о том, что разумные формы жизни на просторах Вселенной склонны к самоуничтожению. Но почему?
Человечество очаровано космосом. Наши далекие предки, также как и мы с вами сегодня, вглядывались в космический океан в попытках поближе рассмотреть далекие небесные тела. Великие астрономы прошлого использовали звезды чтобы определять время и ориентироваться в навигации, однако начало современной астрономии положил Галилео Галилей, направив телескоп в ночное небо в 1609 году. С тех пор многое изменилось – так, в ХХ веке телескопы превратились в огромные сооружения с большими зеркалами, размещенными в собственных огромных зданиях. Сегодня у нас есть космические телескопы, например Хаббл, а также телескопы, использующие технологии, о которых Галилей и подумать не мог. Технологии сегодня стремительно развиваются, а вместе с ними развивается и астрономия. В конце-концов мы знаем о Вселенной не так много, как нам хотелось бы, а поиски внеземных разумных цивилизаций пока так и не увенчались успехом. Но смогут ли новые телескопы обнаружить жизнь за пределами Земли? Из этой статьи вы узнаете какие телескопы могут раз и навсегда изменить астрономию.
За последнее время произошло немало редких астрономических явлений. И действительно – пройдут сотни лет, прежде чем мы снова сможем увидеть Юпитер и Сатурн так близко друг к другу. Однако есть еще более странные и редкие явления, которые можно наблюдать в ночном небе. Правда, чтобы как следует рассмотреть их, вам понадобится доступ к космическому телескопу NASA Hubble. Как и всегда, этот удивительный инструмент предоставляет абсолютно захватывающие снимки далеких галактик, звезд и планет. На снимке перед вами изображено одно из редчайших астрономических явлений – «кольцо Эйнштейна». На самом деле это – далекая галактика, изгибающаяся через скопление галактик. Причина этого феномена – процесс под названием гравитационное линзирование. Если бы космическое тело, например Солнце, было слишком массивным, то воздействие гравитации было бы настолько сильным, что масса звезды могла бы исказить пространственно-временную ткань и позволить свету искривляться.
Вселенная полна загадок. Возьмем, к примеру, черные дыры – область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть ее не могут не только объекты, движущиеся со скоростью света, но и фотоны самого света. Напомню, что существование этих таинственных объектов впервые было подтверждено в 2017 году после открытия гравитационных волн. А два года спустя, в 2019 году астрономы впервые получили самый настоящий снимок тени черной дыры. Но что еще ученым известно об этих удивительных, массивных объектах? По мнению авторов нового исследования, сверхмассивные черные дыры могут оказаться самыми настоящими «тоннелями», с помощью которых путешественники на космических кораблях теоретически могут путешествовать по бескрайней Вселенной. Примечательно, что новое исследование согласуется с тем, что думал о черных дырах великий физик-теоретик Стивен Хокинг.
Традиционно охота за разумными инопланетными цивилизациями была сосредоточена на радиосигналах, но теперь исследователи намерены искать импульсы света, которые могли бы указывать на присутствие в космическом пространстве инопланетного разума. Четыре телескопа VERITAS, расположенные в обсерватории Китт-Пик в пустыне Сонора в Аризоне, вскоре будут использоваться для поиска разумных инопланетных цивилизаций, а точнее коммуникаций, с помощью которых они могут общаться друг с другом. Отмечу, что охота за разумной жизнью во Вселенной преимущественно сосредоточена на радиосигналах из далеких миров. Но так как мы до сих пор не нашли ответ на вопрос «где все?», сформулированный лауреатом Нобелевской премии Энрико Ферми, астрономы обращаются к более разнообразным типам сигналов, признавая, что на самом деле у нас очень мало идей о том, как по-настоящему чужеродная форма жизни может общаться с собой или с нами.
70 лет назад один из «отцов-основателей» атомной бомбы, лауреат Нобелевской премии по физике Энрико Ферми сформулировал свой знаменитый вопрос: «где все?» Ученый размышлял о необъятности космоса, и слово «все» в его вопросе относилось к инопланетянам. Так как только в наблюдаемой Вселенной примерное количество галактик оценивается в 100-200 миллиардов, кажется очевидным, что разумные цивилизации, способные к развитию радиоастрономии и межзвездных путешествий, должны заселять далекие миры. Но в 1950 году не было никаких свидетельств существования таких цивилизаций. Впрочем, их нет и сегодня – наши радиотелескопы не улавливают голоса из других миров, а вглядываясь в космический океан мы не видим никаких признаков инопланетных технологий. Для разрешения парадокса Ферми было предложено множество гипотез, но все они остаются недоказанными. А в 1990-х годах Робин Хансон сформулировал еще одно возможное объяснение нашего кажущегося одиночества во Вселенной — постулат, получивший название Великий фильтр.
Каждую секунду во Вселенной умирает звезда. Но эти небесные тела не просто полностью исчезают, звезды всегда что-то оставляют после себя. Некоторые звезды вспыхивают сверхновыми, превращаясь в черную дыру или нейтронную звезду, однако большинство звезд становятся белыми карликами – ядрами звезд, которыми они когда-то были. И все же, несмотря на то, что взгляды исследователей в основном были прикованы к сверхновым, результатам нового исследования показали, что белые карлики вносят куда больший вклад в жизнь в космосе, чем считалось ранее. Исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, предполагает, что белые карлики являются основным источником атомов углерода в Млечном Пути – химическом элементе, который, как известно, имеет решающее значение для всей жизни.
Семь миллиардов лет назад, где-то на краю Вселенной, произошло столкновение двух гигантских темных объектов. Это событие проливает свет на невидимый процесс ускоряющегося расширения Вселенной: вибрируя в пространстве-времени две сверхмассивные черные дыры произвели громкий, резко обрывающийся звук. Сигнал длился десятую долю секунды, однако этого оказалось достаточно, чтобы детекторы интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории LIGO и интерферометрической обсерватории VIRGO зафиксировали его. Как пишут авторы новых исследований, короткий сигнал из далекой галактики вызывает много вопросов, особенно в областях, касающихся формирования и эволюции черных дыр. Одна, а возможно обе столкнувшиеся дыры были слишком массивными и не могли образоваться в результате коллапса нейтронных звезд. Более того, слияние породило еще более крупную черную дыру, чья масса в 142 раза превосходит массу Солнца и, согласно стандартным моделям, не должна существовать. Но как такое возможно?
Когда ученые ищут жизнь во Вселенной, они, как правило, обращают внимание на конкретные признаки, в соответсвии с имеющимися данными: в большинстве случаев исследователи ищут подобную Земле планету, которая вращается по орбите в зоне обитаемости родительской звезды; еще одним немаловажным признаком жизни считается наличие на планете воды в жидкой фазе. Но что, если наша Вселенная кишит многообразием форм и видов живых существ, существование которых мы едва ли можем себе представить? Согласно работе, опубликованной в журнале Letters in High Energy Physics некоторые формы жизни существуют в самых негостеприимных местах Земли, а значит вполне могут быть распространенным явлением во Вселенной. Авторы исследования утверждают, что не могут исключить существование процветающих видов живых существ в недрах звезд.