Важные астрофизические открытия последнего десятилетия

Миллионы новых научных исследований публикуются каждый год, проливая свет на всё: от эволюции звёзд до продолжающегося изменения климата. И в связи с тем, что каждый год публикуется так много результатов исследований, может быть трудно определить, что действительно значимо, а что просто интересно, но незначительно.

И только с вершины десятилетия можно оглянуться назад и обратить внимание на некоторые из наиболее важных исследований, которые зачастую выражаются в многочисленных выводах и ведут к истинному развитию знаний.

Исследования космоса. Чёрные дыры

Когда Альберт Эйнштейн впервые опубликовал общую теорию относительности в 1915 году, он, вероятно, не мог предположить, что через 100 лет астрономы проверят предсказания теории с помощью некоторых из самых совершенных инструментов. И теория выдержит каждое испытание.

Общая теория относительности описывает Вселенную как континуум пространства-времени, искривлённый большими массами. И именно эта деформация вызывает гравитацию, а не внутреннее свойство массы, как думал Исаак Ньютон.

Одним из предположений, исходящих из этой модели, является то, что ускорение некоторых массивных тел может вызвать «рябь» в пространстве-времени или распространение гравитационных волн. При достаточно большой массе, такой как у чёрной дыры или нейтронной звезды, эти пульсации могут даже быть обнаружены астрономами на Земле.

В сентябре 2015 года благодаря совместному использованию возможностей лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории LIGO и франко-итальянского детектора гравитационных волн Virgo впервые обнаружили гравитационные волны, распространяющиеся от пары сливающихся чёрных дыр на расстоянии около 1,3 миллиарда световых лет.

С тех пор два прибора обнаружили несколько дополнительных гравитационных волн, в том числе одну из двух сливающихся нейтронных звезд.

Другое предсказание общей теории относительности, которое сам Эйнштейн подвергал сомнению, - это существование в принципе чёрных дыр, то есть точек гравитационного коллапса в пространстве с бесконечной плотностью и бесконечно малым объёмом. Эти объекты поглощают всю материю и свет, которые оказываются вблизи, создавая вихрь перегретого материала, падающий в чёрную дыру.

В 2017 году в рамках сотрудничества Event Horizon Telescope - сети связанных радиотелескопов по всему миру - были проведены наблюдения, которые впоследствии позволили получить первое изображение окружающей среды вокруг чёрной дыры, выпущенное в апреле 2019 года.

 Раскрытие тайн других миров

Космические корабли и телескопы за последнее десятилетие предоставили огромное количество информации о мирах за пределами нашего собственного.

В 2015 году зонд «Новые горизонты» совершил проход возле Плутона, сделав первые близкие наблюдения за карликовой планетой и её естественными спутниками.

Космический корабль открыл удивительно динамичный и активный мир, ледяные горы которого достигают почти 20 000 футов, а сдвигающиеся равнины возрастом не более 10 миллионов лет - это означает, что геология планеты постоянно меняется.

Тот факт, что Плутон, который в среднем находится в 3,7 миллиардах миль от Солнца (примерно в 40 раз больше расстояния от Земли), настолько геологически активен, даёт возможность предположить, что даже холодные, далёкие миры могут получать достаточно энергии для обогрева своих просторов и, возможно, скрывают подземную жидкую воду или даже жизнь.

Чуть ближе к Земле космический корабль Кассини вращался вокруг Сатурна в течение 13 лет, завершив свою миссию в сентябре 2017 года, когда НАСА преднамеренно погрузило его в атмосферу Сатурна, чтобы он сгорел, а не продолжал вращаться вокруг планеты, когда исчерпал свое топливо.

Во время своей миссии Кассини обнаружил процессы, которые питают кольца Сатурна, наблюдал глобальный шторм, окружающий газового гиганта, нанёс на карту большую луну Титан и нашёл некоторые компоненты для жизни в перьях ледяного материала, извергающегося из водянистой луны Энцелад.

В 2016 году, за год до окончания миссии Кассини, космический аппарат Юнона прибыл на Юпитер, где он измерял магнитное поле и динамику атмосферы самой большой планеты в Солнечной системе, чтобы помочь учёным понять, как Юпитер и всё остальное пространство вокруг Солнце изначально сформировалось.

Марсоход Curiosity приземлился на Марсе в 2012 году, где он сделал несколько значительных открытий:

• новые свидетельства присутствия воды на красной планете в далёком прошлом;
• присутствие органических молекул, которые могут быть связаны с жизнью;
• таинственные сезонные циклы метана и кислорода, которые могут быть намёком на динамичный мир под поверхностью.

В 2018 году Европейское космическое агентство объявило, что данные радиолокационной разведки с космического корабля Mars Express предоставили убедительные доказательства того, что жидкий резервуар воды существует под землей около южного полюса Марса.

Между тем, два космических телескопа, Kepler и TESS, обнаружили тысячи планет, вращающихся вокруг других звезд. Kepler был запущен в 2009 году и завершил свою миссию в 2018 году, раскрывая загадочные и далекие планеты, измеряя уменьшение света, когда они проходят перед своими звездами.

Эти планеты представляют собой аналоги:

• горячих Юпитеров, которые вращаются вокруг своих звезд всего за несколько дней или часов;
• мини-Нептунов, размер которых варьируется между величиной Земли и Нептуна, и могут быть наполнены газом, жидкостью, твердым веществом или некоторой их комбинацией;
• супер-Земель, являющихся большими каменистыми планетами, которые астрономы надеются изучить на предмет признаков жизни.

TESS, запущенный в 2018 году, продолжает поиски в качестве преемника Кеплера. Этот космический телескоп уже открыл сотни миров, и он может увеличить это количество до 10 000 или даже 20 000 пока не исчерпается технический ресурс.