О самых интересных событиях будущего в астрономии, о знаковых открытиях последних лет, о насущных проблемах отечественной науки и о том, чем занимается Главная Пулковская Астрономическая обсерватория (ГАО), нам рассказал заместитель директора по научной работе ГАО, доктор физико-математических наук, профессор и академик РАЕН Юрий Гнедин.
©Wikipedia
– Юрий Николаевич, астрономические открытия сегодня у всех на слуху, они совершаются каждый день. И все-таки, расскажите, какие из них являются самыми знаковыми, важными, на основе каких будут рождаться новые направления в науке?
– В первую очередь, это открытие темной материи. Термин не очень удачный, потому что речь идет об открытии нового вида материи, которая имеет гравитационное взаимодействие, но совершенно невидима современными астрономическими методами. Это новый вид силы, мы даже говорим новый вид поля. Это поле обеспечивает то, что наша Вселенная расширяется с ускорением. Как раз в связи с этим в физике сегодня происходит смена парадигмы, мы живем в эпоху революции физики. То есть мы сейчас находимся в том состоянии, в котором находились в начале XX века при рождении квантовой механики. Немного поясню, о чем идет речь ? из-за чего сейчас «ломаются копья». Существуют частицы мюмезоны. Измерили магнитный момент этих частиц, а он не укладывается в Стандартную модель. Казалось бы, маленький штрих, а из-за него уже родилась Суперсимметричная теория. А еще оказалось, что некоторые ядерные реакции происходят не так, как до сих пор мы привыкли думать. В школе нас всех учили, что у частиц есть крутящийся момент ? спин, есть нулевой и целый спин (бозон) и полуцелый спин (фермион). И это совершенно разные частицы, у каждой из которых будут свои свойства. И теперь эта Суперсимметричная теория их объединяет. Выяснилось, что у каждого фермиона есть далекий партнер ? бозон, есть реакция, в которой фермион рождается одновременно с бозоном. Раньше было «запрещено» по закону сохранения момента.
Второе знаковое открытие произошло в астрономии года два тому назад ? это обнаружение мощной гамма-линии, энергия лучей которой соответствует энергии бозона Хиггса. Поэтому у очень многих физиков существует убеждение, что мы уже «увидели» темную материю, и что она, действительно, имеет прямое отношение к бозону Хиггса. Замечу, что излучение идет не от любого участка неба, а из центра нашей галактики, из области вокруг сверхмассивной черной дыры.
Еще одно третье фундаментальное открытие, которое, по мнению многих ученых, будет центральным для астрономии в ближайшем будущем ? это тоже всем известное открытие экзопланет. На самом деле, часто это не столько открытия, сколько обнаружение потенциальных кандидатов на экзопланету. Каждый день в мире ученые находят 2-3 таких потенциальных кандидата. Экзопланетами из них оказываются далеко не все ? известно, что планету вокруг другой звезды очень трудно обнаружить из-за свечения звезды. У большинства открытых планет масса больше, чем масса Земли. Это связано с тем, что их проще обнаружить. Одна из загадок экзопланет заключается в следующем. Дело в том, что большинство открытых планет ? газовые гиганты типа Юпитера, но большинство из них находятся по отношению к своей звезде на месте нашего Меркурия. Возможно, это связано с миграцией планет ? ученые пока не нашли этому объяснение.
И, наконец, еще одно знаковое достижение последних лет ? это открытие объектов на очень ранней стадии развития нашей Вселенной. Напомню, что возраст Вселенной 13,7 млрд лет. И оказывается, что во Вселенной, возраст которой был на тот момент меньше 1 млрд лет, уже существовали галактики, черные дыры и т.д. Это тоже одно из перспективных направлений в астрономии.
– А какие самые интересные и важные события в астрономии нас ожидают в скором будущем?
– Ученые обнаружили, что возле черной дыры в центре нашей галактики есть молекулярное облако, которое движется к этой дыре. Считается, что уже в конце этого года оно настолько приблизится к ней, что можно будет изучать физику их взаимодействия. Что такое молекулярное облако? Это облако, в котором либо нет звезд, либо они только зарождаются в нем, состоит оно в основном из газа. Внутри нашей галактики таких облаков много. В каких-то уже есть звезды, в каких-то ? еще нет. Есть ли звезда в данном облаке ? сказать трудно.
Через 5-6 лет нас ожидает еще одно знаковое событие ? запуск оптического телескопа имени Джеймса Вэбба на орбиту. Диаметр зеркала телескопа ? 6,5 м. Причем, изначально хотели сделать даже 8 м, но пока это слишком сложно технически. Для сравнения ? у «Хаббла» диаметр зеркала составляет 2,4 метра. Можно только догадываться, какие открытия нас ждут в связи с запуском этого телескопа.
– Как вы оцениваете роль астрономии как науки на сегодняшний день?
– Во все времена было так, что какие-то науки выходили на первый план, это было связано в том числе и с нуждами той или иной эпохи. В прошлом веке такой наукой была физика, это было связано с развитием военно-космической отрасли. Сейчас такой наукой становится астрономия. Хотя правильнее будет сказать, что астрономия, по большому счету, соединилась с физикой. Сейчас происходит объединение этих двух наук. Кроме того, во всем мире наблюдается процесс кооперации научных усилий. Сегодняшние труды по астрофизике носят совместный характер. Если посмотреть на работы, то вы увидите под каждой 300-400 авторов. Это связано с тем, что когда появляется какой-то необычный объект, то включаются все космические обсерватории и начинают наблюдать. Такие многоволновые исследования позволяют точно определить природу явления.
– Пулковская обсерватория в свое время была главной в стране. Она и сейчас остается одной из главных. Расскажите, над чем работают здесь?
– Направлений много, это и физика Солнца, и наблюдение потенциально опасных для Земли астероидов, радиоастрономия, небесная механика и т. д. И внутри каждого из направлений существуют еще множество. Я сам возглавляю астрофизическое направление, которое среди прочих является для Пулковской обсерватории одним из главных. В рамках этого направления мы тесно сотрудничаем с нашим самым большим телескопом в России ? 6-метровым БТА (большой азимутальный телескоп), расположенным на Северном Кавказе. На этом телескопе наша команда ведет наблюдения сверхмассивных черных дыр, которые находятся в центрах других галактик. Там тоже много интересных открытий. За последнее ? вращение черных дыр ? мы даже получили премию. Всех ученых интересует, как вращаются черные дыры. Оказалось, что у вращающихся и неподвижных черных дыр ? совершенно разные физические свойства. И вокруг них по-разному бушует пламя вещества, которое крутится вокруг этих дыр.
Кроме 6-метрового телескопа, у нас есть уникальный телескоп в Италии. С его помощью мы участвуем в крупной международной программе, которая тоже занимается исследованием сверхмассивных черных дыр. Причем, наш телескоп наблюдает эти объекты в инфракрасном диапазоне, в других обсерваториях этого нет, и мы даем свои сведения в общий котел. Таким образом, мы участвуем в крупных международных программах.
Совместно с немецкими учеными наши сотрудники занимаются также протопланетными дисками.
Еще одно наше направление ? нейтронные звезды. Чем они интересны? Понятно чем ? при 10-километровом радиусе, такая звезда может иметь массу Солнца. Если вы подсчитаете гравитационную энергию при падении на поверхность этой звезды частицы, то узнаете, что она колоссальна ? больше 10% от энергии массы покоя и 20 раз больше, чем любая термоядерная реакция. То есть, по сути, нейтронные звезды ? это новый источник энергии. Единственная проблема ? как научиться его использовать. У нас долгое время ходила такая шутка: мы решим все энергетические проблемы Земли, если сумеем привезти сюда нейтронную звезду, разместим ее на орбите вокруг Земли и будем сбрасывать на нее мусор. Из этого мусора будет выделяться огромное количество энергии.
– Сейчас много говорят о проблемах российской науки с высоты крупных постов. Как видите эти проблемы вы ? человек, который занимается не научной политикой, а исключительно самой наукой?
– Во-первых, проблема заключается в том, что в свое время слишком многие талантливые люди уехали на запад. Сейчас ситуация улучшилась, и молодежь появляться стала, но ее, к сожалению, очень мало. А вообще, конечно, возрастной разрыв гигантский: студенты, вчерашние выпускники и мы, те, которым за шестьдесят, за семьдесят. Среднего возраста ? тридцать пять ? сорок лет ? почти нет. И, конечно, вся эта реформа РАН направлена, к сожалению, совсем не на развитие науки. Нельзя выкидывать опытных стариков ? кто еще передаст знания молодежи?
Если говорить о чисто научных вопросах в нашей стране, то я бы выделил проблему изучения экзопланет. Как я уже говорил, открытие и изучение этих объектов сегодня становится одним из приоритетных в мировой астрономии. И, как оказалось, в России этим направлением никто не занимался вообще. Не было даже ни одной экзопланеты, открытой российскими учеными. Потому что у нас всегда были приняты все усилия, так или иначе, направлять на космос и оборону, правительство не поощряло другие проекты, да и технического оборудования не хватало. И вот сейчас в нашей обсерватории уже есть команда, как раз молодая команда, которая занимается именно экзопланетами, и они уже открыли ряд таких объектов.
Сейчас, кстати, западными учеными готовится программа о наблюдении атмосферы этих планет. В основном, это можно будет осуществлять только через космические телескопы. Что такое атмосфера? Это молекулы. А молекулы излучают меньше в видимом свете, а больше ? в более длинноволновом, которое принято называть инфракрасным. И уже сейчас готовятся приборы, которые будут наблюдать эти атмосферы в инфракрасном диапазоне. И некоторые молекулы, как известно, уже находят, например, линии кислорода. Но это лишь первые шаги. Уверен, что уже примерно через год нас ждут более масштабные и подробные открытия о составе атмосфер возле других планет.
