#астрофизика

В физике элементарных частиц нерешенных проблем едва ли не больше, чем решенных, несмотря на технологический прогресс. Две главные из них — темная материя (пожалуй, главная космическая загадка современности) и нейтринные осцилляции, за которые дали Нобелевскую премию в 2015 году. Как наука продвинулась в понимании этих явлений? На какие эксперименты ближайшего будущего теоретики возлагают наибольшие надежды? На эти вопросы отвечает Дмитрий Горбунов, профессор кафедры фундаментальных взаимодействий и космологии МФТИ и главный научный сотрудник отдела теоретической физики ИЯИ РАН.

В 1912 году ученые обнаружили заряженные частицы, поступающие на Землю из космоса. Сталкиваясь с ядрами атмосферных газов нашей планеты, эти космические лучи производят вторичные мелкие частицы — пионы, которые затем распадаются на мюоны. Однако число последних, по неизвестным причинам, значительно превышает теоретические предсказания. Недавно исследователи из Китая предложили новое решение «мюонной загадки», объяснив избыток мюонов в космических лучах конденсацией глюонов.

За что иностранцы уважают российских астрономов, почему интересно жить в горах рядом с обсерваторией, зачем астроному нужно уметь обращаться с паяльником и чем интересны галактики с полярными кольцами? Об этих и других вопросах мы побеседовали с Алексеем Моисеевым, заведующим лабораторией спектроскопии и фотометрии внегалактических объектов Специальной астрофизической обсерватории (САО) РАН.

Команда астрофизиков из Института Нильса Бора (Дания) впервые измерила температуру вещества в свечении, возникшем после слияния двух нейтронных звезд, и наблюдала образование атомов из ядер атомов и электронов. Открытие позволило определить физические свойства этого экстремального события и объяснить происхождение элементов тяжелее железа.

Слушатели узнают, как развивались и формировались основные понятия современной космологии.

Участники мероприятия узнают про стандартную космологическую модель и место темной материи в ней.

Участники мероприятия узнают, что такое космические гамма-всплески.

Слушатели узнают, откуда во Вселенной берется магнитное поле.

Участники мероприятия узнают, что такое темная энергия и темная материя.

Слушатели узнают, как черные дыры влияют на нашу галактику и окружающее пространство. 

Исследовательская группа из NASA выяснила, как на поверхности Красной планеты образуются маленькие темные объекты в форме пауков. Новаторский эксперимент, проведенный в лабораторных условиях, позволил воссоздать процессы, которые наблюдаются на поверхности Марса в зимние и весенние месяцы.

Огромный радиоисточник — сверхмассивная черная дыра Стрелец А* — скрыт от глаз на оптических длинах волн большими пылевыми облаками. Недавно с помощью Телескопа горизонта событий (EHT) астрофизики получили убедительные доказательства того, что объект в центре Млечного Пути образовался в результате слияния двух черных дыр. 

Когда звезда оказывается слишком близко к черной дыре, ее разрывают приливные силы — это называется «событие приливного разрушения». Теоретическое описание таких явлений впервые появилось полвека назад и с тех пор было хорошо проработано. Одна беда: кандидатов в события приливного разрушения мало, а их наблюдаемые характеристики здорово отличаются от предсказанных. Эту проблему решила новая симуляция, проведенная на австралийском суперкомпьютере.

Хорошо согласующиеся с наблюдениями космологические модели предсказывают появление на самых ранних этапах существования Вселенной множества первичных черных дыр. Эти объекты потенциально могут объяснить целый спектр астрофизических проблем, однако обнаружить их до сих пор не удалось. Новая научная работа предлагает инструментарий для поиска ранее не выявленных первичных черных дыр, а также определения, какие из уже известных черных дыр на самом деле являются первичными.

Астрофизики создали новую модель образования сверхмассивных черных дыр — они возникают из черных дыр поменьше, слияние которых возможно благодаря внутреннему взаимодействию темной материи.   

Поиски частиц темной материи, стоившие миллиарды долларов, кончились ничем, отчего уже несколько лет набирает популярность другая идея: «невидимую материю» составляют черные дыры. Однако авторы нового исследования отрицают такое объяснение, создавая массу новых вопросов.

Разные группы ученых предсказывали существование реликтовых гравитационных волн еще десятки лет назад. Однако, когда такое открытие в 2020-х годах действительно сделали, оказалось, что обнаруженные гравиволны несовместимы практически со всеми конкретными предсказаниями, кроме одного.

Исследователи из США выяснили, что примерно два миллиона лет назад Солнечная система захватила хвост облака холодного межзвездного газа. В результате гелиосфера сильно сжалась, дав галактическим лучам свободно облучать все планеты системы. Это должно было вызвать и серьезные проблемы с климатом.

Иногда у пульсаров наблюдают странную особенность: частота их вращения внезапно увеличивается, а затем постепенно снижается и восстанавливается практически до исходных значений. Долгое время исследователи точно не знали, почему возникает этот феномен. Астрофизики из Индии и Франции, вероятно, приблизились к разгадке тайны. Их открытие позволит больше узнать о внутреннем строении таких объектов и физических процессах в их недрах.

У современной науки есть огромная проблема — нужно либо найти хоть какие-то частицы темной материи, либо с нуля переписать всю космологию и фундаментальную физику. Вторая опция, конечно, совсем со счетов не сбрасывается, но первый вариант всяко доступнее. Поэтому поиски продолжаются, и наиболее свежие результаты в этой области опубликовали американские астрофизики. Что любопытно, созданный ими детектор если не самый простой и дешевый из придуманных, то уж точно один из.