Ստեղծագործության սյուների ներսում և դրանից դուրս գտնվող աստղերը բացահայտվում են ինֆրակարմիր վիճակում: Մինչ Հաբլը տարածում է իր տեսակետը 1,6 միկրո, տեսանելի լույսի ավելի քան երկու անգամ ավելի մեծ քանակի, Jamesեյմս Ուեբը դուրս կգա մինչև 30 միկրոն ՝ գրեթե 20 անգամ ավելի շուտ: Պատկերային վարկ. NASA, ESA և Hubble Heritage Team (STScI):

5 պատճառ, թե ինչու 21-րդ դարը լավագույնը կլինի աստղաֆիզիկայի համար

20-րդ դարը որոշ անհավատալի առաջընթացներ ունեցավ ամբողջ գիտության մեջ: Բայց աստղաֆիզիկայի լավագույն օրերը դեռ չեն սպասվում:

«Երբ մենք գտանք, թե ինչպես է ստեղծվում ատոմների միջուկը, մենք կգտնեինք բոլորի ամենամեծ գաղտնիքը` բացառությամբ կյանքի »: -Էռնեստ Ռադերֆորդ

Դա դարերի ընթացքում եղել է գիտության կաբինետ. Ամբարտավան մտածողությունը, որ մենք գրեթե հասել ենք մեր խորքային հարցերի վերջնական պատասխաններին: Գիտնականները կարծում էին, որ Նյուտոնի մեխանիզմները նկարագրում են ամեն ինչ, քանի դեռ չեն հայտնաբերել լույսի ալիքի բնույթը: Ֆիզիկոսները կարծում էին, որ մենք գրեթե այնտեղ ենք, երբ Մաքսվելը միավորեց էլեկտրամագնիսականությունը, այնուհետև եկան հարաբերականություն և քվանտային մեխանիկա: Եվ շատերը կարծում էին, որ նյութի բնույթը լրիվ է, երբ մենք հայտնաբերեցինք պրոտոնը, նեյտրոնը և էլեկտրոնը, մինչև բարձր էներգիայի մասնիկների ֆիզիկան բացահայտեց հիմնարար մասնիկների մի ամբողջ Տիեզերք: Ուղիղ 25 տարվա ընթացքում հինգ անհավատալի հայտնագործություններ փոխեցին Տիեզերքի մասին մեր պատկերացումները, և յուրաքանչյուրը պահում է նույնիսկ ավելի մեծ հեղափոխության խոստումը: Երբեք չի եղել ավելի լավ ժամանակ ՝ փնտրելու գոյության ամենախոր գաղտնիքները:

Բազմաթիվ նեյտրինո իրադարձություններ, որոնք վերակառուցվել են նեյտրինոների առանձին դետեկտորներից (նման է Սուպեր-Կամիոկանդի, որը ցույց է տրված այստեղ), ցույց են տվել գերբենովայի առաջացումը նախքան ցանկացած օպտիկական ազդանշանի առաջանալը: Պատկերային վարկ. Super Kamiokande համագործակցություն / Tomasz Barszczak.

1.) Նեյտրինո զանգված: Երբ մենք սկսեցինք հաշվարկել այն նեյտրինոները, որոնք պետք է գան Արևից, հասանք մի շարք `հիմնվելով այն միաձուլման վրա, որը պետք է տեղի ունենա ներսից: Երբ չափեցինք Արեգակից եկող նեյտրինոները, մենք տեսանք միայն սպասվածի մեկ երրորդը: Ինչո՞ւ Այդ պատասխանը ստացվեց միայն վերջերս, երբ արևի և մթնոլորտային նեյտրինոների չափումների համադրությամբ պարզվեց, որ նրանք կարող են տատանվել մի տիպից մյուսը, այն պատճառով, որ նրանք զանգված ունեն:

Ի՞նչ է դա նշանակում աստղաֆիզիկայի համար. Նեյտրինոները տիեզերքի ամենատարածված զանգվածներն են ՝ մոտ մեկ միլիարդ անգամ ավելի շատ, որքան էլեկտրոնները: Եթե ​​զանգված ունեն, անում են հետևյալը.

  • կազմում են մութ նյութի մի մասը,
  • ընկնում գալակտիկական կառույցների ուշ ժամանակներում,
  • հնարավոր է ձևավորել տարօրինակ աստղաֆիզիկական վիճակ, որը հայտնի է որպես ֆերմիոնային կոնդենսատ,
  • և կարող է կապ ունենալ մութ էներգիայի հետ:

Նեյտրինոները, եթե դրանք զանգված ունենան, կարող են լինել նաև Majorana մասնիկներ (այլ ոչ թե ավելի տարածված Dirac տիպի մասնիկներ), որոնք կարող են հնարավորություն տալ նոր միջուկային քայքայման: Նրանք կարող են նաև ունենալ ծայրահեղ ծանր, ձախակողմյան գործընկերներ, որոնք կարող են բացատրել մութ նյութը: Neutrinos- ը նաև պատասխանատու է գերհագեցածության մեջ էներգիայի մեծ մասն է պահելու համար, պատասխանատու են այն բանի համար, թե ինչպես են սառչում նեյտրոնները աստղերը, ազդում են Big Bang- ի մնացորդային փայլի վրա (CMB) և կմնան ժամանակակից տիեզերագիտության և աստղաֆիզիկայի հետաքրքիր և պոտենցիալ կարևոր մաս:

Տիեզերքի չորս հնարավոր ճակատագրերը, որոնց ներքևի օրինակը լավագույնս տեղավորվում է տվյալների վրա. Մութ էներգիայով տիեզերք: Պատկերային վարկ. E. Siegel.

2.) արագացնող տիեզերք: Եթե ​​դուք սկսում եք Տիեզերքը տաք Մեծ պայթյունի ժամանակ, այն ունի երկու կարևոր հատկություն ՝ նախնական ընդլայնման արագություն և նախնական նյութ / ճառագայթում / էներգիայի խտություն: Եթե ​​խտությունը շատ մեծ լիներ, Տիեզերքը կվերհիշեր; եթե դա շատ փոքր լիներ, Տիեզերքը ընդարձակվում էր ընդմիշտ: Բայց մեր տիեզերքում խտությունը և ընդլայնումը ոչ միայն հիանալի հավասարակշռված են, այլ այդ էներգիայի մի փոքր քանակություն գալիս է մութ էներգիայի տեսքով, ինչը նշանակում է, որ մեր Տիեզերքը սկսում է արագանալ մոտ 8 միլիարդ տարի անց, և շարունակել է դա անել նաև ի վեր: .

Ինչ է դա նշանակում աստղաֆիզիկայի համար. Մարդկության պատմության մեջ առաջին անգամ մենք իրականում որոշակի պատկերացումներ ունենք տիեզերքի ճակատագրի մասին: Բոլոր այն առարկաները, որոնք իրար հետ ձգողական չեն միմյանց հետ, ի վերջո արագանում են միմյանցից հեռու, ինչը նշանակում է, որ մեր տեղական խմբից այն կողմ ամեն ինչ ի վերջո արագանալու է: Բայց ո՞րն է մութ էներգիայի բնույթը: Արդյո՞ք դա իսկապես տիեզերաբանական կայուն է: Արդյո՞ք դա կապված է քվանտային վակուումի հետ: Արդյո՞ք դա մի ոլորտ է, որի ուժը փոխվում է ժամանակի ընթացքում: Գալիք առաքելությունները, ինչպես ESA- ի Euclid- ը, NASA- ի WFIRST արբանյակը և 30-մետրանոց դասի նոր աստղադիտակները, որոնք առցանց կգան, ավելի լավ կլինեն մութ էներգիան չափելու և թույլ կտան մեզ բնորոշել, թե ինչպես է տիեզերքն արագանում: Ի վերջո, եթե արագացումը մեծանում է ուժով, տիեզերքը կավարտվի մեծ ժապավենով; եթե այն նվազում և հակադարձվում է, մենք դեռ կարող ենք մեծ ճգնաժամ ստանալ: Այստեղ վտանգված է Տիեզերքի բախտը:

HR 8799-ը պտտվող չորս հայտնի էկոպլաններից երեքից բաղկացած այս 2010-ի նկարը առաջին անգամ է ներկայացնում այն ​​աստղադիտակ, որն այս փոքրը `լրիվ մեծահասակ մարդուց ավելի քիչ է, օգտագործվել է արտածման կետը ուղղակիորեն պատկերելու համար: Պատկերային վարկ. NASA / JPL-Caltech / Palomar աստղադիտարան:

3.) Էկոպլանետներ: Մի սերունդ առաջ մենք մտածեցինք, որ հավանական է, որ կան մոլորակներ այլ աստղային համակարգերի շուրջ, բայց ապացույցներ չունեին այդ պնդումը սատարելու համար: Ներկայումս, հիմնականում NASA- ի Kepler առաքելության շնորհիվ, մենք գտել և հաստատել ենք հազարավոր մարդկանց: Արեգակնային համակարգերից շատերը տարբերվում են մեր սեփականից. Ոմանք պարունակում են գեր-Երկրներ կամ մինի-Նեպտուններ; ոմանք պարունակում են գազային հսկաներ արևային համակարգերի ներքին մասերում. դրանցից շատերը, որոնք պարունակում են Երկրագնդի չափ ունեցող աշխարհներ, որոնք ճիշտ հեռավորության վրա են գտնվում հեղուկ ջրի ուղեծրի համար ՝ չնչին, թույլ, կարմիր գաճաճ աստղերի շուրջ, ոչ թե մեր Արևի նման աստղերի: Դեռևս հայտնաբերելու շատ ավելին կա:

Ի՞նչ է դա նշանակում աստղաֆիզիկայի համար. Առաջին անգամ մենք հայտնաբերեցինք աշխարհներ, որոնք բնակեցված մոլորակների հավանական թեկնածուներ են: Մենք ավելի մոտ ենք, քան երբևէ, տիեզերքում խորթ կյանքի նշաններ գտնելու համար: Եվ այդ աշխարհներից շատերը միգուցե մի օր կդառնան մարդկային գաղութների տներ, եթե մենք որոշենք իջնել այդ ուղուց: 21-րդ դարը կտեսնի, որ մենք կսկսենք ուսումնասիրել այս հնարավորությունները. Չափել այս աշխարհների մթնոլորտը և կյանքի նշաններ փնտրել, նրանց համար տիեզերական զոնդեր ուղարկել լույսի արագության զգալի մասով և նկարագրել դրանք իրենց նմանություններով Երկիրը օվկիանոսների / մայրցամաքների առումով, ամպի ծածկույթ, մթնոլորտում թթվածնի պարունակություն, և թե որքանով է նրանց «կանաչը» ամառվա ձմռանը: Եթե ​​հետաքրքրում եք այն տիեզերքում առկա ճշմարտությանը, երբեք կենդանի լինելու ավելի լավ ժամանակ չի եղել:

Հայգ Բոսոնի հայտնաբերումը Di-photon (γγ) ալիքով CMS- ում: Պատկերային վարկ. CERN / CMS համագործակցություն:

4.) Հիգս Բոսոն: Ի վերջո, Հիգսի մասնիկի բացահայտումը 2010-ականների սկզբին ավարտվեց, վերջապես, տարրական մասնիկների ստանդարտ մոդելը: Հիգսի բոզոնը ունի շուրջ 126 GeV / c2 զանգված, քայքայվում է մոտավորապես 10–24 վայրկյան հետո և ունի բոլոր քայքայումը, որը ստանդարտ մոդելը կանխատեսում է, որ պետք է: Ստանդարտ մոդելից այն կողմ նոր ֆիզիկայի ստորագրություններ ընդհանրապես չկան այս մասնիկների պահվածքում, և դա մեծ խնդիր է:

Ի՞նչ է դա նշանակում աստղաֆիզիկայի համար. Ինչո՞ւ է Հիգսի զանգվածը շատ ավելի քիչ, քան Պլանկի զանգվածը: Դա մի հարց է, որը կարող է տարբեր կերպ արտահայտվել ՝ ինչու է գրավիտացիոն ուժն այդքան թույլ, քան մնացած բոլոր ուժերը: Գոյություն ունեն բազմաթիվ հնարավոր լուծումներ ՝ գերսիմետրիկություն, լրացուցիչ չափսեր, հիմնարար հուզմունքներ (կոնֆորմատիկ լուծում), Հիգսը կոմպոզիտային մասնիկ է (տեխնիկլոր) և այլն: Բայց մինչ օրս այս բոլոր լուծումները չունեն որևէ ապացույց նրանց սատարող, և տղա՞կ: նայեց:

Ինչ-որ մակարդակի, այնտեղ պետք է լինի հիմնովին նոր բան ՝ նոր մասնիկներ, նոր դաշտեր, նոր ուժեր և այլն: Այս բոլորը, իրենց բնույթով, ունեն աստղաֆիզիկական և տիեզերաբանական հետևանքներ, և այդ հետևանքները կախված են բոլոր մոդելներից: Եթե ​​մասնիկների ֆիզիկան, օրինակ, LHC- ում, որևէ նոր մանրամասներ չի բերում, հնարավոր է, որ աստղաֆիզիկան կամենա: Ի՞նչ է ընթանում ամենաբարձր էներգիաներում և բոլորի ամենակարճ հեռավորության վրա: Մեծ պայթյունը, ինչպես նաև տիեզերական ճառագայթները մեզ բերեցին ավելի բարձր էներգիաներ, քան երբևէ կամենում են մարդկային ցանկացած արագացուցիչ: Ֆիզիկայի ամենամեծ խնդիրներից մեկի լուծման հաջորդ նշանները կարող են գալ տիեզերքից, ոչ թե Երկրից:

Սև անցքերի միաձուլումը օբյեկտների մեկ դաս է, որը ստեղծում է որոշակի հաճախությունների և ամպլիտուդների գրավիտացիոն ալիքներ: LIGO- ի նման դետեկտորների շնորհիվ մենք կարող ենք «լսել» այդ հնչյունները, երբ դրանք տեղի են ունենում: Պատկերի վարկ. LIGO, NSF, A. Simonnet (SSU):

5.) Ձգողական ալիքներ: 101 տարի սա աստղաֆիզիկայի սուրբ ջարդն էր. Էյնշտեյնի ամենամեծ չհաստատված կանխատեսման ուղղակի ապացույցների որոնում: Երբ Advanced LIGO- ն առցանց եկավ 2015-ին, այն հասավ այն զգայունության, որն անհրաժեշտ էր տիեզերքի ամենակարճ հաճախականության, ամենաբարձր ուժգնությամբ գրավիտացիոն ալիքների աղբյուրներից հայտնաբերելու համար. Սև անցքեր ներշնչելու և միավորելու համար: Իր գոտու տակ հաստատված երկու հայտնաբերմամբ (և ավելի շատ ճանապարհին), Advanced LIGO- ն ինքնահոս ալիքային աստղագիտությունը հնարավորությունից տեղափոխել է բարեխիղճ գիտություն:

Ի՞նչ է դա նշանակում աստղաֆիզիկայի համար. Ամբողջ աստղագիտությունը, մինչ օրս, եղել է լույսի վրա հիմնված ՝ գամմա ճառագայթներից մինչև տեսանելի լույս ամբողջ ճանապարհով դեպի միկրոալիքային և ռադիոհաճախականություններ: Բայց տիեզերքում սայթաքում հայտնաբերելը տիեզերքում աստղաֆիզիկական երևույթները դիտելու բոլորովին նոր միջոց է: Detիշտ դետեկտորների օգնությամբ մենք կկարողանանք տեսնել.

  • նեյտրոնային աստղերի միաձուլումներ (և իմացեք, արդյոք նրանք ստեղծում են գամմա-ճառագայթահարման պայթյուններ),
  • սպիտակ գաճաճ ոգեշնչողներ և միաձուլումներ (և դրանց հետ կապել Ia տիպի գերտերությունների հետ),
  • գերհագեցած սև անցքեր, որոնք կլանում են այլ զանգվածներ,
  • գերտերությունների գրավիտացիոն ալիքի ստորագրությունները,
  • զարկերակային ձեռնոցներ,
  • և, հնարավոր է, մնացորդային ալիքի ստորագրությունը տիեզերքի ծնունդից:

Ձգողական ալիքի աստղագիտությունը դեռ մանկության շրջանում է, բայց նոր է դարձել բարեխիղճ գիտական ​​դաշտ: Հաջորդ քայլերը զգայունության և հաճախականության միջակայքի բարձրացումն են, և սկսում են կապել այն, ինչ մենք տեսնում ենք գրավիտացիոն երկնքում օպտիկական երկնքի հետ: Ապագան իր հունով է ընթանում:

Abell 370 կլաստերի զանգվածային բաշխումը, որը վերակառուցվել է գրավիտացիոն ոսպնյակների միջոցով, ցույց է տալիս զանգվածի երկու մեծ, ցրված հալոցներ, որոնք համահունչ են մուգ նյութի հետ երկու միավորող կլաստերի հետ `ստեղծելու այն, ինչ մենք տեսնում ենք այստեղ: Պատկերային վարկ. NASA, ESA, D. Harvey (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Շվեյցարիա), R. Massey (Դուրհամի համալսարան, Մեծ Բրիտանիա), Hubble SM4 ERO Team և ST-ECF:

Դա նույնիսկ հաշվի չի առնում որոշ այլ հանելուկներ, որոնք այնտեղ են: Մութ հարց է. Փաստը, որ Տիեզերքում զանգվածի ավելի քան 80% -ը ամբողջովին անտեսանելի է ինչպես թեթև, այնպես էլ նորմալ (ատոմային) հարցում: Բարիոգենեզի խնդիր կա. Ինչու է մեր Տիեզերքը լցված նյութով և ոչ թե հակամետրով, չնայած որ մեր կողմից նկատած յուրաքանչյուր արձագանք բոլորովին սիմետրիկ է նյութի և հակամենաշնորհի միջև: Կան պարադոքսներ ՝ կապված սև խոռոչների հետ. կան տիեզերական գնաճի հետ կապված առեղծվածներ և անհայտություններ. մենք դեռ պետք է կառուցենք ծանրության հաջող քվանտային տեսություն:

Այն դեպքում, երբ տիեզերական ժամանակի կորը դառնում է բավականին մեծ, քվանտային էֆեկտները նույնպես մեծ են: բավականաչափ մեծ ՝ անվավեր ճանաչելու ֆիզիկական խնդիրների նկատմամբ մեր բնականոն մոտեցումները: Պատկերային վարկ. SLAC ազգային արագացուցչային լաբորատորիա:

Միշտ կա գայթակղություն մտածելու, որ մեր լավագույն օրերը մեր ետևում են, և որ ամենակարևոր և հեղափոխական հայտնագործություններն արդեն արվել են: Բայց եթե մենք ուզում ենք հասկանալ բոլորի ամենամեծ հարցերը `որտեղից է գալիս մեր Տիեզերքը, ինչից է իրականում ստեղծվել, ինչպես է այն ստեղծվել, որտեղ է այն ղեկավարվել հեռավոր ապագայում, ինչպես է այն ավարտվելու, մենք դեռ աշխատանք ունենք անելու . Չնայած աննախադեպ աստղադիտակներով `չափի, միջակայքի և զգայունության ապահովման առցանց ռեժիմով, մենք պատրաստ ենք սովորել ավելին, ինչը մենք երբևէ գիտեինք: Երբեք հաղթանակի երաշխիք չկա, բայց մեր կատարած յուրաքանչյուր քայլը մեզ մեկ քայլ է մոտեցնում մեր նպատակակետին: Անկախ նրանից, թե որտեղ է դա պարզվում, ճանապարհորդությունը շարունակում է շնչել:

Սկսվում է այն բանի հետ, որ Ֆորբսը այժմ գտնվում է Forbes- ում, իսկ Medium- ի վերահրատարակումը ՝ շնորհիվ մեր Patreon- ի կողմնակիցների: Ethan- ը հեղինակել է երկու գիրք ՝ «Beyond the Galaxy» և «Treknology». «Star Trek Science» - ը «Tricords– ից Warp Drive» - ին: