С 2010 по 2019 год наш вид пережил сейсмические сдвиги в науке, технологиях, развлечениях, транспорте и даже на самой планете, которую мы называем домом. Вот как последние десять лет изменили нас.
В течение почти 35 лет два бесстрашных космических корабля пронеслись мимо планет в нашей солнечной системе, сделав снимки Юпитера, Сатурна и Нептуна среди других фотогеничных миров. Они устремились к зловещей преграде - границе между нашей Солнечной системой и межзвездным пространством.
Наконец, анализ частиц, захваченных "Вояджером-1", опубликованный в журнале Science в сентябре 2013 года, показал, что космический аппарат размером с Mini Cooper пересек границу в конце лета. Из-за своей траектории "Вояджер-2" не пересечет границу еще шесть лет. Это был самый дальний шаг человечества в космос. Мы преодолели, казалось бы, непреодолимый барьер.
Примерно в то же время в том же году ученые объявили, что наконец-то обнаружили неуловимую частицу бозон Хиггса, завершив Стандартную модель физики. В 2014 году "Хаббл", который в апреле следующего года отметит свое 30-летие, опубликовал свой самый впечатляющий снимок глубокого поля зрения за всю историю. В 2018 году было подтверждено существование еще одной крошечной частицы - нейтрино.
Космический телескоп НАСА "Кеплер" обнаружил невероятное количество экзопланет - более 2700 из них в период с 2009 по 2018 год. TESS, замена "Кеплера", запущенная в 2018 году, уже обнаружила 34 экзопланеты.
Человеку свойственно устремлять взор к звездам, интересоваться тем, что там находится, представлять, как он туда летит. За последнее десятилетие мы достигли ранее невообразимых физических вех, и наше понимание Вселенной значительно углубилось.
Но, оглядываясь на десятилетие, в течение которого мы, как никогда раньше, заглянули в глубокий космос, мы можем сказать, что именно открытие гравитационных волн в феврале 2016 года навсегда изменит астрономию. Это открытие, предсказанное Эйнштейном ровно за 100 лет до этого, открыло новую эру исследований. На протяжении веков мы блуждали в потемках, пытаясь понять, что находится за пределами нашей Солнечной системы.
В 2010-х годах наука включила свет
Создавая волны
Две черные дыры начали катаклизмический танец 1,3 миллиарда лет назад. Они кружили друг вокруг друга, как кошки, кружась, извиваясь, вращаясь, стремясь к центральной точке. Масса одной из них была в 36 раз больше массы Солнца, а масса другой, ширина которой не превышала 400 километров, была в 29 раз больше массы нашей родной звезды.
Когда черные дыры в конце концов столкнулись, они пропустили через ткань пространства гравитационные волны, которые, по мнению ученых, можно было измерить с помощью приборов здесь, на Земле. Количество энергии, произведенной непосредственно перед взрывом, как сообщает National Geographic в 2016 году, было больше, чем количество энергии, произведенной всеми звездами во всех галактиках Вселенной, вместе взятых.
Все, что имеет массу и движется, порождает эти гравитационные волны - даже мы. Но волны, которые генерируем мы, и волны, возникающие при столкновении двух астероидов, слишком слабы, чтобы их могли зарегистрировать приборы. Чтобы уловить эти гравитационные волны, требуется событие, подобное столкновению черных дыр или гибели нейтронной звезды.
"Это первый раз, когда Вселенная говорит с нами гравитационными волнами, - сказал физик Дэвид Рейтце из Калтеха на пресс-конференции, объявляя об открытии. К счастью, мы слушали".
Чтобы измерить гравитационные волны, исследователям пришлось построить невероятно точную и невероятно большую машину, названную интерферометром. Итак, в 1980-х годах группа исследователей разработала планы по созданию одного из крупнейших и наиболее чувствительных интерферометров в мире - лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории или ЛИГО.
Новая эра исследований
Два L-образных датчика, оснащенных набором перпендикулярных зеркал, были установлены в штатах Вашингтон и Луизиана. Ученые будут измерять изменения в пространстве-времени между этими зеркалами, чтобы проследить за гравитационными волнами, распространяющимися по планете. (Гравитационные волны сжимают пространство-время в одном направлении и расширяют его в другом).
Наконец, после 100 лет спекуляций, многочисленных неудач и значительной и дорогостоящей модернизации оборудования, приборы ЛИГО не просто зафиксировали гравитационную аномалию, они уловили звук, который появился вместе с ней, - характерный стрекот.
В 2017 году физик-теоретик Кип Торн из Калтеха и физик Барри Бариш из Калифорнийского университета в Беркли и Калтеха, а также физик Ренье Вайс из Массачусетского технологического института были удостоены Нобелевской премии по физике за работу с ЛИГО.
В 2022 году с Земли будет запущен новый космический телескоп. Космический телескоп Джеймса Вебба будет висеть в точке Лагранжа на расстоянии почти 1,5 миллиона километров от Земли, готовый исследовать более далекий космос, чем когда-либо прежде. Его линзы будут пробиваться сквозь облака межзвездной пыли и улавливать свет, пробивающийся сквозь темную, разреженную ткань космоса.
Такие телескопы, как "Хаббл", "Кеплер" и "Джеймс Уэбб", исследуют Вселенную, получая изображения в видимом, ближнем инфракрасном и ультрафиолетовом свете. Мы можем измерять другие небесные явления и объекты с помощью приборов, собирающих данные во всем электромагнитном спектре. Эти приборы являются свидетелями некоторых из самых привлекательных видов Вселенной: клубящиеся облака пыли, звездные ясли и туманные экзопланеты. Но есть и скрытая Вселенная, которую они не могут увидеть.
Черные дыры, в конце концов, поглощают свет, и их трудно изобразить. Пульсары также трудно обнаружить с помощью традиционных методов астрономии. Благодаря команде ЛИГО у ученых теперь есть инструменты для обнаружения небесных явлений, которые не видны в электромагнитном спектре.
Окраины дальнего космоса стали ближе, чем когда-либо прежде. Еще десять лет назад ученые могли только мечтать о том, чтобы сделать снимок черной дыры или в мельчайших подробностях описать климатические условия на экзопланетах, вращающихся вокруг далеких звезд.
Теперь, исследуя космос с помощью гравитационных волн, ученые могут открыть небесные явления, которые мы иначе не смогли бы увидеть, как включение выключателя в темной комнате. Теперь отдаленные уголки Вселенной будут освещены. Это поможет ученым составить более четкую схему Вселенной.
И мы уже получили представление об этом захватывающем будущем после открытия ЛИГО в 2016 году. В 2018 году ученые из ЛИГО и их коллеги в Европе, ВИРГО, объявили, что команда обнаружила в общей сложности десять слияний черных дыр и одно слияние нейтронных звезд. В феврале 2019 года команда ЛИГО получила грант в размере 30 миллионов долларов на модернизацию своего оборудования, а Европейское космическое агентство планирует запустить трио космических детекторов гравитационных волн под названием ЛИЗА.
Итак... что мы обнаружим в следующем десятилетии?