Премия космического масштаба

Во вторник Нобелевский комитет назвал имена лауреатов премии по физике — в этом году ее присудили ученым, занимающимся исследованиями космоса. Канадско-американский физик Джеймс Пиблс получил награду за «теоретические открытия в области физической космологии», а швейцарцы Мишель Майор и Дидье Кело — за открытие первой экзопланеты, вращающейся вокруг звезды солнечного типа. Российские ученые единогласно приветствовали выбор комитета в отношении швейцарских ученых, которые открыли новое, быстро развивающееся направление в науке. При этом эксперты напомнили о сопоставимом с работами Джеймса Пиблса по теоретической космологии опыте советских и российских ученых, данные которых использовал физик в своих теоретических работах.

Фото: Pierre Albouy, Reuters

Нобелевский комитет заявил, что премия по физике в 2019 году присуждена «за вклад в наше понимание эволюции Вселенной и места Земли в космосе». «Эти открытия навсегда изменили наше видение мира»,— говорится в сообщении комитета.

Премия разделена на две части. Первую часть получит Джеймс Пиблс, который с середины 1960-х годов занимался теоретическими исследованиями в области космологии. «Его работы являются основой наших современных представлений о Вселенной»,— заявили шведские академики. Вторую часть премии разделили Мишель Майор и Дидье Кело, которые в 1995 году доказали: Земля и Солнечная система не уникальны по меркам космоса. Они открыли экзопланету, вращающуюся вокруг звезды солнечного типа,— газообразный шар 51 Pegasi b, сравнимый с Юпитером. Это открытие оказалось революционным для астрономии — с тех пор в Млечном Пути было найдено около 4,5 тыс. экзопланет.

1 / 3

Как рассказал “Ъ” и. о. директора Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга МГУ Константин Постнов, работы Джеймса Пиблса, который получил премию «за совокупность заслуг» по физической космологии, «включают в себя предсказание свойств флуктуации (случайное отклонение.— “Ъ”) температуры этого реликтового фона (космическое тепловое излучение, равномерно заполняющее Вселенную.— “Ъ”)»: «Вселенная расширяется и охлаждается, когда-то она была очень горячей, в момент Большого взрыва 13 млрд лет назад. Через 400 тыс. лет после расширения температура во Вселенной падает, а фотоны, то есть свет, начинают свободно распространяться, без поглощения. Пиблс одним из первых сообразил, что если были какие-то первоначальные флуктуации в этой среде (реликтовом фоне.— “Ъ”), они должны оставлять следы — маленькие отличия от средней температуры».

Господин Постнов пояснил, что тема отклонения температуры реликтового фона «столь велика и интересна, что из нее вычисляют космологические параметры»:

«Грубо говоря, сколько во Вселенной обычного вещества, сколько темной материи, которая никак не проявляет себя, кроме как по гравитационному воздействию, и видна только в огромных масштабах — галактик или скоплений галактик, сколько темной энергии, из-за которой происходит ускоренное расширение Вселенной». «Все это было посчитано и проанализировано в работах Джеймса Пиблса, который написал замечательную книгу "Физическая космология", просуммировав знания, существовавшие к тому моменту. Практически все предсказания, которые он сделал по реликтовому фону, сейчас подтверждены». При этом он отметил, что независимо от Джеймса Пиблса над этим работали советские и российские ученые, сделав «сопоставимые с работами Пиблса вещи»: Игорь Новиков, Яков Зельдович, Рашид Сюняев, Андрей Дорошкевич, Дмитрий Сахаров. «Как раз структура холодных и горячих областей была рассчитана в Советском Союзе Яковом Зельдовичем и Рашидом Сюняевым»,— напомнил господин Постнов. Он также отметил, что это уже четвертая Нобелевская премия, которая была присуждена ученым, изучавшим реликтовое излучение:

«Это, конечно, фантастически важная вещь. Как писал Стивен Хокинг, когда увидел карту реликтового фона: "Если вы верите в Бога, то эта карта — его лицо". Температуры реликтового фона — это те флуктуации из квантовых полей, которые пришли из ранней Вселенной и из которых впоследствии образовались галактики, звезды и мы с вами».

Заместитель директора по научной работе Института космических исследований РАН, профессор РАН Александр Лутовинов отметил, что Джеймс Пиблс, «конечно, много что сделал, в том числе занимался предсказанием свойств микроволнового излучения, разрабатывал математический аппарат, который позволил положить космологию на точный язык, одним из первых обратил внимание на необходимость исследования неоднородностей реликтового фона»: «Но есть такая тонкость: в 2019 году медаль Дирака (медаль Международного центра теоретической физики имени Абдуса Сална в Триесте, награждаются ученые, сделавшие значительный вклад в области теоретической физики.— “Ъ”) была вручена трем российским ученым — Вячеславу Муханову, Алексею Старобинскому и Рашиду Сюняеву — за выдающиеся достижения в исследовании Вселенной и космологии, микроволнового фона, за то, что благодаря им космология стала настоящей научной дисциплиной. Эта формулировка очень близка к тому, что сегодня огласил Нобелевский комитет». Он также напомнил, что и Джеймс Пиблс в ответной речи вспомнил достижения Якова Зельдовича: «То есть в российской школе было много что сделано. Российские ученые в этом направлении сделали не меньше».

Что касается второй части Нобелевской премии, то здесь оба эксперта были единодушны. «Открытие экзопланет — это фактически открытие нового направления в науке,— рассказал господин Лутовинов.— Ученые разработали новый спектрограф, который позволяет измерять скорость звезд с очень высокой точностью. Они изучили множество солнцеподобных объектов, увидев, что у одного из них радиальная скорость звезды колеблется». Мишель Майор и Дидье Кело объяснили это тем, что «вблизи звезды летает некий объект, который влияет на собственную скорость звезды». «Они подсчитали, что масса объекта сопоставима с массой Юпитера, но его орбита очень короткая. Опубликованные ими в 1995 году результаты вызвали взрывной интерес к экзопланетам, были запущены специализированные миссии. Сейчас уже обнаружено около 4,5 тыс. экзопланет».

«Люди всегда думали, что все планетные системы должны были походить на нашу: у нас гиганты Юпитер и Сатурн в пять-шесть раз дальше от Солнца,— поясняет господин Постнов.— Удивительное открытие Майора и Кело состояло не в том, что вокруг звезды есть планеты, в этом нет ничего удивительного, сенсация заключалась в том, что планета, похожая по массе на наш Юпитер, оказалась в сто раз ближе к звезде, чем наш Юпитер к Солнцу, тогда как теория образования планет говорит, что такие планеты должны быть далеко от звезды».

Далее, рассказал господин Постнов, такие планеты «стали обнаруживать почти вокруг каждой звезды»: «Оказалось, что все эти планетарные системы не похожи на земные, а экзопланеты немного странные — располагаются очень близко к звезде. И это не означает, что они там образовались,— произошла миграция. Затем на основе этого открытия появилась теория миграции планет, что стало революцией в науке, об этом раньше не думали, полагая, что все живут как мы». Он уточнил, что ученые, открывшие экзопланеты, «сдвинули огромный пласт науки»: «Их открытие послужило для развития новой, быстро развивающейся ветки науки. Эта часть Нобелевской премии очень заслужена и достойна, это действительно открытие. Если Джеймс Пиблс делал теоретические работы, которые подтверждались, то здесь нет никакой теории, а упорная, очень тщательная добросовестная астрономическая работа. То есть в этом году у премии первая часть больше физическая, а вторая — чисто астрономическая».