ТРИУМФАЛЬНОЕ ШЕСТВИЕ АСТРОНОМИИ
Член-корреспондент РАН Андрей ФИНКЕЛЬШТЕЙН, директор Института прикладной астрономии РАН
В июле 2003 г. Международный астрономический союз принял решение объявить 2009 г. Годом астрономии. Оно было поддержано 33-й Генеральной ассамблеей ЮНЕСКО, а в 2007 г. - 62-й Генеральной ассамблеей ООН. Логика этих шагов объясняется тем, что в наши дни отмечается 400-летие изобретения телескопа, тесно связанное с именем выдающегося итальянского ученого Галилео Галилея. Его астрономические открытия вместе с ранее им же выполненными экспериментальными работами по механике сломали существовавшие в средневековье схоластические представления об окружающем мире и дали толчок для формирования науки в современном смысле этого слова. Таким образом, Международный год астрономии можно рассматривать не только как повод для празднования
эпохальных научных прорывов Галилея, но и как дату возникновения современного естествознания.
Ныне астрономия, являющаяся одной из самых развитых и высокотехнологических наук, продолжает изучать Солнце, планеты*, их спутники, астероиды, кометы, звезды и скопления послед-
*См.: Э. Галимов. Перспективы планетоведения. — Наука в России, 2004, № 6; И. Митрофанов. Разгадывая марсианские тайны. — Наука в России, 2002, № 6 (прим. ред.).
них*, межзвездное вещество и планеты около других звезд (так называемые экзопланеты), нашу и другие галактики и их скопления, реликтовое излучение, экзотические формы космического вещества и энер-
*См.: Ю. Ефремов, В. Сурдин. Звездные комплексы и структуры галактик. — Наука в России, 2001, № 1 {прим. ред.).
Оптический телескоп БТА (Специальная астрофизическая обсерватория РАН, Северный Кавказ, Россия).
.'А* /
гии, стремится найти жизнь на иных планетах и существование внеземных цивилизаций.
Для получения знаний о Вселенной астрономы используют весь спектр электромагнитного излучения — от гамма- и рентгеновского до оптического и радиоизлучения, а также источники гравитации, нейтрино, космические лучи и вещество планет, их спутников и комет. Сегодня выполняются масштабные международные наблюдательные программы, объединяющие усилия десятков стран и сотен организаций. С помощью современных информационных технологий объединяются телескопы, расположенные на различных континентах и в космосе, в единые глобальные сети реального времени. Для описания наблюдаемых явлений привлекают самые изощренные математические методы и современные физические теории. Благодаря всему этому астрономия, начиная с середины XX в., претерпела подлинно революционные изменения, которые будут определять ее облик по крайней мере до середины нынешнего столетия.
Доказательством сказанному служат открытия звездных ассоциаций и звездообразований Виктором Амбар-цумяном (1947, СССР; с 1953 г. - академик), квазаров -Мартином Шмидтом (1963, Голландия, США), реликтового излучения — Арно Пензиасом и Робертом Вильсоном (1965, США), пульсаров — Джоселином Беллом и Энтони Хьюишем (1967, Великобритания), рентгеновских объектов — группой под руководством Риккардо Джиаккони (1970, США), двойного пульсара, свидетельствующего об излучении гравитационных волн, — Расселом Халлсом и Джозефом Тейлором-младшим (1974, США), солнечных нейтрино — Раймондом Дейвисом (1968, США) и космических нейтрино — учеными во главе с Масатоши Кошиба (1987. Япония), анизотропии реликтового фона — группой под руководством
Джона Мэтера, Джорджа Смута (1992, США) и экзоа^а-нет (1995-2005, США, Объединенная Европа).
Среди теоретических работ, прояснивших наиболее существенные наблюдаемые астрономические явления или предсказавших их, следует отметить исследования Субраманьана Чандрасекхара (США), построившего теорию строения и эволюции звезд. Ханса Бете (США), развившего теорию ядерных реакций и объяснившего с ее помощью природу энергетики звезд, Уильяма Фаулера и Фреда Хойла (США) — труды по теории образования химических элементов во Вселенной и в звездах.
Крупный теоретический вклад внесли в середине XX в. и отечественные ученые: Георгий Гамов (СССР, США; член-корреспондент с 1932 г.) — создатель теории «горячей Вселенной», Яков Зельдович (академик с 1958 г.) и его ученики Рашид Сюняев (академик с 1992 г.), Игорь Новиков и Андрей Дорошкевич - авторы пионерских работ по теории «черных дыр» и реликтового излучения, Иосиф Шкловский (член-кор-респондент с 1966 г.), предложивший синхротрон-ный механизм для объяснения радиоизлучения дискретных радиоисточников.
Наконец, среди новаторских трудов, легших в основу создания технических средств для астрономических наблюдений, следует упомянуть работы Мартина Райла (1952, Великобритания) — автора метода апертурного синтеза, Николая Кардашева и Леонида Матвеенко (1965, СССР), предложивших метод радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами.
Разумеется, этот перечень достижений далеко не исчерпан и может быть существенно дополнен. Остается только добавить, что большая часть упомянутых работ была отмечена Нобелевскими премиями в области физики.
m<
Оптические телескопы Keck 1 и 2 (Обсерватория W.M. Keck, Гавайские острова, США).
Однако с каждым новым открытием число загадок и тайн Вселенной не уменьшается, а скорее, наоборот, увеличивается. И это не случайно. Ведь прост-ранственно-временные и энергетические масштабы процессов, происходящих в космосе, на порядки порядков превышают и будут превышать технические и технологические возможности любой сколь угодно высокоразвитой цивилизации. Тем самым Вселенная является уникальной физической лабораторией, которую она предоставила исследователям для изучения необычных состояний материи и построения фундаментальных физических теорий. Поэтому именно в астрономии сосредоточены все наиболее значительные вызовы природы и прорывы в их понимании. Вот лишь три примера.
В фундаментальной физике особое место занимает теория тяготения Альберта Эйнштейна (1879-1955; Германия, США). Она описывает сверхсильные гравитационные поля и основные свойства пространства-времени. Созданную более 90 лет назад, ее многократно экспериментально проверяли прямыми астрономическими наблюдениями в Солнечной системе, и не было обнаружено ни одного экспериментального факта, противоречащего высказанным в ней положениям. Вместе с тем при изучении таких экзотических астрономических явлений, как «черные дыры» и ранняя Вселенная, возникает твердое убеждение, что теория тяготения Эйнштейна должна быть обобщена подобно тому, как в свое время она сама поступила с теорией тяготения Исаака Ньютона (1643-1727; Англия). О том, что это произойдет, свидетельствует следующий факт. В настоящее время три из четырех фундаментальных взаимодействий — электромагнитное, слабое и сильное — описываются Стандартной моделью, а гравитационное — независимо от теории тяготения Эйнштейна, и их объединения можно достигнуть только созданием квантовой теории гравитации.
«Черные дыры», являющиеся прямым следствием теории тяготения Эйнштейна, — особые области про-
странства-времени, возникшие на заключительной стадии эволюции звезд с массами, большими трех масс Солнца, в ядрах галактик и квазаров и на начальной фазе расширения Вселенной. Если существование первых практически решенный вопрос, то ближайшие десятилетия должны окончательно прояснить существование сверхмассивных «черных дыр» (с массами в сотни миллионов и миллиардов масс Солнца) и первичных (с массами порядка миллиардов тонн) - первых как источников первичной энергии ядер галактик и квазаров, вторых как источников информации об очень ранних фазах расширения Вселенной.
Вселенная — уникальное образование, возникшее 13,5-14,0 млрд лет назад из сверхплотного и сверхгорячего состояния, из сингулярности, которая подобно гену содержала все данные о ее будущем. О первых нескольких сотнях тысяч лет ее жизни несет сведения реликтовое излучение. А информацию о более ранних этапах — данные о первичном химическом составе и, прежде всего, о соотношении водорода, гелия, дейтерия и лития (более тяжелые элементы рождаются в звездах). Однако наиболее поразительные явления сосредоточены на самых ранних стадиях эволюции Вселенной, когда она имела размеры на 20 порядков меньшие, чем атомное ядро. Тогда и позже «работали» такие загадочные механизмы, как «темная энергия», позднее и «темное вещество», обеспечившие расширение Вселенной, определившие ее основные динамические и топологические свойства.
Исследование природы начальной фазы эволюции Вселенной дает шанс получить ответ и на ряд экзотических вопросов. Уникальна ли она или таковых множество, несмотря на то, что некоторые из них бесконечны? Универсальны ли фундаментальные физические законы, описывающие эволюцию всех возможных вселенных, или каждая следует своим законам? Является ли наша Вселенная самой сложной из теоретически возможных, в силу чего ее физические законы позволяют образовывать живые структуры, к которым принадлежим и мы?
Комплекс оптических телескопов ш (Южная Европейская обсерватория на территории Чили).
Несомненно, что в процессе получения ответов на перечисленные вопросы нас ждет много неожиданностей, требующих переосмысления ряда положений, выдвинутых современными и кажущимися ясными астрофизическими и космологическими теориями. Единственно, в чем можно быть уверенным, это в том, что общая астрономическая картина Вселенной не претерпит радикальных изменений.
Далее. Все астрономические открытия, сделанные и еще предстоящие, связаны с развитием различных наземных и космических астрономических инструментов, кардинально отличающихся от телескопа, примененного 400 лет тому назад Галилеем.
Трудно представить астрономию без оптических телескопов, и они, пройдя 400-летний путь развития, в настоящее время представляют собой большие и сложные установки, оснащенные современными приемниками оптического диапазона. Так, в 1975 г. в Специальной астрофизической обсерватории РАН (Северный Кавказ) вступил в строй 6-метровый телескоп. 20 лет он являлся крупнейшим оптическим телескопом мира, пока в 1993-2002 гг. не были введены в действие оптические телескопы нового поколения с диаметрами зер
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.