Итоги 2016 года: главные открытия в сфере космоса

2016 год стал годом нескольких важных открытий в сфере космоса. Ученым удалось "словить" гравитационные волны, существование которых предсказал Альберт Эйнштейн, открыть "вторую Землю" у ближайшей к Солнцу звезды и узнать о существовании Девятой планеты. 20 января астрономы Майкл Браун и Константин Батыгин из Калифорнийского университета в Пасадене заявили о том, что им удалось обнаружить за орбитой Плутона объект размером с Нептун, масса которого превышает массу Земли в 10 раз. В ближайшей точке девятая планета подходит к Солнцу на расстояние, в семь раз превышающее радиус орбиты Нептуна — на 200 астрономических единиц (астрономическая единица равна расстоянию от Солнца до Земли). Дальняя точка орбиты удалена от нашей звезды на 600-1200 астрономических единиц. 

Девятая планета

Обнаружить загадочную планету Х астрономам удалось с помощью анализа данных о гравитационном влиянии, которое она оказывает на соседние небесные тела. Вероятность ошибки в обнаружении Девятой планеты авторы исследования оценивают в 0,07%. Вместе с тем, окончательно об открытии новой планеты будет сообщено, когда астрономам удастся увидеть ее в телескоп.

11 февраля ученые из проекта LIGO заявили об экспериментальном открытии гравитационных волн, которые являются прямым следствием Общей теории относительности, предложенных Альбертом Эйнштейном в 1915 году. Они описываются уравнениями волнового типа, их решения соответствуют возмущениям пространства-времени, движущимся со скоростью света. В отличие от электромагнитных волн — света — интенсивность гравитационных волн на много порядков меньше, поэтому обнаружить их удалось лишь спустя 100 лет с момента предсказания. LIGO — это система из двух одинаковых детекторов, тщательно настроенных для регистрации невероятно малых смещений от прохождения гравитационных волн. 

Гравитационные волны

Детекторы расположены на расстоянии трех тысяч километров друг от друга в Ливингстоне, штат Луизиана, и Хэнфорде, штат Вашингтон. Проект был предложен в 1992 году группой американских ученых, в которую входил в том числе Кип Торн, известный своим участием в создании фильма "Интерстеллар". LIGO, обошедшаяся в 370 миллионов долларов, приступила к работе еще в 2002 году, но поймать гравитационную волну удалось только после модернизации, осуществленной в 2010-2015 годах.

24 августа ученые заявили о том, что у ближайшей к Солнцу звезды Проксима Центавра обнаружена землеподобная потенциально обитаемая планета. Расстояние от планеты Proxima b до материнской звезды составляет семь миллионов километров – всего 5% от расстояния между Землей и Солнцем. Планета находится гораздо ближе к своей материнской звезде, чем Меркурий к Солнцу, но и сама Проксима гораздо тусклее Солнца. Поэтому получается, что Proxima b попадает внутрь зоны обитания своей звезды. По оценкам, температура на ее поверхности позволяет существовать воде в жидком состоянии.

Вторая Земля

 Как подчеркивают ученые, если окажется, что у планеты есть магнитное поле плотная атмосфера и океаны, наполненные жидкой водой, шансы на существование на ней жизни очень высоки.

Астрономы обнаружили еще одну звезду з загадочными перепадами яркости. В 2015 году была обнаружена KIC 8462852, чья светимость падала на 20% и оставалась на таком же уровне некоторое время. Некоторые астрономы связывают такие перепады яркости с наличием вокруг звезды мегаструктур, построенных инопланетной цивилизацией. 

Звезда со странными изменениями яркости

EPIC 204278916 также удивила ученых. Блеск звезды, согласно данным космического телескопа "Кеплер", снижался до 65% от максимального в течение 25 суток наблюдений. Сильные провалы в кривой блеска означают, что звезду закрывал объект, сравнимый с ней по своим размерам. Как и в случае с KIC 8462852, вряд ли тому причиной плотное облако комет: потребовалось бы несколько сотен тысяч комет с гигантскими ядрами.

Впервые быстрые радиовсплески (FRB), которые некоторые ученые связывали с сигналами инопланетной цивилизации, были обнаружены еще в 2007 году. С тех пор исследователи периодически фиксировали подобные всплески, которые всегда были единичными явлениями. 

16 новых "сигналов инопланетян"

Вместе с тем, в марте этого года ученые зафиксировали 10 FRB, которые исходили их одного региона космоса в созвездии Возничего. В декабре были зафиксированы еще шесть импульсов, которые исходили их того же региона космоса. По мнению исследователей, обнаружение 16 быстрых радиовсплесков в одном и том же регионе поможет им установить природу их происхождения.

Гравитационные волны, предсказанные Эйнштейном, наконец обнаружены напрямую

Это наконец-то свершилось: ученые эксперимента Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) сообщили 11 февраля, об обнаружении гравитационных волн. Сигнал, зарегистрированный обсерваторией LIGO, пришел от двух сталкивающихся черных дыр и достиг приемного устройства обсерватории, представляющего собой сдвоенные детекторы, расположенные на территории США, 14 сентября 2015 г., сказали ученые.

В результате этого космического столкновения сквозь пространство-время со скоростью, близкой к скорости света, понеслись гравитационные волны, подобно тому как от брошенного камня по глади воды расходятся круги. Исследователи сказали, что это столкновение произошло 1,3 миллиарда лет назад между черными дырами, массы которых составляли 29 и 36 солнечных масс соответственно. В результате этого столкновения примерно 3 солнечных массы материи было превращено в энергию в форме гравитационных волн в течение менее чем одной секунды, добавили ученые.

Это обнаружение является ключевым моментом в истории астрономии и астрофизики. В отличие от световых волн, гравитационные волны не искажаются взаимодействием с материей в процессе движения сквозь космическое пространство, а потому они несут «первозданную» информацию о космических объектах и породивших их событиях.

Обсерватория LIGO регистрирует гравитационные волны при помощи двух перпендикулярных «рукавов», представляющих собой протяженные сооружения, расположенные в форме буквы L. Из точки, в которой рукава сходятся друг с другом, испускается лазерный луч, который затем разделяется на два когерентных световых потока, идущих каждый по своему рукаву. При прохождении через детектор обсерватории гравитационной волны длина одного из рукавов уменьшается на крохотную величину, а второго – увеличивается на величину примерно такого же порядка малости. По разности времен прибытия лучей к регистрационному прибору ученые определяют наличие гравитационной волны.

Усовершенствованные датчики повышают шансы обнаружить гравитационные волны

Ученые, пытающиеся обнаружить гравитационные волны — которые впервые были предсказаны Альбертом Эйнштейном примерно 100 лет назад — продвинулись к своей цели ещё на один шаг, после того как недавно международной командой исследователей, включающей ученых из Университета Западной Австралии (UWA), были усовершенствованы датчики, предназначенные для регистрации этих волн.

Гравитационные волны представляют собой возмущения пространства-времени, вызываемые мощными космическими событиями, такими как формирование черных дыр, и существование этих волн было предсказано Общей теорией относительности Эйнштейна в 1916 г.

Ученые надеются зарегистрировать эти волны, используя эксперимент под названием Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatories (LIGO), размещенный на территории США, который включает пару расположенных в форме буквы L вакуумных систем, каждая из которых составляет 4 километра в длину и заканчивается с обеих сторон зеркалами; в каждом из «рукавов» системы зажжен лазерный луч. Теория утверждает, что гравитационная волна будет оказывать разное влияние на разные «рукава» системы LIGO, таким образом создавая измеряемое изменение контролируемых параметров.

В 2005 г. профессор Дэвид Блэр из UWA предсказал проблему в работе системы, известную как нестабильность параметров и состоящую в том, что отражение лазерного луча от зеркала приводит к наведению в зеркале тепловых вибраций, создающих нежелательные флуктуации значений измеряемых величин.

«В настоящее время мы разработали целый набор инструментов, которые позволят контролировать нестабильности в датчиках, и в ближайшие годы будем полагаться на эти усовершенствованные детекторы в наших поисках», — сказал профессор Блэр.