10 zagadok, skrytyh v nebesah
16.08.2011 20:58 | S. B. Popov/GAISh, Moskva

Nauka sushestvuet, poka sushestvuyut zagadki voprosy, kotorye zadaet nam priroda. Nesmotrya na to, chto my uzhe ochen' mnogoe znaem i chislo novyh rezul'tatov bystro rastet (v astrofizike poyavlyaetsya neskol'ko desyatkov novyh original'nyh statei v den'), pered uchenymi stoit neskol'ko ser'eznyh problem.

Nekotorye iz nih voznikli nedavno naprimer, svyazannye s temnoi energiei ili svoistvami ekzoplanet; nekotorye zhdut svoego resheniya uzhe mnogie desyatiletiya. Perechislim desyatku zagadok, kotorye mogut byt' resheny v techenie blizhaishih desyati let. A mogut byt' i ne resheny...

1. Priroda temnogo veshestva

Nachnem s ochen' vazhnoi i interesnoi zagadki, kotoraya izvestna s 30-h godov proshlogo veka. Est' ser'eznye osnovaniya polagat', chto v blizhaishie gody ona budet, nakonec, okonchatel'no razreshena.

Poyavilis' dostatochno nadezhnye nablyudatel'nye dannye o tom, chto okolo chetverti plotnosti vselennoi svyazano s kakim-to vidom chastic, slabo vzaimodeistvuyushih drug s drugom i s obychnym veshestvom. Podtverzhdenie etoi gipotezy i opredelenie svoistv poka eshe neulovimyh chastic odna iz samyh aktual'nyh zadach ne tol'ko astrofiziki, no i vsei fiziki.

Samoe zamanchivoe poimat' chasticy v laboratorii. V mire rabotaet neskol'ko eksperimentov takogo roda (CDMS-II, EDELWEISS-II, ZEPLIN, XENON100, PICASSO). Ustanovki pryachutsya v glubokih shahtah, chtoby umen'shit' chislo lozhnyh srabatyvanii iz-za kosmicheskih luchei.

Zagadka temnoi materii mozhet byt' reshena v blizhaishie gody.

Dazhe konservativno nastroennye kollegi schitayut, chto v techenie blizhaishego desyatiletiya razvitie tehniki eksperimenta (naprimer, sozdanie eksperimentov EURECA, DARWIN ili podobnyh im) pozvolit uhvatit' za borodu chasticy temnoi materii. Ili zhe budut postavleny nastol'ko zhestkie ogranicheniya, chto sama gipoteza mozhet okazat'sya pod voprosom.

Optimisty polagayut, chto dannye po temnomu veshestvu mozhno budet poluchit' na uskoritelyah, naprimer uzhe na LHC. Odnako takaya perspektiva maloveroyatna, poskol'ku dlya bol'shinstva obsuzhdaemyh parametrov chastic uskoritel'nye eksperimenty ne mogut poka vydat' dostatochnoi informacii.

Kraine vazhno i interesno uvidet' pervye zvezdy i galaktiki.

Nakonec, sami astrofiziki tozhe ne sidyat slozha ruki. Predpolagaetsya, chto chasticy temnogo veshestva mogut inogda annigilirovat'. V etom sluchae dolzhno rozhdat'sya gamma-izluchenie, a takzhe budut poyavlyat'sya pary chasticaantichastica (naprimer, elektron pozitron). Sootvetstvenno, astronomy ispol'zuyut sputniki (takie, kak gamma-observatoriya imeni Fermi) i nazemnye ustanovki, tak nazyvaemye cherenkovskie teleskopy (takie, kak H.E.S.S. i MAGIC), dlya poiska gamma-signala ot annigilyacii. Kosmicheskie teleskopy mogut neposredstvenno registrirovat' gamma-luchi, a nazemnye nablyudayut opticheskie vspyshki, vyzvannye gamma-kvantami v atmosfere. Krome togo, v kosmicheskih eksperimentah PAMELA i AMS issleduyutsya potoki antichastic (v pervuyu ochered' pozitronov), ulavlivaemyh neposredstvenno v kosmose. Instrument AMS, razrabotannyi v CERNe, tol'ko nedavno ustanovili na Mezhdunarodnoi kosmicheskoi stancii. A PAMELA uzhe davno rabotaet na bortu rossiiskogo sputnika Resurs i vydala kraine interesnyi rezul'tat, svyazannyi s izbytkom pozitronov v sravnenii s predskazaniyami standartnoi modeli. Nekotorye issledovateli kak raz i svyazyvayut etot izbytok s annigilyaciei chastic temnoi materii, hotya mnogie s nimi ne soglasny.

2. Priroda temnoi energii

Vozmozhnost' uskorennogo rasshireniya vselennoi v raznyh kontekstah obsuzhdaetsya pochti sto let. No v primenenii k sovremennoi vselennoi ob etom stali govorit' lish' s 1998 g. Togda po nablyudeniyam dalekih sverhnovyh udalos' pokazat', chto pryamo seichas vselennaya rasshiryaetsya vse bystree i bystree. Za proshedshie gody fakt rosta tempa razbeganiya galaktik udalos' pokazat' raznymi nezavisimymi metodami, i etot rezul'tat ne vyzyvaet somnenii. Neponyatno tol'ko, kak ego interpretirovat'.

Naibolee populyarnaya interpretaciya sostoit v predpolozhenii sushestvovaniya temnoi energii. Eto mozhet byt' svoistvom vakuuma, mozhet byt' kakim-to poka neizvestnym fizicheskim polem, v tom chisle i menyayushimsya so vremenem. Vopros o prichine uskorennogo rasshireniya vselennoi yavlyaetsya odnim iz vazhneishih dlya sovremennoi nauki, poskol'ku svyazan s bazovymi svoistvami kartiny mira. S tochki zreniya standartnoi kartiny on svoditsya k voprosu o prirode temnoi energii.

Poka osnovnym sposobom izucheniya svoistv temnoi energii yavlyaetsya izuchenie izmeneniya tempa rasshireniya vselennoi so vremenem. Poetomu osnovnye programmy po izucheniyu svoistv temnoi energii svyazany s kosmologicheskimi nablyudeniyami i utochneniyami kosmologicheskih parametrov. Mozhno nablyudat' dalekie sverhnovye i po nim opredelyat' temp rasshireniya v raznye momenty vremeni. Dlya etogo est' neskol'ko programm na nazemnyh teleskopah, a takzhe planiruyutsya special'nye kosmicheskie proekty, takie, kak infrakrasnye teleskopy WFIRST (planiruemyi NASA) i Euclid (kotoryi v osnovnom razvivaet ESA). Krome etogo mozhno izuchat' raspredelenie galaktik, i po parametram etoi tak nazyvaemoi krupnomasshtabnoi struktury opredelyat' kosmologicheskie parametry. Nakonec, vazhnym ob'ektom stali skopleniya galaktik. Naprimer, izuchenie effekta Syunyaeva–Zel'dovicha, svyazannogo s rasseyaniem fotonov reliktovogo izlucheniya na goryachih elektronah v skopleniyah galaktik, takzhe pozvolyaet s vysokoi tochnost'yu opredelyat' svoistva vselennoi, v tom chisle i imeyushie otnoshenie k temnoi energii. Dlya etogo na Zemle rabotayut takie ustanovki, kak South Pole Telescope (v Antarktide), Atacama Cosmology Telescope (v suhoi pustyne v Yuzhnoi Amerike), a v kosmos budet zapushen rossiiskii sputnik Spektr-Rentgen-Gamma.

3. Byla li stadiya inflyacii

V sovremennoi kosmologii sobstvenno Bol'shoi vzryv kogda voznikaet goryachaya, rasshiryayushayasya, zapolnennaya veshestvom nasha vselennaya svyazyvayut s okonchaniem stadii inflyacii, kogda prostranstvo s ogromnoi skorost'yu rasshiryalos' pod vliyaniem osobogo fizicheskogo polya, nazyvaemogo inflatonom. Eto standartnaya gipoteza, no sushestvuyut i ee konkurenty. K schast'yu, sushestvuyut i nekotorye nablyudatel'nye predskazaniya, sposobnye podtverdit' pravil'nost' inflyacionnoi modeli uzhe v blizhaishee vremya.

Ris. 1. "Plank" (ESA)

Ozhidaniya svyazany v pervuyu ochered' s rabotoi sputnika Plank (Planck). On izuchaet tak nazyvaemoe reliktovoe izluchenie, ostavsheesya nam v nasledie ot stadii goryachei vselennoi. Reliktovoe izluchenie neset v sebe otpechatok processov i uslovii, carivshih vo vselennoi na rannih stadiyah ee razvitiya. V chastnosti, v nekotoryh variantah inflyacionnoi modeli polyarizaciya reliktovogo izlucheniya mozhet dat' informaciyu o pervichnyh gravitacionnyh volnah. Obnaruzhenie takih sledov v svoistvah reliktovogo izlucheniya stanet ser'ezneishim argumentom v pol'zu spravedlivosti inflyacionnoi modeli.

Mozhno nadeyat'sya naiti kosmologicheskie gravitacionnye volny neposredstvennom obrazom. Dlya etoi celi planirovalos' zapustit' kosmicheskii interferometr LISA, a zatem razvit' etot podhod i realizovat' proekt Big Bang Observer, v kotorom budet rabotat' neskol'ko sistem, podobnyh LISA. V takih shemah vazhno ochen' tochno izmeryat' rasstoyaniya mezhdu sputnikami, sostavlyayushie desyatki millionov kilometrov. Prohodyashaya gravitacionnaya volna slegka menyaet rasstoyanie mezhdu sputnikami, chto i nuzhno izmerit'. K sozhaleniyu, mirovoi finansovyi krizis sdelal eti dorogie proekty trudnoosushestvimymi v blizhaishei perspektive. NASA uzhe otkazyvaetsya ot uchastiya v proekte LISA iz-za ego vysokoi stoimosti i neobhodimosti zakonchit' proekt sleduyushego kosmicheskogo teleskopa (JWST), na kotoryi uhodit mnogo sil i sredstv. Big Bang Observer sootvetstvenno sovsem otkladyvaetsya.

S problemoi inflyacii, opredeleniya uslovii v rannei vselennoi i, vozmozhno, s ponimaniem samogo vozniknoveniya vselennoi svyazany interesnye koncepcii tipa mira na brane. V takih modelyah nash trehmernyi mir yavlyaetsya lish' poverhnost'yu v mnogomernoi Vselennoi. Svoistva bol'shogo vneshnego mira vliyayut na processy v nashei vselennoi, no obnaruzhit' eto ochen' trudno. K sozhaleniyu, sovsem ne ochevidno, chto v etoi oblasti v blizhaishie gody vozmozhen zametnyi progress s tochki zreniya eksperimentov i nablyudenii. Krome togo, eti voprosy stoit otnesti k sfere fundamental'noi fiziki, a ne astrofiziki.

Est' i drugie zadachi, takzhe nahodyashiesya v vedenii fizikov. Upomyanem takuyu problemu: pochemu vo vselennoi tak malo antiveshestva? Schitaetsya, chto v kakoi-to moment vo vselennoi poyavilsya nebol'shoi (na urovne odnoi milliardnoi) izbytok togo, chto my teper' nazyvaem veshestvom. Osnovnaya dolya chastic proannigilirovala, a iz ostatkov sdelano vse, chto my vidim. Tak vot, ob'yasnenie etoi asimmetrii veshestva i antiveshestva kraine vazhnaya zadacha. No, na moi vzglyad, sushestvennyi progress zdes' v blizhaishie 10 let, vo-pervyh, maloveroyaten, a vo-vtoryh, esli on i proizoidet, to glavnymi geroyami budut ne astrofiziki.

4. Kakimi byli svoistva pervyh zvezd i galaktik

My mnogoe znaem o svoistvah vselennoi spustya 300 tys. let posle nachala rasshireniya, poskol'ku vidim reliktovoe izluchenie. No potom nastupayut temnye vremena. Pervye zvezdy zagorayutsya spustya primerno sotnyu millionov let. Zatem postepenno nachinayut rasti pervye galaktiki. Seichas eto lish' scenarii, model'. Trebuetsya eshe poluchit' neposredstvennye nablyudatel'nye dannye.

Eta zadacha dovol'no slozhna s tehnicheskoi tochki zreniya. Nuzhno stroit' gigantskie ustanovki, rabotayushie v diapazonah, nedostupnyh s poverhnosti Zemli. Osnovnym astrofizicheskim proektom NASA, ottyanuvshim na sebya kolossal'nye sredstva i sily, yavlyaetsya Kosmicheskii teleskop im. Dzhemsa Vebba (JWST). Kak polagayut, imenno on smozhet uvidet' pervyi svet vo vselennoi (esli proekt ne zakroyut iz-za ego vse vozrastayushei stoimosti).

Krome etogo, na Zemle skoro nachnetsya stroitel'stvo gigantskoi sistemy radioteleskopov SKA. Glavnye zadachi etogo instrumenta takzhe budut svyazany s kosmologiei i pervymi galaktikami. Kstati, u Rossii eshe est' shans prinyat' uchastie v sozdanii ustanovki. Ravno kak i poluchit' dostup k sozdavaemoi Atacama Large Millimeter Array, kotoruyu stroit Evropeiskaya yuzhnaya observatoriya. Nado tol'ko stat' chlenom etoi organizacii.

Rabota ustanovok LIGO i VIRGO mozhet mnogo rasskazat' o chernyh dyrah.

Reshenie osnovnyh problem, svyazannyh s rozhdeniem i svoistvami pervyh zvezd i galaktik, pozvolit reshit' eshe celyi kompleks problem, svyazannyh s vozniknoveniem i rostom sverhmassivnyh chernyh dyr v centrah galaktik. Zarodyshi etih monstrov mogut voznikat' v rezul'tate kollapsa pervyh ochen' massivnyh zvezd. A mogut i pryamo v rezul'tate kollapsa bol'shih oblakov gaza. Potom oni nabirayut massu vmeste s galaktikami. Znachit, izuchiv rozhdenie i povedenie pervyh zvezd i galaktik, my poluchim v ruki vse neobhodimye dannye dlya ponimaniya evolyucii sverhmassivnyh chernyh dyr.

5. Priroda chernyh dyr. Nalichie gorizonta

Vse lyubyat chernye dyry. Kto-to i boitsya, no tozhe lyubya. Vsem interesno. I pervyi vopros: a est' li oni na samom dele?

Ris. 2. Modelirovanie obrazovaniya diskovoi galaktiki (A. Kravcov i dr., s saita http://cosmicweb.uchicago.edu/Pokazana oblast' razmerom 144 kiloparseka. Na moment formirovaniya galaktiki proshlo primerno poltora milliarda let posle nachala rasshireniya vselennoi

Osnovnaya neobychnost' chernyh dyr svyazana s tem, chto u nih net poverhnosti. A est' tak nazyvaemyi gorizont sobytii. Iz-pod gorizonta nichto ne mozhet popast' obratno v nashu vselennuyu. Esli predmet tuda provalilsya, to eto uzhe navsegda. Vot dokazatel'stvo sushestvovaniya gorizonta u tak nazyvaemyh kandidatov v chernye dyry i yavlyaetsya aktual'neishei astrofizicheskoi zadachei.

Sdelat' eto neprosto, hotya i dostignuty sushestvennye uspehi v zakrytii mnogih modelei, pretendovavshih na status al'ternativy chernym dyram. Tem ne menee, vazhno kak mozhno blizhe podobrat'sya k tomu, chtoby videt' nablyudatel'nye proyavleniya gorizonta. V blizhaishem budushem dolzhna poyavit'sya interesnaya vozmozhnost'.

Uzhe postroeno neskol'ko krupnyh detektorov gravitacionnyh voln, samye krupnye iz nih eto dve ustanovki: LIGO v SShA i Virgo v Italii. Oni rasschitany na registraciyu signala ot sliyanii dvoinyh kompaktnyh ob'ektov neitronnyh zvezd ili chernyh dyr. Takie pary dolzhny voznikat' iz dvoinyh sistem, sostoyashih iz dvuh massivnyh zvezd. Dvoinye neitronnye zvezdy my dazhe uzhe otkryli blagodarya nablyudeniyam radiopul'sarov. Raschety pokazyvayut, chto posle montazha na ustanovkah LIGO i Virgo novogo oborudovaniya detektory smogut ezhegodno registrirovat' neskol'ko sliyanii dvoinyh chernyh dyr. A eto znachit, chto my budem videt', kak gorizont vzaimodeistvuet s gorizontom i kak kolebletsya gorizont poluchivsheisya v rezul'tate sliyaniya chernoi dyry. Eto ochen' intriguyushe!

Izuchenie neitronnyh zvezd vazhno i dlya yadernoi fiziki

Poka zhe my mozhem izuchat' chernye dyry v akkreciruyushih istochnikah. V nih veshestvo iz mezhzvezdnoi sredy ili so vtoroi zvezdy v dvoinoi sisteme techet v chernuyu dyru, obrazuya disk. V akkrecionnom diske gaz razogrevaetsya do vysokih temperatur, i ego mozhno nablyudat' v osnovnom v rentgenovskom diapazone. Poetomu vazhno zapuskat' novye rentgenovskie observatorii. K sozhaleniyu, i tut finansovyi krizis i problemy s JWST priveli k tomu, chto pod voprosom okazalsya proekt Mezhdunarodnoi rentgenovskoi observatorii (IXO), a Evropa uzhe otkazalas' ot ambicioznogo proekta Simbol-X. Zato budet zapushen vazhnyi amerikanskii rentgenovskii sputnik NuSTAR. Krome togo, izuchenie chernoi dyry v centre nashei galaktiki aktivno idet v radio- i millimetrovyh diapazonah, v kotoryh Galaktika prakticheski prozrachna, znachit, my mozhem videt' i samye central'nye ee oblasti. Budem nadeyat'sya i na to, chto sputnik Radioastron, yavlyayushiisya osnovoi sistemy radiointerferometrov s unikal'no bol'shim razresheniem, vneset svoyu leptu.

6. Otkuda letyat kosmicheskie luchi sverhvysokih energii

Na Zemle my stroim gigantskie dorogie mashiny, chtoby razgonyat' chasticy do vysokih energii. Priroda imeet kakoi-to mehanizm, chtoby delat' nechto bol'shee. Primerno raz v god na Zemlyu, na ploshad', ravnuyu ploshadi krupnogo goroda, priletaet po chastice s energiei v sto millionov raz bol'she, chem maksimal'naya energiya chastic na LHC. Znachit, za vremya sushestvovaniya Zemli na nee popalo bolee milliona milliardov takih chastic, chto, kstati, pokazyvaet, chto nichego strashnogo pri etom ne proishodit.

Ris. 3. Tak mozhet vyglyadet' gravitacionno-volnovoi signal ot sliyaniya chernyh dyr (iz raboty arXiv:1010.5260). Vidno, chto i posle momenta nol' prodolzhaetsya izluchenie. Ono mozhet mnogoe rasskazat' o svoistvah gorizontov chernyh dyr

V poslednie gody udalos' pokazat' (v pervuyu ochered' blagodarya Observatorii im. P'era Ozhe), chto podobnye chasticy priletayut s bol'shih vnegalakticheskih rasstoyanii. No poka my tochno ne znaem, kakie ob'ekty yavlyayutsya istochnikami (osnovnymi podozrevaemymi schitayutsya aktivnye yadra galaktik), a takzhe ne znaem, kak chasticy uskoryayutsya do takih kolossal'nyh energii. V pervuyu ochered' neobhodimo dostatochno tochno izmerit' napravleniya prihoda dlya dostatochno bol'shogo kolichestva chastic (a takzhe ih energiyu). Mozhno nadeyat'sya, chto neskol'ko posleduyushih let raboty Observatorii Ozhe pozvolyat reshit' etu zadachu.

7. Uravnenie sostoyaniya neitronnyh zvezd. Kvarkovoe veshestvo

Samoe plotnoe veshestvo v dostupnoi dlya nablyudenii chasti Vselennoi soderzhitsya v nedrah neitronnyh zvezd.

Neitronnye zvezdy eto ostatki massivnyh zvezd. Posle kollapsa yadra zvezdy i vzryva sverhnovoi ostaetsya sharik razmerom okolo 20 km s massoi, prevyshayushei massu Solnca. Srednyaya plotnost' takogo ob'ekta primerno ravna plotnosti atomnogo yadra, a v centre prevoshodit ee raz v desyat'. V laboratoriyah my ne mozhem izuchat' takoe sostoyanie veshestva, a potomu ploho ponimaem zakony, ego opisyvayushie. I eto uzhe ne kakaya-to dalekaya astrofizicheskaya problema eto probel v yadernoi fizike, kotoryi hochetsya zapolnit'.

Odna iz intriguyushih vozmozhnostei svyazana s gipotezoi o kvarko-vom veshestve. Vozmozhno, chto pri ochen' vysokoi plotnosti materiya perehodit v novoe sostoyanie, kogda kvarki uzhe ne zaperty vnutri protonov, neitronov ili drugih chastic. Esli kvarkovoe veshestvo est' v nedrah neitronnyh zvezd, to pri ih sliyanii, kogda klochki letyat po zakoulochkam, v mezhzvezdnoe prostranstvo vybrasyvayutsya komochki kvarkovogo veshestva – strapel'ki. Ih mozhno pytat'sya poimat', naprimer, izuchaya kosmicheskie luchi.

V blizhaishie gody budut otkryty zemnopodobnye planety v zonah obitaniya u zvezd tipa Solnca.

Takim obrazom, est' dva napravleniya v astrofizicheskih issledovaniyah, kotorye mogut rasskazat' nam, kak vedet sebya ochen'-ochen' plotnoe veshestvo. Eto libo issledovaniya neitronnyh zvezd (v osnovnom v rentgenovskom diapazone), pri kotoryh odnovremenno tochno izmeryat massu i radius iskomogo ob'ekta, libo poisk stra-pelek s pomosh'yu apparatov tipa AMS. Nadezhd chto-to poimat' ne tak mnogo, no oni est'.

8. Mehanizm vzryva sverhnovyh

Massivnye zvezdy zakanchivayut svoyu zhizn' v rezul'tate vzryva. Ischerpav zapasy termoyadernogo topliva, ih vnutrennosti nachinayut szhimat'sya, chto zakanchivaetsya kolossal'nym vydeleniem energii. Na korotkoe vremya zvezda stanovitsya yarche celoi galaktiki.

Ris. 4. Mgnovennyi snimok vzryva sverhnovoi po rezul'tatam modelirovaniya (iz stat'i astro-ph/0702539). Pokazana struktura magnitnyh silovyh linii spustya 0,86 sekundy posle vzryva

Vzryv sverhnovoi eto strashno interesno. Tam ochen' slozhnaya fizika. Raschety poka ne pozvolyayut tolkom razobrat'sya v mehanizme etih kataklizmov. A hochetsya. Pochti vse atomy tyazhelee zheleza obrazovalis' imenno v rezul'tate takih vzryvov. To est' v nas samih, dorogie chitateli, est' nemalo atomov, pobyvavshih v plameni vspyshki sverhnovoi.

My vidim mnogo vspyshek sverhnovyh i pol'zuemsya etim, naprimer, dlya opredeleniya rasstoyanii v kosmologii. No vot poimat' signal iz samyh nedr vzryvayusheisya zvezdy ochen' trudno. Edinstvennyi sposob lovit' neitrino. Lish' odnazhdy, v 1987 g., kogda vspyshka proizoshla v blizkoi karlikovoi galaktike Bol'shom Magellanovom oblake, udalos' poimat' neskol'ko takih chastic. No eto slishkom malo, chtoby sil'no prodvinut'sya v reshenii zagadki. Seichas postroeno neskol'ko krupnyh detektorov dlya poiska astrofizicheskih neitrino. Optimisty polagayut, chto ustanovka IceCube v Antarktide ili kakie-to ee konkurenty (naprimer, evropeiskii morskoi proekt ANTARES u poberezh'ya Francii) smogut v blizhaishie gody zaregistrirovat' neskol'ko desyatkov neitrino ot kakoi-nibud' vspyshki sverhnovoi v ne ochen' dalekoi galaktike.

9. Kolichestvo planet zemnogo tipa v zone obitaniya

Kolossal'nyi, samyi bystryi progress v astrofizike my vidim v izuchenii ekzoplanet, t.e. planet okolo drugih zvezd. Schet im idet na sotni, hotya pervuyu otkryli menee 20 let nazad. A skoro blagodarya rabote sputnika Kepler (Kepler) schet poidet na tysyachi. V blizhaishie gody v principe mozhno rasschityvat' na obnaruzhenie v zone obitaniya (tam, gde na poverhnosti planet mozhet sushestvovat' voda v zhidkom vide) u zvezdy, pohozhei na Solnce, planety tipa Zemli, da eshe i s kislorodnoi atmosferoi. Veroyatno, dlya nadezhnogo rezul'tata potrebuetsya vvesti v stroi sleduyushie pokoleniya sputnikov i teleskopov, no i tut rech' idet maksimum o blizhaishih 15-20 godah.

Ris. 5. Raspredelenie ekzoplanet po massam i rasstoyaniyam ot zvezdy (iz stat'i arXiv:1001.3577). Massy privedeny v edinicah massy Yupitera. Bol'shie poluosi v edinicah rasstoyaniya ot Zemli do Solnca. Kruzhkami pokazany tranzitnye planety, a treugol'nikami planety, otkrytye po izmereniyam luchevyh skorostei. Massy (osobenno dlya planet, otkrytyh po luchevym skorostyam) yavlyayutsya lish' nizhnim predelom

Uzhe seichas my mozhem otkryvat' planety s zemnoi massoi v zonah obitaniya u solncepodobnyh zvezd.

S pomosh'yu krupnyh teleskopov my takzhe mozhem izuchat' sostav atmosfer planet-gigantov.

A v blizhaishie gody my poluchim kak minimum neplohuyu statistiku po zemnopodobnym planetam v zonah obitaniya. Dlya etogo ne nuzhny dazhe novye instrumenty: sputnika Kepler i imeyushihsya nazemnyh teleskopov vpolne dostatochno.

10. Anomaliya Pionerov i proletnye anomalii

Sushestvuet zagadka, svyazannaya s povedeniem nekotoryh iskusstvennyh sputnikov. Naibolee izvestna tak nazyvaemaya anomaliya «Pionerov», odnako est' i drugie.

Amerikanskie kosmicheskie apparaty Pioner-10 i Pioner-11, pokidayushie Solnechnuyu sistemu, zamedlyayutsya slegka sil'nee, chem sleduet iz raschetov. Uzhe mnogo let idut spory, chto yavlyaetsya tomu prichinoi. Krome togo, neskol'ko apparatov (NEAR, Rosetta, Galileo) priobreli lishnyuyu skorost' posle gravitacionnyh manevrov okolo Zemli. Chasto dve eti problemy ob'edinyayut vmeste: est', skazhem, osnovaniya polagat', chto u Pionerov effekt poyavilsya posle manevra v gravitacionnom pole Saturna.

Naibolee konservativnoe ob'yasnenie povedeniya Pionerov sostoit v rassmotrenii neuchtennogo asimmetrichnogo teplovogo izlucheniya samogo apparata (i ustroistv na nem). Periodicheski poyavlyayutsya raboty, v kotoryh avtory demonstriruyut, kakuyu chast' effekta udaetsya tak ob'yasnit'. Poslednyaya stat'ya takogo roda poyavilas' v aprele 2011 g. No drugie proletnye anomalii ona ne ob'yasnyaet.

Vozmozhno, ponadobyatsya special'nye sputniki ili modifikacii planiruemyh apparatov, kotorye pomogut vnesti yasnost'. Naprimer, informaciyu mogut dat' manevry apparatov Juno i BepiColombo, kotorye budut zapusheny v blizhaishee vremya, a takzhe dannye so stancii New Horizons, kotoraya seichas letit k okrainam Solnechnoi sistemy. Skoree vsego, nikakoi ekzotiki (novoi fiziki) dlya ob'yasneniya effektov ne ponadobitsya, no kto znaet?

My rassmotreli desyatku astrofizicheskih zagadok i perechislili nablyudatel'nye zadachi, kotorye mogut stat' klyuchevymi v poiske otvetov. Razumeetsya, byli nazvany i nekotorye nablyudatel'nye proekty i programmy, v ramkah kotoryh eti rezul'taty mogut byt' polucheny. Odnako etim vse, konechno, ne ogranichivaetsya. Vo-pervyh, est' mnozhestvo bolee chastnyh problem, kotorye, tem ne menee, ochen' vazhny. Astrofizika zahvatyvayushaya i bystro razvivayushayasya nauka. Poetomu ne tol'ko problemy iz vtoroi desyatki, no, vozmozhno, i iz tret'ei sotni zasluzhivayut vnimaniya. Krome togo, ochen' mnogie chastnye problemy tak ili inache svyazany s bol'shimi klyuchevymi zadachami, dlya resheniya kotoryh nuzhen kompleksnyi podhod (lyudi stroyat Shartrskii sobor, a ne prosto doski pilyat). Vo-vtoryh, spisok, konechno zhe, ochen' sub'ektiven. V-tret'ih, v spisok ne popali interesnye zagadki, kotorye, po mneniyu avtora, vryad li budut resheny v blizhaishee vremya. K nim, naprimer, otnosyatsya poiski ekzoticheskih ob'ektov, takih, kak pervichnye chernye dyry ili kosmicheskie struny. Nakonec, my soznatel'no izbegali problem v duhe chto bylo, kogda nichego ne bylo,i kak vyglyadit singulyarnost' v chernoi dyre. S nablyudatel'noi tochki zreniya k nim trudno podstupit'sya, da i bez nih interesnogo hvataet.

V originale stat'ya opublikovana v gazete "Troickii variant - Nauka" N15 (84) 02 avgusta 2011 g.

Publikacii s klyuchevymi slovami: Kosmologiya - neitronnye zvezdy - Sverhnovye - chernye dyry - zvezdy - galaktiki Publikacii so slovami: Kosmologiya - neitronnye zvezdy - Sverhnovye - chernye dyry - zvezdy - galaktiki
Sm. takzhe: Porfirion: samyi dlinnyi dzhet ot chernoi dyry Zvezdnye potoki v mestnoi Vselennoi Tumannost' Tyul'pan i chernaya dyra Lebed' X-1 Chernaya dyra razrushaet zvezdu: animaciya Sliyanie dvuh chernyh dyr: modelirovanie Galaktika, dzhet i znamenitaya chernaya dyra Akkrecionnyi disk chernoi dyry: vizualizaciya Vse publikacii na tu zhe temu >>