Нобелевку дали за открытие экзопланеты

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.

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.

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».

Валерия Мишина, Александр Черных