При комнатной температуре (20 градусов Цельсия) в одном литре воды можно растворить максимум 360 граммов поваренной (пищевой) соли. После этого раствор достигнет предельного насыщения, а значит, если в него добавлять еще больше соли, то она будет просто оседать на дно, сколько бы вы ни размешивали.
Эта граница называется растворимостью, которая зависит от температуры. Если бы температура литра воды составляла 100 градусов, то в нем можно было бы растворить немного больше соли — максимум 391 грамм. Связано это с тем, что горячая вода "захватывает" больше молекул соли благодаря ускоренному движению частиц — это фундаментальный закон физики.
Примечательно, что обычный сахар растворяется намного лучше соли — до двух килограммов на литр при комнатной температуре. Поэтому сладкий сироп получается таким густым. А вот мел практически не растворяется — всего 0,013 грамма на литр.
Но вернемся к соли. Благодаря существующему пределу растворимости, океаны Земли не становятся бесконечно солеными, несмотря на то, что реки и вулканическая активность непрерывно доставляют в них минеральные соли.
Когда концентрация соли достигает максимума, ее избыток, как было сказано выше, выпадает в осадок, поэтому за миллионы лет на Земле появились огромные соляные месторождения.
Кстати, граница растворимости используется в промышленности для очистки веществ методом перекристаллизации: раствор нагревают, растворяют в нем максимум вещества, а затем охлаждают его, чтобы получить чистые кристаллы.
12 июля 2022 года космический телескоп NASA "Джеймс Уэбб", находящийся на гало-орбите в точке Лагранжа L2, начал свою научную миссию. За более чем три года это технологическое чудо произвело революцию в астрономии, заставив нас пересматривать общепринятые модели и подарив нам тысячи невероятных изображений далекого космоса.
Я же предлагаю вашему вниманию всего десять снимков, но зато каких! С прелестью этих изображений едва ли кто-то будет спорить.
Отмечу, что при подборе изображений я учитывал не только визуальную привлекательность, но и их научную значимость. Все представленные в статье снимки демонстрируют уникальные возможности "Джеймса Уэбб" — способности, которых нет ни у одного другого телескопа в распоряжении людей.
Космические объятия Arp 142
Перед вами пара взаимодействующих галактик, получивших общее название Arp 142. Неофициально эту систему именуют "Пингвин и Яйцо", где "Пингвин" — сильно искаженная спиральная галактика NGC 2936, а "Яйцо" — компактная эллиптическая галактика NGC 2937. Оба объекта находятся на расстоянии около 352 миллионов световых лет от Земли.
Текущую фазу слияния NASA описывает как "активные объятия" — объекты уже неразрывно связаны гравитационными силами, и через сотни миллионов лет "Пингвин" поглотит "Яйцо".
Столпы Творения — новый взгляд на классику
Легендарные Столпы Творения, удаленные примерно на 7 000 световых лет от нас, были одной из первых целей "Джеймса Уэбба", который продемонстрировал свою революционную способность "проникать" сквозь космическую пыль.
"Джеймс Уэбб" не только открыл сотни новых звезд, находящихся на разном этапе развития, но и обнаружил очаги скрытого звездообразования — области, где формируются новые светила, стремительно разрушающие окружающие их газопылевые структуры.
Скопление галактик Эль-Гордо — окно в древность
Массивное скопление галактик Эль-Гордо, что с испанского переводится как "Толстяк", включает сотни галактик, многие из которых были обнаружены впервые. Это массивное скопление, удаленное примерно на семь миллиардов световых лет от Земли, работает как гравитационная линза, увеличивая изображения еще более далеких галактик.
Благодаря этому эффекту ученые могут заглянуть на расстояние более 10 миллиардов световых лет, чтобы изучить состав и строение галактик, находящихся практически у истоков Вселенной.
Туманность Тарантул — звездная фабрика
Расположенная на расстоянии 161 000 световых лет от Земли, туманность Тарантул представляет собой крупнейшую и ярчайшую область звездообразования в Местной группе галактик. Здесь рождаются одни из самых горячих и массивных звезд в наблюдаемой Вселенной.
Туманность принадлежит галактике-спутнику Млечного Пути — Большому Магеллановому Облаку. "Джеймс Уэбб" позволяет исследовать эту космическую "паутину" в беспрецедентных деталях, давая ученым возможность изучать процессы звездообразования за пределами нашей Галактики, что, естественно, расширяет наши знания об эволюции Вселенной в целом.
Фантомная галактика
Невероятный снимок сердца галактики M 74, известной как "Фантомная галактика". Беспрецедентное разрешение "Джеймса Уэбба" позволяет рассмотреть газопылевые облака и очаги звездообразования в деталях, несмотря на то, что все это находится на расстоянии более 32 миллионов световых лет от нас!
Обратите внимание на центральную область M 74. Там скрывается сверхмассивная черная дыра, окруженная древними звездными скоплениями.
Нетипичный Юпитер
"Джеймс Уэбб" создавался для наблюдения за далекими объектами, но телескоп превосходно справляется и с изучением планет Солнечной системы. Этот детализированный портрет Юпитера, обработанный астрономами-любителями, показывает газовый гигант и его разреженную кольцевую систему во всей красе.
Снимок позволяет идентифицировать атмосферные детали, которые невозможно различить с такой четкостью ни в один другой телескоп.
Галактика Колесо Телеги
Эта замысловатая структура появилась в результате галактического столкновения, произошедшего миллиарды лет назад. Объект находится на расстоянии около 490 миллионов световых лет от нас.
"Джеймс Уэбб" подарил ученым новые возможности в изучении звездообразования и активности сверхмассивных черных дыр, показав, как могут меняться галактики на протяжении целых космических эпох.
Хербига — Аро 211 — рождение звезды
Объект Хербига — Аро 211 — это новорожденная звезда, удаленная всего на 1 046 световых лет от нас. Такие объекты формируются, когда звездный ветер все еще нестабильного светила сталкивается с окружающими газом и пылью на огромной скорости.
Благодаря "Джеймсу Уэббу" мы видим, как звезды расчищают свои окрестности, чтобы в будущем сформировать стабильные планетные системы вроде нашей Солнечной.
Туманность Карина (NGC 3372)
Туманность Карина, прозванная "Космическими Утесами", стала одной из первых пяти целей супертелескопа. Этот сверкающий звездный питомник на расстоянии около 8 500 световых лет от нас поражает своими размерами — самые высокие "пики" возвышаются почти на семь световых лет.
До появления "Джеймса Уэбба" ученые не могли заглянуть внутрь этих чрезвычайно плотных пылевых структур и изучить процессы звездообразования в таких подробностях.
Стрелец C — сердце нашей Галактики
Обратив свой взор на центральную область Млечного Пути, "Джеймс Уэбб" увидел огромную структуру, протянувшуюся на 50 световых лет. Стрелец C — это сосредоточение более полумиллиона звезд, находящихся в 300 световых годах от центральной сверхмассивной черной дыры Стрелец A*, которая находится на расстоянии 27 000 световых лет от Земли.
Помимо невероятной красоты, этот кадр служит источником бесценных данных о звездных процессах, протекающих в галактических центрах, где условия радикально отличаются от условий на окраинах.
Ио — один из четырех крупнейших спутников Юпитера со средним диаметром 3 643 километра и самое вулканически активное тело в Солнечной системе.
Этот удивительный мир размером чуть больше нашей Луны (диаметр 3 475 километров) буквально трещит по швам под воздействием приливных сил со стороны газового гиганта. На Ио не менее 400 действующих вулканов, выбрасывающих серу, диоксид серы и расплавленные породы на высоту до 300 километров!
Изучение этого огненного мира сопряжено с серьезными рисками для дорогостоящих космических аппаратов. Связано это с тем, что орбита Ио проходит через мощнейшие радиационные пояса Юпитера — области захваченных магнитным полем заряженных частиц. Каждый зонд, приближающийся к Ио, рискует полностью выйти из строя. Несмотря на эти опасности, ученым удалось получить уникальные снимки и собрать бесценные данные.
Я предлагаю вашему вниманию одни из самых впечатляющих фотографий этого инопланетного ада.
Вулкан на Ио
Извержение вулкана на краю диска Ио, запечатленное зондом NASA "Галилео" в июне 1997 года. Это был первый случай прямого наблюдения внеземной вулканической активности в таких деталях.
Полученное изображение стало визуальным доказательством невероятной мощи геологических процессов, протекающих на самом активном теле в Солнечной системе.
Гигантский выброс вулкана Тваштар
Этот кадр — мимолетный взгляд на Ио с помощью камеры космического аппарата NASA "Новые горизонты", который 1 марта 2007 года пролетал мимо системы Юпитера по пути к Плутону.
В момент фотосъемки произошел гигантский выброс вулкана Тваштар (лат. Tvashtar). С данного ракурса видна только верхняя часть извержения — источник находится на 130 километров ниже края диска спутника, на его обратной стороне.
Ио и Европа: контраст миров
Составное изображение вулканически активного спутника Ио и спокойной ледяной луны Европы, полученное путем объединения двух изображений, полученных "Новыми горизонтами" 2 марта 2007 года.
Ио ожидаемо в своем репертуаре — демонстрирует вулканическую активность. Ночная сторона спутника освещена солнечным светом, отраженным от атмосферы Юпитера.
Портрет огненного мира
Общий вид Ио, полученный космическим аппаратом NASA "Галилео" 19 сентября 1997 года с расстояния около 500 000 километров.
Яркие желто-оранжевые и красные оттенки поверхности создают соединения серы различной температуры — от ярко-желтой горячей до темно-красной остывшей. Благодаря постоянным извержениям поверхность Ио полностью обновляется "всего" за несколько миллионов лет — это делает спутник одним из самых "молодых" миров в Солнечной системе.
На снимке цвета усилены (сделаны более насыщенными и контрастными) с целью упрощения идентификации геологических структур.
Натриевое облако Ио
Завораживающий снимок Ио в тени Юпитера, полученный "Галилео" 9 ноября 1996 года с расстояния 2,3 миллиона километров. Яркая вспышка у восточного края спутника — это солнечный свет, рассеиваемый 100-километровым выбросом вулкана Прометей, находящегося на обратной стороне луны.
Желтоватое свечение создают атомы натрия из обширного газового облака вокруг Ио — продукта постоянных вулканических извержений. Этот "натриевый хвост" простирается на миллионы километров и виден даже с Земли в мощные телескопы (при использовании фильтров).
Гора-великан на поверхности Ио
Впечатляющий снимок горного ландшафта Ио, полученный "Галилео" в феврале 2000 года. Невысокий безымянный уступ высотой около 250 метров тянется от верхнего левого угла к центру изображения. Гора Монджибелло, зубчатый хребет в левой части снимка, возвышается почти на семь километров над равнинами Ио.
Ученые считают, что горы Ио появляются в результате тектонического поднятия блоков коры вдоль разломов под воздействием приливных деформаций. Острые, угловатые вершины указывают на молодой возраст горы, тогда как "сглаженные" возвышенности свидетельствуют о более древнем происхождении.
Этот снимок у меня почему-то вызывает некую тревожность.
Первые вулканы за пределами Земли
Историческая фотография от зонда NASA "Вояджер-1", полученная 5 марта 1979 года с расстояния 30 800 километров — первое в истории изображение следов недавней вулканической активности за пределами Земли.
Центральная фигура изображения — вулканическая кальдера диаметром около 50 километров с темными лавовыми потоками, расходящимися от краев на расстояние свыше 100 километров. Некоторые потоки достигают 15 километров в ширину.
Открытие активного вулканизма на Ио стало сенсацией: до этого момента считалось, что любые спутники — очень холодные миры без какой-либо геологической активности.
Япе́т — удивительный спутник Сатурна со средним диаметром 1 469 километров. Он был открыт в 1671 году итальянским астрономом Джованни Доменико Кассини, в честь которого назвали космический аппарат NASA "Кассини", изучавший систему окольцованного газового гиганта с 1 июля 2004 года до 15 сентября 2017 года.
Итак, давайте же совершим небольшое виртуальное путешествие к Япету, чтобы поближе познакомиться с этим далеким и холодным миром, природа которого до сих пор остается одной из главных загадок Солнечной системы.
Двуликий гигант
Первое, что бросается в глаза при изучении снимков Япета, так это его кардинально разные полушария. Одна сторона сатурнианской луны красно-коричневая, а вторая — ослепительно белая. Альбедо* темной стороны составляет всего 0,05 (как копоть), в то время как альбедо светлой стороны — 0,5—0,6 (поверхность почти столь же яркая, как свежевыпавший снег).
*Альбедо — коэффициент, показывающий, какая доля падающего на поверхность света отражается.
Эта дихотомия настолько выражена, что первооткрыватель Кассини мог наблюдать спутник только с одной стороны Сатурна. Япет находится в приливном захвате — он всегда повернут к планете одной стороной, поэтому когда темное полушарие было направлено к Земле, спутник становился невидимым для телескопов XVII века. Именно Кассини, имея в своем распоряжении примитивные по современным меркам инструменты, был первым, кто пришел к выводу, что у Япета есть темная и светлая стороны.
Загадочный экваториальный хребет
Наблюдения космического аппарата "Кассини" выявили еще одну уникальную особенность — гигантский хребет, опоясывающий Япет точно по экватору.
Высота этого горного массива, неофициально именуемого "Стена Япета", достигает 20 километров при ширине основания до 200 километров. Протяженность этого образования составляет более 1 300 километров!
Когда-то у Япета была кольцевая система, которая в ходе гравитационных возмущений осела на экваторе;
Приливные силы Сатурна сжимали и растягивали молодой Япет, внутренности которого были еще достаточно гибкими. По мере остывания спутника растягивание становилось все менее эффективным, а после и вовсе завершилось финальным сжатием и застыванием "выдавленного" материала у экватора.
Обратите внимание: хребет покрыт многочисленными кратерами, что свидетельствует о его древнем происхождении. Вероятно, Япет обзавелся им вскоре после своего формирования.
Мы не знаем никакого другого тела в Солнечной системе, обладающего подобной структурой.
Древние кратеры-великаны
Поверхность Япета усеяна гигантскими кратерами, крупнейший из которых Абим (лат. Abisme) имеет диаметр около 800 километров. Высота краев (приподнятость краев над дном кратера) этого ударного образования превышает десять километров.
Долгое время доминировала гипотеза, что темное вещество, окутывающее одно из полушарий Япета, — это пыль и органические соединения, которые были выбиты с поверхности нерегулярного спутника Фебы микрометеоритами. Однако спектральный анализ, осуществленный "Кассини", показал несоответствие составов.
Сегодня ученые склоняются к версии, что источником вещества может быть спутник Гиперион, состав которого практически идентичен темному материалу на Япете. Эта субстанция содержит водяной лед, аммиак, углерод и оксид железа, которые под воздействием космической радиации и солнечного излучения приобрели характерный красноватый оттенок.
Толщина темного слоя составляет всего несколько метров.
Ледяные полярные шапки
На полюсах Япета зонд "Кассини" обнаружил ярко-белые области, представляющие собой результат уникального процесса перераспределения водяного льда. Под влиянием солнечного света темная поверхность нагревается до 130 Кельвинов (примерно -143 градуса Цельсия), заставляя лед сублимировать, а затем выпадать осадками на более холодных полюсах.
14 июля 2015 года произошло поистине историческое событие. Космический аппарат NASA "Новые горизонты", запущенный 19 января 2006 года, пролетел мимо системы Плутона, бегло исследовав карликовую планету и ее спутники, включая массивный Харон.
Несмотря на мимолетность свидания, зонду потребовались почти четыре года, чтобы передать на Землю данные, собранные в рамках этого события. Ученые до сих пор активно изучают их, публикуя все новые и новые исследования, которые позволяют нам ближе познакомиться с этим удивительным небесным телом и разгадать его тайны.
Вашему вниманию предлагаются пять впечатляющих фотографий, переданных "Новыми горизонтами", которые навсегда изменили наше представление о Плутоне.
Огромные ледниковые потоки
Пролетая над северной частью равнины Спутника (лат. Sputnik Planitia), зонд обнаружил удивительное явление — текучие льды. На изображении видно, как поверхностный слой экзотических льдов — замерзших азота и метана — обтекает препятствия и заполняет углубления.
Это открытие стало настоящим сюрпризом для планетологов, поскольку никто не ожидал увидеть такую геологическую активность на столь далекой от Солнца карликовой планете.
Ледяная "береговая линия"
Данное изображение демонстрирует завораживающий контраст между темными, скалистыми нагорьями Крун Макула (лат. Krun Macula) и соседними ледяными равнинами.
Граница между этими регионами создает потрясающий космический пейзаж, напоминающий земные береговые линии. Вот только на Плутоне все это представлено льдом и камнем при средней температуре около минус 230 градусов Цельсия.
Голубое небо далекого мира
Одно из самых неожиданных открытий "Новых горизонтов" — голубое небо Плутона. Слой дымки в чрезвычайно разреженной атмосфере карликовой планеты имеет удивительно знакомый сине-голубой оттенок.
Ученые считают, что по своей природе эта дымка схожа с той, что окружает Титан, крупнейший спутник Сатурна. Источником дымок в столь разных мирах, между которыми миллиарды километров, являются химические реакции с участием азота и метана под воздействием солнечного света. В результате этих процессов образуются мельчайшие частицы, похожие на сажу.
Плутонианский закат
Всего через 15 минут после максимального сближения с Плутоном космический аппарат "оглянулся" и запечатлел этот потрясающий закатный вид.
В кадр попали ледяные горы высотой до 3 500 метров и плоские равнины, простирающиеся до горизонта. Естественная "подсветка" со стороны Солнца позволяет идентифицировать отдельные слои дымки, указывающие на сложную природу даже столь скудной атмосферы.
Динамичный дуэт: Плутон и Харон
Это составное изображение показывает Плутон и его крупнейший спутник Харон в улучшенных цветах (искусственно усиленная цветопередача для выделения различий в составе поверхности).
Прекрасно видно поразительное сходство между красно-коричневым северным полюсом Харона и экваториальными ландшафтами самого Плутона, что дает ученым подсказки о происхождении и эволюции этих объектов.
Предполагается, что система Плутон-Харон сформировалась в результате гигантского столкновения — сценария, очень похожего на образование нашей Луны. Миллиарды лет назад массивное тело врезалось в протоплутон, выбросив в космос огромное количество материала, из которого впоследствии сформировался Харон. Эта модель способна объяснить схожий состав небесных тел, аномально большой размер спутника (Харон составляет около половины диаметра Плутона — уникальное соотношение в Солнечной системе) и специфические орбитальные характеристики системы (Плутон и Харон повернуты друг к другу одной стороной).
Миссия "Новые горизонты" показала, что даже столь далекие миры являются динамичными и таят множество загадок. Раскрыть их тайны помогут будущие целевые миссии — специально разработанные космические аппараты для долгосрочного изучения.
Экзопланета TOI-2431 b, расположенная в 117 световых годах от Земли, побила все рекорды скорости вращения вокруг своей звезды. За время одного земного года эта экстремальная планета размером с Землю успевает совершить почти 1 600 оборотов!
Такая невероятная скорость возможна благодаря крайне близкому расположению к своему красному карлику. Один год на TOI-2431 b длится всего 5,5 земных часов. Представьте: вы просыпаетесь утром на этой планете, а к обеду уже наступает Новый год!
Из-за экстремально сильного влияния приливных сил со стороны родительской звезды планета имеет искаженную, вытянутую форму.
В мозге каждого из нас живет древний вирус. А если точнее, то его генетический код, который давно стал частью нашего генома и теперь, вероятно, играет ключевую роль в работе того, что мы называем сознанием.
Согласно двум исследованиям (первое и второе), опубликованным в рецензируемом журнале Cell, миллионы лет назад вирус внедрил свой генетический код в геном четвероногих животных. После многочисленных эволюционных хитросплетений до наших дней "уцелел" лишь фрагмент кода, но он все еще продолжает функционировать в человеческом мозге, выполняя типично вирусную задачу: упаковывает генетическую информацию и отправляет ее от одних нервных клеток к другим в небольших "капсулах", очень похожих на сами вирусы.
Вирусные гены — это норма
Может показаться странным, что части человеческого генетического кода берут свое начало от вирусов, но это — абсолютная норма. Согласно научным данным, от 40 до 80 процентов человеческого генома сформировались благодаря древним вирусам, которые миллионы лет назад внедрились в ДНК наших очень далеких предков.
Связано это с тем, что вирусы — не просто микроскопические "сущности", стремящиеся покомфортнее обосноваться в организме как бактерии. Вирус — это генетический паразит, целью которого является внедрение своего генетического кода в клетки хозяина с целью их захвата и превращения в фабрики для производства новых вирусов. Чаще всего эти "вирусные манипуляции" не дают результатов, но в некоторых случаях — наносят серьезный вред носителю. Однако в природе встречается и третий исход: иногда внедренные вирусные гены оказываются полезными, поэтому они остаются с нами навсегда.
Ген Arc в действии
Стоит синапсу* активироваться и древний вирусный ген Arc тут же оживает, начиная записывать свои инструкции в виде подвижного генетического кода, известного как РНК. За пределами клеточного ядра РНК служит посланником ДНК, представляя собой односпиральную копию кода двойной спирали ДНК.
*Синапс — это место контакта между двумя нервными клетками (нейронами).
Следуя инструкциям Arc, нервная клетка возводит вокруг вирусной РНК "капсиды" (вирусоподобные оболочки, состоящие из белков), что позволяет ей свободно перемещаться между клетками — иммунная система не распознает ее как угрозу. Таким образом вирусная РНК беспрепятственно проникает в соседние нейроны и передает им свой пакет генетической информации.
И вот тут начинается самое интересное: ученые пока не знают, что делает эта информация, попадая в новую клетку. Но авторы исследования обнаружили, что если этот механизм нарушен, то синапсы отмирают. Проблемы с геном Arc часто встречаются у людей с аутизмом и другими нетипичными неврологическими состояниями.
Исследователи считают, что эти процессы необходимы для реорганизации мозга с течением времени (сознание ребенка, определенно, отличается от сознания взрослого человека).
"Они [эти процессы] лежат в основе функционирования мозга — от классических условных рефлексов до человеческого самопознания и концепции 'я'", — отмечают они.
Многократное вторжение
Ген Arc, похоже, передавался от вирусов к животным не один раз. У людей и четвероногих существ гены Arc тесно связаны друг с другом. Однако гены Arc у плодовых мушек и червей, по-видимому, появились независимо друг от друга.
Следующий шаг исследования — объединить экспертов в области нейронауки и вирусологии, чтобы выяснить, когда и как именно Arc попал в наш геном, и какую информацию он передает между нашими клетками сегодня.
В природе встречаются примеры, когда паразиты полностью контролируют поведение носителя. Например, паразитический червь Лейкохлоридий парадоксальный (лат. Leucochloridium paradoxum) внедряется в организм улитки и превращает ее в покорного раба, заставляя забраться как можно выше, чтобы она была съедена птицей. Оказавшись в организме пернатого создания, червь приступает к размножению.
Может быть, древний вирус, наградивший нас геном Arc, тоже преследовал свои цели, но более масштабные. Возможно, целью вируса было расширение сферы влияния далеко за пределы Земли, поэтому нас так тянет к звездам. То есть наше совершенно иррациональное желание колонизировать абсолютно непригодные для жизни миры вроде Луны и Марса может быть не нашим сознательным выбором, а древней вирусной программой.
Чтобы ответить на этот вопрос, нам придется вернуться назад во времени, в 1916 год, когда Альберт Эйнштейн, один из величайших умов в истории, опубликовал свою общую теорию относительности.
До 1916 года физики, пытаясь объяснить, что такое гравитация и почему она существует, выдвигали бесчисленное множество всевозможных гипотез. Ни одна из них не устраивала Эйнштейна, и он предложил свое объяснение: гравитация — это искривление пространства-времени.
Пространственно-временной батут
Математически Эйнштейн доказал, что за гравитационные эффекты отвечает искривление пространства-времени. Батут — отличный способ продемонстрировать это сложное явление на плоской поверхности.
Представьте, что вы кладете пушечное ядро в центр батута — его масса прогибает полотно, создавая впадину. Если мы поместим у внешнего края батута теннисный мяч, то он покатится не просто внутрь, но и вокруг ядра.
Гравитация — искажение ткани пространства-времени, влияющее на движение объектов.
Именно это объясняют знаменитые математические уравнения Эйнштейна — как пространство-время ведет себя при различных физических условиях.
Мы знаем, что во Вселенной все и всегда находится в постоянном движении. И когда объекты ускоряются в пространстве-времени, они могут создавать небольшую рябь, подобно камешку, брошенному в спокойную воду пруда.
Эта рябь — то, что мы называем гравитационными волнами.
Эйнштейн, предсказывая их существование, сомневался, что когда-нибудь в распоряжении человечества появится сверхчувствительный инструмент, который сможет зафиксировать эти ничтожно малые колебания, сотрясающие при этом всю Вселенную.
Хотелось бы узнать, как бы он отреагировал на тот факт, что мы не просто подтвердили существование гравитационных волн, но и зафиксировали около 300 событий, начиная с 2015 года. Это одно из крупнейших достижений в физике, и то, как ученым удалось осуществить это, просто взрывает мозг!
Сжатие и растяжение
Когда гравитационная волна проходит через Землю, она слегка сжимает или растягивает всю планету в направлении своего движения. Измерить такой эффект с помощью обычной линейки невозможно — ведь сама линейка тоже растянется или сожмется вместе с пространством, и показания останутся неизменными.
Поэтому для этих целей физики решили использовать свет, который за определенное время может пройти определенное расстояние. Если пространство растянуто, то свету придется пройти большее расстояние, потратив на это больше времени. И наоборот, если пространство сжато.
Чтобы узнать, сжалось или растянулось пространство, нужно измерить его в двух направлениях и вычислить разницу. Звучит просто, но осуществить подобное на практике — сложнейшая задача. Все дело в том, что искомая разница в расстоянии в 1 000 раз меньше крошечной частицы, именуемой протоном. Для понимания масштаба: в наших телах содержится около 10 октиллионов протонов (единица с 28 нулями). А детекторы должны уловить изменения, которые в тысячу раз меньше одной такой частицы.
Как уловить невозможное?
Для решения этой задачи ученые создали невероятно сложные устройства — лазерные интерферометры. Принцип их работы основан на измерении расстояния между специальными тестовыми массами с помощью лазерных лучей.
Тестовые массы устанавливаются на огромном расстоянии друг от друга — это позволяет сделать даже мельчайшие изменения достаточно заметными для измерения. Эти массы тщательно изолируются от всех возможных помех, кроме одной — гравитации, от которой защититься невозможно.
Лазеры непрерывно измеряют точное расстояние между массами. Когда проходит гравитационная волна, пространство-время слегка растягивается или сжимается, и время, необходимое свету для преодоления расстояния между массами, изменяется. Эти крошечные изменения и улавливают детекторы.
Первый улов
14 сентября 2015 года произошло событие, навсегда изменившее науку. Детекторы LIGO в США впервые зарегистрировали гравитационные волны от слияния двух черных дыр, произошедшего на расстоянии около 1,3 миллиарда световых лет от нас.
В 2017 году к охоте присоединился европейский детектор Virgo в Италии, а в 2020 году — японский детектор KAGRA. На начало 2030-х годов намечен запуск космического детектора гравитационных волн LISA в рамках программы Европейского космического агентства.
Что нам рассказывают волны?
Гравитационные волны подарили нам совершенно новый способ изучения Вселенной. Они помогают понять фундаментальные законы физики и рассказывают о самых грандиозных событиях космоса, которые невозможно наблюдать напрямую: формировании галактик, росте и слиянии сверхмассивных черных дыр, рождении и смерти звезд.
Ученые убеждены, что будущие детекторы позволят нам "заглянуть" в первые мгновения после Большого взрыва и приблизиться к пониманию того, как зарождалась наша Вселенная. Каждая новая зафиксированная гравитационная волна — это послание не только из глубин Вселенной, но и из невообразимо далекого прошлого.
