Уроки года.Часть 2: главные события 2020-го, не считая коронавируса

Все самое значительное в уходящем году было, конечно, так или иначе связано с пандемией COVID-19: изучение новой болезни и ее возбудителя, поиски средств для лечения и профилактики, способов сдержать ее распространение, спешная разработка и тестирование вакцин... Но это не значит, что ученые, не связанные с медициной и вирусологией, сидели «на удаленке» без дела.

За 2020-й мы узнали немало нового о галактиках и планетах, о человеческом организме и о том, что происходит на нашей Земле. Поэтому редакция «ПМ» решила вспомнить главные находки уже почти прошедшего года и отдать ему должное за новые знания, которые он принес. Мы терпеливо пролистали новостные ленты и агрегаторы, отобрав десятки открытий и событий, начиная с космоса. В фокусе очередной подборки самых интересных открытий – экзопланеты, черные дыры, нейтронные звезды и космология.

В течение 2020-го список известных экзопланет земного типа продолжил удлиняться. Так, в данных, полученных ранее космическим телескопом Kepler, обнаружилась чрезвычайно близкая к Земле по размерам и температуре планета Kepler-1649c . Подтвердилось наличие такой планеты и у ближайшей к нам звезды Проксимы Центавра. По новой оценке, ее масса составляет 1,17 земной, и находится она в «обитаемой зоне». Также потенциально обитаемой оказалась третью планету, обнаруженную в системе звезды Kepler-160. Впрочем, вышедшая в 2020-м работа назвала даже Землю не самой идеальной для жизни. В ней был представлен список из 24-х кандидатов на роль «сверх-обитаемых» планет, более подходящих для биологической эволюции.

Кроме того, в феврале, а затем и ноябре 2020 г. астрономам удалось зафиксировать радиосигнал, возникающий при взаимодействии магнитного поля далекой экзопланеты с потоком частиц, испускаемых ее звездой (в ходе схожего процесса на Земле возникают полярные сияния). Также впервые были получены прямые снимки целой системы экзопланет у далекой звезды солнечного типа. Тем временем в Китае был введен в строй новый гигантский радиотелескоп FAST, а работавший более полувека пуэрто-риканский телескоп Arecibo был закрыт после разрушения «тарелки» его рефлектора.

Открытая в 2020-м планета M51-ULS-1b стала первой, найденной за пределами нашей галактики. А OGLE-2016-BLG-1928 – первой «планетой-сиротой» земного типа: она потеряла связь со своей материнской звездой и свободно летает по просторам Млечного пути. Еще одной экзотикой оказался далекий «горячий Юпитер» WASP-76b, температура на поверхности которого достигает почти 2500 °С и способна плавить даже железо. В его атмосфере обнаружены пары оксидов титана и ванадия, активно поглощающих свет и нагревающих планету.

В 2020-м астрономы пересчитали величину обнаруженной двумя годами ранее свермассивной черной дыры J2157. По новым оценкам, она достигает впечатляющих 34 миллиардов масс Солнца и прибавляет по Солнцу каждый день, что делает его самой быстрорастущей из известных черных дыр. Сверхмассивная черная дыра в центре галактики IRAS 13224-3809 стала первой, у которой удалось измерить не только массу, но и вращение.

Также найден кандидат на звание самой близкой к Земле черной дыры: она замечена в 1000 световых годах, в двойной системе HR 6819. Наконец, впервые был получен снимок одного из релятивистских джетов, возникающих при взаимодействии сверхмассивных черных дыр сливающихся галактик. А на Земле впервые зарегистрировали не только гравитационную волну от слияния далеких черных дыр (событие GW190521g), но и вспышку излучения, которая сопровождала этот процесс. По-видимому, это связано с необычным окружением: слившиеся дыры находятся поблизости от третьей сверхмассивной соседки. Кстати, к гравитационно-волновым обсерваториям LIGO и Virgo в 2020-м присоединился и японский детектор KAGRA.

Особенно заметного прогресса удалось добиться в решении загадки быстрых радиовсплесков (Fast Radio Bursts, FRB). Они возникают как будто случайным образом и приходят словно из ниоткуда, и природа их долго оставалась загадкой. В 2020-м один FRB удалось достоверно связать с магнетаром SGR 1935+2154 – находящейся в Млечном пути быстро вращающейся нейтронной звездой с экстремально мощным магнитным полем.

К сходным выводам подтолкнули и наблюдения за повторяющимся радиовсплеском FRB 121102. Его периодичность указала на то, что источником сигнала может быть вращение нейтронной звезды. Все эти находки стали очень серьезными доводами в пользу версии о том, что как минимум некоторые (миллисекундные) FRB возникают в результате активности магнетаров.

2020-й год отметился новыми свидетельствами тому, что в настоящий момент Вселенная расширяется в различных направлениях с разными скоростями. Это ставит под сомнение важнейший принцип изотропности нашего мира – одинаковость его свойств в любом направлении. Новые сюрпризы преподнесла ранняя Вселенная. Так, изучив вращения 200 тыс. далеких спиральных галактик, ученые обнаружили, что еще на ранних этапах своего существования Вселенная была структурирована, возможно, даже вращалась, откуда и может возникать анизотропность.

Зато загадка дефицита барионной материи разрешилась так, как ожидалось. До сих пор наблюдения показывали, что почти половина обычного вещества, из которого состоят звезды и планеты, ускользает от нас – видимо, она скрывается в межзвездных нитях и скоплениях разреженного газа, которые крайне трудно рассмотреть. В 2020-м это удалось подтвердить. Некоторые ожидаемые результаты принесли и эксперименты на Большом адронном коллайдере. Здесь удалось зарегистрировать чрезвычайно редкий, но ранее точно предсказанный процесс распада К-мезонов, а также обнаружить ранее неизвестную комбинацию из четырех очарованных кварков.

Кроме того, в 2020-м был назван возможный источник загадочных высокоэнергетических нейтрино, которые уловила обсерватория IceCube. Возможно, эти частицы выбрасывают сияющие короны сверхмассивных черных дыр. Появились некоторые смутные свидетельства о существовании гипотетических частиц аксионов , которые рассматриваются в числе кандидатов на роль таинственной темной материи.