Космос розбурхує свідомість людей багато століть. Так, перша обсерваторія була відкрита в Китаї ще в XII столітті до нашої ери. Відтоді людство виконало величезний шлях у вивченні космосу. Бажання пізнати незвіданий простір стало одним з головних локомотивів розвитку технологій в XX столітті. А які відкриття подарував нам століття XXI?
Астрофізик кандидат фізико-математичних наук спікер курсу Skillbox «Астрономія і космос» Антон Бірюков розповідає про ключові досягнення нашого часу в історії освоєння космосу.
З чого все почалося, або як пов'язані космос і застібка-липучка
Багато людей помилково вважають, що всі наші знання про Всесвіт були здобуті тільки в XX столітті. Але починати розмову про космос варто з астрономії - науки про Всесвіт, що існує вже кілька тисяч років. Ще в III столітті до нашої ери грецький вчений Ератосфен Кіренський зробив відкриття воістину космічних масштабів: він виміряв радіус Землі.
Однак стрімке освоєння космосу в XX столітті змінило світ до невпізнання і допомогло розробити безліч технологій, пов'язаних з електронікою і програмним забезпеченням. Наприклад, рентгенівські сканери в аеропортах, метод отримання зображення в комп'ютерній томографії, wi-fi-зв'язок, технологія бездротових пристроїв. Навіть знайому всім застібку-липучку придумали для зручності польотів у невагомості.
Якщо говорити саме про космонавтику, то її перше досягнення - перетин лінії Кармана під час Другої світової війни, в червні 1944 року. Це умовна межа між атмосферою Землі і космосом, яка знаходиться на висоті в 100 км над рівнем моря. Щільність повітря там настільки низька, що літальному апарату для руху потрібно набрати швидкість, що перевищує першу космічну (7,91 км/с. Отже, ракета «Фау-2» досягла висоти в 180 км над рівнем моря і впала на Землю, не виходячи на навколоземну орбіту, тобто не ставши штучним супутником нашої планети. З цього першого польоту почався розвиток космонавтики. Вже через 13 років, 4 жовтня 1957 року, на орбіту вийшов перший штучний супутник Землі, який поклав початок довгій гонці за освоєння космосу.
Перший штучний супутник Землі «Супутник-1»
Вихід за атмосферу Землі дав нам можливість спостерігати Всесвіт не тільки у видимому світлі, але і в інших електромагнітних діапазонах. Завдяки цьому ми сформували сучасне уявлення про устрій Всесвіту. У першу чергу мова йде про рентгенівський і гамма-діапазон. Це високоенергетичні кванти, які не проходять через атмосферу.
За останні 20 років астрофізики і космологи зробили ряд відкриттів, які докорінно змінили наше уявлення про Всесвіт.
Темна енергія Всесвіту
Якщо говорити про головні досягнення нашого століття, то першим на думку спадає відкриття прискореного розширення Всесвіту. Формально ця подія відбулася в 1998 році. Саме тоді з'явилася перша публікація з аналізом спостережень наднових типу Ia в далеких галактиках. Це особливий тип наднових, які пов'язані з термоядерними вибухами білих карликів. Ми можемо досить точно вирахувати світність таких зірок, а значить, і відстань до них. Спостереження показали, що чим більше відстань до галактики, тим швидше вона віддаляється від нас. Це і є ефект прискореного розширення Всесвіту. Повноправною частиною астрофізичної картини світу це відкриття стало вже в XXI столітті.
Ефект прискореного розширення Всесвіту
Сучасне пояснення цього ефекту полягає в тому, що Всесвіт на 70% складається з незвичайної «темної енергії», яка змушує наш світ розширюватися все швидше і швидше. Цієї субстанції набагато більше, ніж звичної матерії, з якої складаються навколишні речі або ми самі. А її головна екзотична властивість - володіння «негативним тиском», що в підсумку призводить до прискореного розбігання галактик. Можна сказати, що темна енергія змушує Всесвіт розширюватися, як повітря змушує розширюватися повітряна куля.
Деталізація властивостей мікрохвильового фону
Краще зрозуміти феномен темної енергії допомогли детальні та високоточні спостереження так званого космічного мікрохвильового фону. Такі спостереження проводилися останні 20 років і стали можливі завдяки космічним телескопам WMAP і «Планк».
Що таке космічний мікрохвильовий фон? Це випромінювання віком понад 13 млрд років: воно збереглося у Всесвіті з ранніх етапів його еволюції. У ньому зашифрована інформація про те, як з'явився світ і чому зараз він саме такий.
Отже, другим важливим досягненням нашого століття стало вивчення властивостей цього мікрохвильового фону з дуже високою деталізацією. Воно підтвердило теорію Великого вибуху, що описує хронологію розвитку Всесвіту. Зокрема, ці спостереження дозволяють сказати, що з великою часткою ймовірності розширення Всесвіту триватиме вічно.
Позаземне життя
Третє досягнення останніх десятиліть, пов'язане з можливістю виявлення позаземного життя, - відкриття екзопланети, що знаходяться поза Сонячною системою. Частина з них, як очікується, володіє умовами, що дозволяють припустити наявність живих організмів на їх поверхні. Екзопланети знаходяться в так званій зоні населеності своїх зірок: не надто близько до них і не надто далеко. Це дає підстави вважати, що на їх поверхні може існувати рідка вода і досить щільна атмосфера. Визначальний внесок у вивчення екзопланет зробили космічні телескопи: раніше «Кеплер», а зараз прийшов йому на заміну TESS.
Ще 20 років тому кількість відомих екзопланет обчислювалася одиницями, зараз нам відомо вже кілька тисяч. Можливо, в майбутньому вчені зможуть знайти ту саму екзопланету з позаземним життям.