2019 год оказался богатым на открытия и знаковые события в мире науки. Многие из них связаны с космосом, глобальным потеплением, биомедицинскими исследованиями и эволюцией человека. Сильнее всего выделились физики и астрономы, которые порадовали обнаружением новых космических явлений, а также фотографиями того, чего раньше никто еще не видел
Снимок черной дыры
Весной 2019 года астрономы Европейской южной обсерватории обнародовали первую в истории фотографию черной дыры Поэхи, точнее, ее «тени» — силуэта горизонта событий, окруженного ореолом излучения. Чтобы получить снимок, ученые использовали глобальную систему телескопов Event Horizon Telescope, которые собирали излучение от двух источников: сверхмассивной черной дыры Стрелец A* в центре Млечного Пути и аналогичного объекта в галактике М87. Хотя Стрелец A* находится намного ближе, его наблюдение затруднено облаками газа и пыли. Специально разработанный алгоритм обработал данные, получив качественное изображение черной дыры в галактике М87 (удалена от Земли на 53 миллиона световых лет), а над снимком Стрельца А* исследователи до сих пор трудятся.
Астрономы планируют усовершенствовать свой глобальный телескоп, приглашая к участию другие организации и обсерватории. Зоркий «глаз» диаметром 10 тысяч километров, вероятно, сможет разглядеть процессы, протекающие в окрестностях черной дыры, например, аккреционные диски и релятивистские струи. Россия в проекте участвовать не сможет из-за отсутствия необходимого оборудования.
Зафиксировано слияние нейтронной звезды с черной дырой
В августе ученые сделали заявление, что зафиксировали гравитационные волны от очень редкого слияния двух космических объектов. Расчеты показали, что зарегистрированные тела — черная дыра и нейронная звезда. Событие такой удаленности от Земли (своеобразный «сигнал» об этом добирался до нас 900 миллионов лет) помогли обнаружить только гравитационные волны.
Найден астероид в форме снеговика
Редкие снимки, переданные зондом New Horizons, показывают карликовую планету, ранее известную как Ультима Туле, а ныне носящую имя Аррокот (о причинах переименования небесного тела мы писали ранее). Она удалена от Солнца на 6,5 млрд километров.
Уникальность этого небесного тела — в его форме. Пользователи интернета сравнили его с орешком кешью или снеговиком. По одной из гипотез, карликовая планета Аррокот образовалась при слиянии двух астероидов, которые встретились друг с другом при движении на очень маленькой скорости.
Первая межзвездная комета
Крымский астроном Геннадий Борисов обнаружил объект C/2019 Q4, который оказался первой межзвездной кометой. Как показало моделирование траектории, орбита небесного тела является гиперболической, то есть оно возникло за пределами Солнечной системы. В конце октября комета прошла между орбитами Юпитера и Марса, а в декабре она достигнет ближайшей к Солнцу точки. Наблюдать ее можно будет до января 2021 года.
C/2019 Q4 уже второй межзвездный объект, посетивший Солнечную систему и обнаруженный астрономами. Первым был астероид Оумуамуа, который был замечен 19 октября 2017 года на расстоянии 0,25 астрономической единицы от Земли (четверть расстояния между Солнцем и Землей). Необычная форма космического «странника» и отклонения от рассчитанной скорости заставили некоторых ученых предположить, что он мог быть инопланетным зондом, но эту гипотезу научное сообщество быстро опровергло.
На Марсе зафиксировали признаки существования подземного озера
Аппарат Insight, который должен был буром сделать отверстие на поверхности Красной планеты (и потерпел поражение), магнитометрическими приборами зафиксировал под собой слой материала глубиной в 4 километра. Ученые пришли к выводу, что это может быть слой воды с растворенными солями.
Послание из межзвездного пространства
В ноябре 2019 года НАСА сообщило, что зонд Вояджер-2, запущенный в 1977 году и покинувший Солнечную систему вслед за Вояджером-1, впервые прислал данные о среде в межзвездном пространстве. Информация была собрана пятью инструментами на борту аппарата: датчиком магнитного поля, двумя детекторами энергетических частиц и двумя приборами для изучения плазмы. Это позволило ученым больше узнать о границе Солнечной системы, где поток плазмы от Солнца (солнечный ветер) сталкивается с межзвездным веществом.
Результаты анализа данных, присланных Вояджером-2 и Вояджером-1, подтвердили, что плазма в локальном межзвездном пространстве значительно плотнее, чем плазма внутри гелиосферы, а ее температура ниже, чем внутри гелиосферы. Оба зонда находятся в переходной области, где наблюдаются возмущения, связанные со столкновением двух космических сред.
Создание квантового компьютера
В сентябре стало известно, что компания Google создала самый мощный в мире квантовый компьютер Sycamore, способный на порядки быстрее проводить вычисления, чем суперкомпьютеры. Так, задача, на выполнение которой ушло бы 10 тысяч лет, у Sycamore, состоящего из 53 кубитов (аналог бита в квантовых вычислениях), заняла 200 секунд. Это свойство, известное как квантовое превосходство, позволяет компьютерам с рекордной скоростью решать задачи, требующие учета гигантского объема данных.
Разработчики назвали квантовый компьютер «важной вехой на пути к полномасштабному квантовому вычислительному процессу». При этом компания IBM раскритиковала заявление конкурентов, утверждая, что обычный компьютер справится с экспериментальной задачей не за 10 тысяч лет, а всего лишь за 2,5 дня (в худшем случае) и получит более точный результат.
Редчайшее явление во Вселенной
Физики коллаборации XENON впервые зафиксировали особый тип радиоактивного распада атома ксенона-124, который происходит, когда два протона в атомном ядре одновременно поглощают два электрона из электронных оболочек с образованием двух нейтрино. Ключевая особенность этого процесса состоит в том, что атом ксенона распадается так с очень медленной скоростью. Период полураспада этого изотопа составляет 18000 триллионов лет, что во много раз превышает возраст Вселенной.
Распад наблюдался на подземной экспериментальной установке XENON1T, предназначенной для поиска частиц темной материи. Внутри специального резервуара находится более тонны изотопов ксенона, с которыми в теории должны взаимодействовать частицы. Чтобы зафиксировать распад ксенона, ученые откалибровали детекторы и очистили ксенон. В будущем они планируют зафиксировать безнейтринный захват двух нейтронов, который является еще более редким явлением.
Неизвестный предок человека
Известно, что в человеческом геноме (всей совокупности генов и некодирующих последовательностей ДНК) присутствует ДНК двух других видов рода Homo: неандертальцев и денисовцев. Однако ученые Тартуского университета (Эстония) и Университета Помпеу Фабра (Испания) обнаружили генетические следы еще одного, неизвестного, вида палеолитических людей. Исследователи секвенировали геномы современных людей и проанализировали результаты с помощью искусственного интеллекта, чтобы найти интрогрессии — события приобретения генов другого вида.
Вклад денисовцев и неандертальцев в генофонд современного человека подтвердился. Однако у жителей Азии и Океании обнаружились генетические последовательности, которые прибыли из совершенно другого источника. По мнению ученых, этим источником могла стать популяция, которая либо родственна денисовцам, либо отделилась от них достаточно рано.
Лук и стрелы помогли захватить Европу
В этом году ученые обнаружили в Италии наконечники метательного орудия, возрастом около 45 тысяч лет. Это то время, когда неандертальцы были вытеснены человеком современного типа из Европы. А среди находок, относящихся к периоду неандертальцев, луков и стрел не было обнаружено. Ученые предположили, что человек Homo sapiens во многом превосходил неандертальцев и за несколько тысячелетий вытеснил их полностью.