Фото чёрной дыры, тайны рода Homo и квантовое превосходство: главные научные открытия 2019 года

Ultima Thule — Аррокот

В самом начале 2019 года учёные сообщили о получении детальных снимков самого далёкого космического объекта, изученного людьми. 1 января 2019-го на расстоянии 6,4 млрд км от нашей планеты американский аппарат New Horizons и астероид Ultima Thule сблизились на минимально возможное расстояние 3,5 тыс. км. Исследователи получили уникальные данные об объекте, в том числе изображения различных структур, которым пока не смогли найти объяснение. Астероид получил прозвище «снеговик» из-за своей формы и латинское название Ultima Thule («объект на краю света», или «дальняя цель»).

Однако под давлением общественности в ноябре 2019 года NASA было вынуждено переименовать его. Дело в том, что Ultima Thule имеет отношение к нацистскому культу: в начале ХХ века именно так члены Общества Туле, ставшего позднее идеологическим ядром гитлеровской партии, называли легендарную прародину арийцев. В итоге за астероидом закрепилось новое имя Аррокот, что на языке североамериканских алгонкинских индейских племён означает «небо».

Аппарат New Horizons продолжил свой путь за пределы Солнечной системы в поисках новых целей для изучения.

«Хаябуса-2» и Voyager 2

Миссия японского космического зонда «Хаябуса-2» на астероид Рюгу, находящийся на расстоянии около 300 млн км от Земли, началась ещё в 2014 году. Однако самые важные задачи, ради которых учёные и отправили этот аппарат в космос, были выполнены именно в уходящем году. 

• Момент приземления «Хаябуса-2» на астероид Рюгу
• © JAXA

В феврале «Хаябуса-2» произвёл посадку на Рюгу и взял пробы грунта с поверхности космического тела, после чего вернулся на орбиту астероида. В апреле зонд «атаковал» объект снарядом со взрывчаткой, в июле повторно приземлился, собрал извлечённые взрывом из недр образцы и в ноябре отправился обратно на Землю. Возвращение аппарата, с помощью которого японские учёные планируют найти ответы на вопросы о зарождении Солнечной системы и происхождении жизни на нашей планете, запланировано на конец 2020 года. Напомним, что в доставленных зондом «Хаябуса-1» на Землю с астероида Итокава пробах уже была обнаружена вода. 

NASA получило и расшифровало первые данные, отправленные с аппарата Voyager 2, уже после того, как он покинул Солнечную систему. Сигналу пришлось преодолеть расстояние примерно 18 млрд км. Voyager 2 подтвердил предположение о существовании линии разграничения между областью солнечного ветра и межзвёздным газом.

Нобелевская премия и экзопланетный бум

Нобелевский комитет назвал лауреатов 2019 года по физике, «внёсших вклад в наше понимание эволюции Вселенной и места Земли в космосе». В их числе — швейцарцы Мишель Майор и Дидье Кело, которые были награждены за открытие первой экзопланеты в далёком 1995 году. Именно благодаря этим двум астрономам начался настоящий бум в области поиска экзопланет, поражающих разнообразием размеров, форм и орбит. Только в Млечном Пути уже найдено более 4 тыс. планет у звёзд солнечного типа, а поиск новых подобных планет — одно из мощнейших направлений развития современной астрономии.

В частности, в сентябре в атмосфере экзопланеты K2-18b в созвездии Льва были обнаружены водяные пары. В Нобелевском комитете отметили, что благодаря изучению экзопланет человечество обязательно сможет найти ответ на ключевой вопрос: существует ли внеземная жизнь?

Гравитационно-волновая физика и астрономия

Майор и Кело — далеко не единственные учёные, изменившие наше представление о Вселенной. С открытием гравитационных волн (ряби пространства и времени, вызванной крупными космическими событиями) появился новый инструмент изучения окружающего мира. Не последнюю роль в его создании сыграли советские и российские учёные.

• Поглощение нейтронной звезды чёрной дырой в представлении художника
• © OzGrav ARC Centre of Excellence, Carl Knox

В 2019 году современные крупные международные коллаборации, работающие на лазерно-интерферометрических гравитационно-волновых обсерваториях LIGO и Virgo, продолжили работу над изучением космических далёких сигналов. Зарегистрированы десятки событий-кандидатов, некоторые из которых определённо перейдут в разряд подтверждённых явлений. Так, в середине августа учёные зафиксировали всплеск гравитационных волн, который с вероятностью 99% свидетельствует о полном поглощении нейтронной звезды чёрной дырой. 

Фото чёрной дыры

Первое в истории изображение сверхмассивной чёрной дыры в галактике Messier 87 в созвездии Девы удалось сделать учёным из проекта Event Horizon Telescope (EHT). Это не обычная фотография, а радиоизображение, полученное с помощью нескольких радиотелескопов, разбросанных по всему миру. Отдалённое от Земли на 50 млн световых лет загадочное космическое тело затягивает материю, не излучает и не отражает свет. Увидеть можно лишь тень объекта — круглое чёрное пятно в облаке светящегося газа. 

Искажений изображения удалось избежать в том числе благодаря наблюдениям и расчётам российских учёных. Проект EHT был создан специально для исследования чёрных дыр. Для совместной работы объединились астрофизики из почти 40 стран. Демонстрация происходила на пресс-конференциях, проведённых одновременно в шести городах мира. Учёные отметили, что исследование чёрной дыры в очередной раз подтверждает верность теории Эйнштейна и углубляет наше представление о пространстве и времени. Также они полагают, что эта работа рано или поздно будет отмечена Нобелевской премией.

Комета Борисова

30 августа крымский астроном-любитель Геннадий Борисов с помощью зеркально-линзового телескопа собственного изготовления открыл крупный межзвёздный объект — первую известную комету, «путешествующую» между звёздными системами. К наблюдениям за кометой подключились коллеги Борисова со всего мира. Были получены снимки объекта в двух цветах, проведён его первый спектральный анализ. Международный астрономический союз официально назвал комету в честь российского исследователя. По словам Борисова, она навсегда покинет Солнечную систему через несколько десятилетий.

Космический «монстр» и девятая планета

В октябре астрономы обнаружили одну из первых гигантских галактик Вселенной, свет от которой дошёл до Земли за 12,5 млрд лет. Удалось установить, что названная учёными «монструозной» галактика чрезвычайно активна: по темпам образования новых звёзд она в 100 раз превосходит Млечный Путь. 

Другая группа исследователей обнаружила самый далёкий объект из всех, которые когда-либо наблюдались в Солнечной системе. Небесное тело FarFarOut примерно в три с половиной раза дальше Плутона. Объект был открыт в рамках программы по поиску гипотетической девятой планеты Солнечной системы.

Первый день кайнозоя

Мел-палеогеновое вымирание, которое 66 млн лет назад погубило большую часть видов на Земле, связывают с падением массивного метеорита на территории современной Мексики. В уходящем году была опубликована яркая работа американских исследователей, которые описали процессы, происходившие после удара небесного тела о поверхность нашей планеты.

• Gettyimages.ru
• © ROGER HARRIS / SCIENCE PHOTO LIBRARY

По мнению учёных, инцидент спровоцировал возникновение лесных пожаров и цунами на обширных территориях. Также из-за огромной температуры при ударе в атмосферу было выброшено облако сернистых соединений. В результате до земной поверхности стало доходить меньше света и тепла и началось глобальное похолодание, которое привело к вымиранию целого надотряда динозавров. По мнению учёных, именно в тот злополучный для многих видов день закончился меловой период мезозойской эры и началась кайнозойская эра.

Тайны рода Homo

Учёные из Израиля воссоздали облик денисовского человека, имея в наличии всего три зуба, фрагмент пальца и небольшой кусок челюсти. Исследователи не только смогли моделировать форму черепа, но и реконструировали внешний вид древних денисовцев — мужчины и женщины. Предложенная технология может использоваться не только в антропологии, но и в криминалистике, уверены учёные. Также в этом году опубликованы исследования останков ещё одного человеческого вида — Homo luzonensis. На основании семи зубов и шести мелких костей учёные установили, что этот вид был очень низкорослым. Проживал данный народ на Филиппинских островах 67 тыс. лет назад. 

Третья группа исследователей пошла ещё дальше и предположила, что в наших генах присутствуют следы скрещивания с неизвестным видом людей, и это не денисовцы и не неандертальцы. Однако пока учёные затрудняются ответить, где жили эти предки современного человека и что они собой представляли.

Компьютеры, искусственный интеллект, робототехника

В октябре 2019 года инженеры Google опубликовали в журнале Nature исследование, согласно которому они достигли квантового превосходства над обычными компьютерами. В статье утверждается, что квантовый процессор Sycamore решил определённую математическую задачу за 200 секунд, в то время как у современного классического суперкомпьютера это заняло бы около 10 тыс. лет. Впрочем, конкуренты подвергли результаты Google сомнению.

Также учёные сообщили о новой высоте, которую удалось взять искусственному интеллекту (ИИ). В одной из самых сложных и популярных версий покера — техасском холдеме — ИИ показал себя лучше шести именитых мастеров этой игры. Примечательно, что в большинстве случаев, когда человек блефовал, компьютер принимал правильное решение, чем в результате и обеспечил себе победу.  

Искусственный интеллект отметился и в совершенно другом направлении исследований — робототехнике. Учёные из Швейцарии и Германии загрузили в робота ANYmal программы ИИ с самообучающимися алгоритмами. С их помощью четвероногая машина обучилась точно и энергоэффективно выполнять команды высокой сложности: ходить, бегать и быстро вставать после падения.