«Джеймс Уэбб» и сердце Млечного Пути: главные научные достижения — 2022
Охота на галактического монстра
12 мая на одновременно проведенных по всему миру пресс-конференциях астрономы показали первый снимок сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики. Изображение было получено международной коллаборацией «Телескоп Горизонта Событий» (EHT), которая увидела дыру при помощи глобальной сети радиотелескопов.
Сердце Млечного Пути — Стрелец A* или Sgr A* (cобственная сверхмассивная черная дыра Млечного Пути, находящаяся в центре нашей галактики. — Forbes Life) — весит как 4 млн Солнц и находится от Земли на расстоянии около 27 000 световых лет. Такой монстр прячется в самом центре каждой спиральной галактики, а вокруг него крутится вихрь из сотен миллиардов звезд. Он вечно голоден и проглатывает все, до чего может дотянуться, даже свет. Поэтому увидеть его непросто, к тому же он скрыт от нас облаками космической пыли.
Видимый размер Стрельца A*на небе примерно соответствует размеру пончика на Луне, на который смотрят с Земли, — то есть очень-очень маленький. Чтобы получить его изображение, восемь крупнейших радиообсерваторий планеты, объединившись в сеть, создали этот самый Телескоп горизонта событий — гигантский виртуальный телескоп размером с земной шар.
Это стало возможным благодаря усилиям всего мирового научного сообщества. Над проектом работали более трехсот исследователей из 80 институтов мира, составивших коллаборацию EHT. Нынешнее достижение EHT следует за получением той же коллаборацией в 2019 году первого в истории изображения черной дыры M87* в центре далекой галактики Мессье 87. Ученые рады, что наконец получили изображения двух черных дыр очень разных размеров (наша в тысячу раз меньше) и могут сравнивать их друг с другом.
Вселенная «Джеймса Уэбба»
Но самые зрелищные и информативные научные кадры 2022 года были сделаны космическим телескопом «Джеймс Уэбб», который уже полгода работает на орбите и меняет наши представления о Вселенной
Уже первое опубликованное фото «Джеймса Уэбба» показало нам раннюю Вселенную с самым высоким разрешением из когда-либо сделанных снимков. С этой картинки, облетевшей мир 11 июля, в астрономии началась новая эра. Изображение покрыло участок неба размером примерно с песчинку, которую человек на Земле держит на расстоянии вытянутой руки, но на снимке видны тысячи галактик — такими, какими они были 4,6 млрд лет назад.
«Уэбб» видит все в инфракрасном свете, поэтому любые видимые нами цвета — результат обработки, но не произвольной: разные длины инфракрасных волн кодируются разными цветами.
Астрономы не ожидали увидеть в ранней Вселенной такое количество уже сформировавшихся правильных дисков галактик. А самая древняя галактика, попавшая в объектив «Уэбба», GLASS-z13, — неправильной формы, зато она еще гораздо древнее. Предполагают, что ей 13,5 млрд лет, то есть мы видим GLASS-z13 такой, какой она была всего через 300 млн лет после Большого взрыва!
Благодаря «Уэббу» мы увидели галактики и туманности совершенно по-новому. Перед объективами «Хаббла», который до «Уэбба» исполнял обязанности главного телескопа, показывающего людям Вселенную, они представали как огромные скопления звезд. А для инфракрасных камер «Уэбба» галактики и туманности — это прежде всего скопления газа и пыли. Еще его инфракрасное зрение помогает изучать атмосферу экзопланет и сулит много других открытий. Но событие, которое для многих выдающихся ученых уже много лет было самым ожидаемым в науке, произошло в 2022 году: «Уэбб» успешно начал работу.
Посмотрите наверх
В 2022 году человечество, впечатленное фильмом «Не смотрите наверх», продемонстрировало, что способно проявить зрелость и отвести потенциальный удар из космоса.
26 сентября космический аппарат Double Asteroid Redirection Test (DART) размером с холодильник, набрав скорость 6 километров в секунду, врезался в 160-метровый астероид Диморфос, который миллионы лет мирно наворачивал круги вокруг более крупного астероида Дидим в миллионах километров от Земли. После удара Диморфос, весящий пять млн тонн, изменил орбиту астероида — его период вращения вокруг Дидима сократился на полчаса, как и предусматривала миссия.
Это первый случай, когда человечество намеренно изменило движение небесного тела, первая демонстрация технологии отклонения астероида и первое в истории испытание системы планетарной защиты. Однажды эта система может спасти цивилизацию!
«Все мы несем ответственность за защиту нашей родной планеты. В конце концов, она — единственное, что у нас есть, — сказал директор НАСА Билл Нельсон. — Этот эксперимент — переломный момент в деле защиты планеты и человечества!»
А до этого много лет шла подготовительная работа: ученые проводили компьютерное моделирование и запускали снаряды в небольшие копии астероидов, чтобы предсказать, какой импульс им будет передан и как точнее рассчитать параметры удара. До сих пор астрономы обнаружили только около 40% примерно из 25 000 крупных околоземных астероидов, достаточно больших, чтобы уничтожить мегаполис, и достаточно распространенных, чтобы представлять угрозу. Долгожданный космический инфракрасный телескоп Near-Earth Object Surveyor, который собираются запустить на орбиту в 2026 году, поможет определить местонахождение большего количества этих тел и вовремя оповестить планетарную систему защиты об угрозе.
Искусственный интеллект — художник, ученый, писатель
В 2022 году выяснилось, что искусственный интеллект научился творить. Несмотря на все прогнозы и предупреждения, что так и будет, — все равно неожиданно.
Машины давно штурмуют Парнас, словно прилежные школьники, нейронные сети обучались творчеству на художественных произведениях. Они улавливают общую структуру и повторяющиеся паттерны в музыке, живописи и поэзии, а затем генерируют новые арт-объекты на основе усвоенных знаний. За последние десять лет нейронные сети преодолели дистанцию от первых неуклюжих поделок до создания музыки, текстов и картин, не уступающих человеческим.
Вторжение машин в самые человеческие области сначала было медленным, но в 2022 году его заметил каждый. Произведения художников-нейросетей, способных рисовать картины по текстовому запросу, таких как DALL-E или Midjourney, начали заполнять соцсети еще летом, а к зиме от картинок, сгенерированных ИИ, стало просто некуда деваться. Модели преобразования текста в изображение используют машинное обучение для анализа пар текста и изображений в интернете, находя шаблоны, которые позволяют им создавать новые изображения на основе нового текста.
Научные исследования тоже оказались подходящим делом для искусственного интеллекта. Например, исследователи используют ИИ для разработки совершенно новых белков, которые можно использовать в вакцинах, строительных материалах или наномашинах. А DeepMind анонсировала инструмент под названием AlphaCode, способный писать программы на уровне среднего программиста.
Код умеет писать и чат-бот ChatGPT от компании OpenAI, но он гораздо больше прославился разговорами с людьми, в которых очень разумно отвечает на вопросы, делает философские суждения и готов написать за вас неплохое эссе на любой случай. Студенты уже используют его для написания учебных работ, а множество профессионалов со страхом задумалось о своей дальнейшей судьбе.
Термоядерная энергия: новая надежда
Под конец года в Ливерморской лаборатории в Калифорнии объявили, что нашли святой Грааль физики — извлекли из термоядерной реакции больше энергии, чем вложили в нее. Этого всем миром пытаются достичь уже лет 70, потратили кучу денег и сил. Бороться есть за что. Энергия, рождающаяся при синтезе ядер гелия из водорода, та самая, которая зажигает звезды, могла бы вывести нашу цивилизацию на радикально новый уровень жизни и возможностей. Неужели термоядерная энергетика действительно не за горами?
В Ливерморе крошечный шарик водородной плазмы накачивали энергией самым большим в мире лазером — и вызвали реакцию ядерного синтеза. В шарик закачали два мегаджоуля энергии, а он произвел три. Это первая в истории демонстрация термоядерного воспламенения — точки, в которой реакция становится самоподдерживающейся, поскольку вырабатываемой энергии становится достаточно для поддержания работы системы.
Эксперты-ядерщики разделились: одни уже празднуют начало новой эры в развитии энергетики, другие настроены скептично. Они говорят, что вообще-то на весь эксперимент энергии потратили неимоверное количество, а для коммерческого использования понадобится еще не меньше десятка лет работы.
Но хочется, конечно, верить в лучшее. А что, если мы и правда закончим это так неудачно начавшееся для человечества десятилетие с двумя невероятно могущественными волшебными силами: работающей технологией термоядерного синтеза и общим искусственным интеллектом, способным решать любые задачи?