Астрофизики из России получили медаль Дирака за исследования новорождённой Вселенной

Реликтовое излучение позволяет астрономам изучать далёкое прошлое Вселенной.

Иллюстрация NASA/WMAP Science Team.

Лауреаты медали и премии Дирака за 2019 год. Слева направо: Вячеслав Муханов, Алексей Старобинский и Рашид Сюняев.

Иллюстрация с сайта www.mpa-garching.mpg.de.

Медали и премии Дирака за 2019 год удостоены Вячеслав Муханов, работающий в Мюнхенском университете имени Людвига-Максимилиана, Алексей Старобинский, работающий в Институте теоретической физики имени Ландау, и Рашид Сюняев из Института астрофизики имени Макса Планка. Согласно официальной формулировке, награда присуждена за выдающийся вклад в физику реликтового микроволнового излучения, экспериментальные исследования которого помогли превратить космологию в точную научную дисциплину путём сочетания физики микромира с исследованиями крупномасштабной структуры Вселенной.

Лауреаты медали и премии Дирака за 2019 год. Слева направо: Вячеслав Муханов, Алексей Старобинский и Рашид Сюняев.

Все лауреаты внесли значительный вклад в разработку теории инфляционной модели Вселенной, о которой "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) подробно рассказывали. Напомним, что, согласно этой модели, примерно с 10-36 до 10-33 секунды после Большого взрыва, пространство расширялось взрывными темпами: по самым скромным оценкам, его объём увеличился в 1030 раз.

Сейчас теории инфляции практически общепринята. Как отмечается на сайте Института теоретической физики имени Ландау, сегодня инфляционная теория считается одной из самых полных и проработанных теорий в фундаментальной физике и космологии.

Алексей Старобинский наряду с Андреем Линде и Аланом Гутом является создателем первых моделей инфляции (его первые работы по этой теме вышли в конце 1970-х годов). В 1980-е годы эстафетную палочку подхватили Вячеслав Муханов и другие физики.

Рашид Сюняев внёс огромный вклад в изучение реликтового излучения. Напомним, что после Большого взрыва материя была очень горячей, из-за чего испускала огромное количество фотонов. Сначала излучение и поглощение фотонов пребывали в равновесии. Но материя остывала из-за расширения пространства, и примерно через 300 тысяч лет после Большого взрыва протоны и электроны стали собираться в первые атомы (этот период называется эпохой рекомбинации). Космос стал прозрачен для излучения, и фотоны впервые смогли отправиться "в свободное плавание". Именно это "первое излучение" сегодня называется реликтовым.

Рашид Сюняев в соавторстве с Яковом Зельдовичем (почившим в 1987 году) изучали эпоху рекомбинации и поверхность последнего рассеяния реликтового излучения. Кроме того, они предсказали эффект, позже обнаруженный и названный в их честь эффектом Сюняева-Зельдовича.

Это явление заключается в том, что на интенсивность реликтового излучения влияют электроны межзвёздного и межгалактического газа. Благодаря этому астрономы могут оценивать размеры скоплений галактик. К слову, именно этот эффект недавно помог учёным обнаружить "недостающую материю" Вселенной.

Также Сюняев и Зельдович теоретически предсказали существование акустических пиков в пространственном распределении реликтового излучения.

Поясним, о чём речь. В раскалённом веществе ранней Вселенной давление излучения конкурировало с гравитацией. Это приводило к рождению масштабных звуковых волн. Когда реликтовое излучение отделилось от вещества в эпоху рекомбинации, картина этих волн была запечатлена в распределении реликтового излучения по пространству.

Акустические пики были обнаружены наблюдателями на рубеже 1990–2000 годов. Их распределение прямо зависит от геометрии Вселенной. Поэтому эти наблюдения помогли установить, что в глобальном масштабе пространство является евклидовым с точностью до погрешности измерений (что, конечно, не отменяет локальных искривлений вблизи массивных тел, которые нами воспринимаются как гравитация).

Напомним, что медаль и премия Дирака присуждается Международным центром теоретической физики имени Абдуса Салама. Размер премии составляет пять тысяч долларов США (около 327 тысяч рублей по текущему курсу). Награда присуждается ежегодно с 1985 года. Традиционно лауреатов объявляют 8 августа, то есть в день рождения великого физика Поля Дирака.

Вручение награды астрофизикам состоится в конце 2019 года.

Ранее "Вести.Наука" рассказывали о том, как астрономы впервые зафиксировали свидетельства Большого взрыва и последующего расширения Вселенной, как физики с рекордной точностью измерили скорость расширения Вселенной, а также о недавних результатах учёных, которые их окончательно запутали.