Во вторник рано утром Нобелевская премия по физике за 2019 год была присуждена американскому космологу Джиму Пиблзу за его "теоретические открытия в области физической космологии" и швейцарским ученым Мишелю Майору и Дидье Келозу за открытие "экзопланеты, вращающейся вокруг звезды солнечного типа".
По словам Нобелевского комитета, премия объединила две различные области исследований - космологию и астрономию - на основе общего руководящего принципа - лучшего понимания космоса. Работы Пиблза в космологии помогли определить наше понимание происхождения и эволюции Вселенной, а открытия Майора и Квелоза в астрономии помогли расширить наше понимание места Земли в ней.
Член Нобелевского комитета Ульф Даниэльссон начал свое объяснение достойного Нобелевской премии исследования Джима Пиблза со слов песни из "Теории большого взрыва", которая отражает основную суть космологии: "Вся наша Вселенная находилась в горячем, плотном состоянии, а затем почти четырнадцать миллиардов лет назад началось расширение".
Работа Пиблза привела к пониманию того, что только 5 процентов нашей Вселенной состоит из "упорядоченной материи" - узнаваемых вещей, таких как планеты и звезды. Остальные 95 процентов состоят из темной материи и темной энергии. Член Нобелевского комитета Даниэльссон сравнивает состав Вселенной с чашкой кофе: Каждая из них наполнена в основном кофе (темной энергией), а также "изрядным количеством" сливок (темной материей). Крошечное количество сахара представляет собой упорядоченную материю, иначе известную как все, что мы можем увидеть, потрогать и постичь. "Это [упорядоченная материя] - то, чем занималась наука на протяжении тысячелетий", - сказал Даниэльссон, - "вплоть до настоящего времени".
Последние 50 лет Пиблз занимался разработкой теоретических инструментов для обнаружения этих темных компонентов Вселенной. Он был одним из первых ученых, признавших важность космического микроволнового фона - древнего излучения, обнаруженного в середине 1960-х годов, которое с тех пор помогает ученым определить возраст, форму и содержание Вселенной.
"Если бы не теоретические открытия Джеймса Пиблза, - сказал председатель комитета Мат Ларссон, - замечательные высокоточные измерения этого излучения за последние 20 лет почти ничего бы нам не сказали".
Вклад Пиблза в космологию в значительной степени теоретический. Но, как сказал Пиблз на пресс-конференции после объявления, "теория в любой из естественных наук пуста без наблюдений". Майор и Квелоз, швейцарские астрономы, которые разделяют премию по физике, удостоены награды за практическое наблюдение первой экзопланеты, вращающейся вокруг звезды, похожей на наше Солнце.
В октябре 1995 года Майор и Квелоз заметили 51 Pegasi b, которая находилась на расстоянии 50 световых лет от нас и вращалась вокруг звезды, похожей на Солнце, в созвездии Пегаса. Они обнаружили, что эта новая планета шокирующе не похожа на Землю: она на 50 процентов больше Юпитера, имеет температуру поверхности 1800 градусов по Фаренгейту и вращается по орбите так близко к звезде-хозяину, что один "год" длится всего четыре земных дня.
Майор и Квелоз обнаружили 51 Пегаса с помощью доплеровской спектроскопии. Когда большая планета вращается вокруг звезды, звезда в ответ на притяжение планеты движется по небольшому эллипсу - с Земли это выглядит так, будто звезда покачивается взад-вперед. Когда звезда приближается к Земле, ее свет кажется немного голубее, а когда удаляется - немного краснее. Этот эффект является результатом изменения нашего восприятия света в зависимости от нашего положения.
С момента этого открытия 1995 года в Млечном Пути было обнаружено более 4 000 экзопланет, познакомивших нас с удивительно разнообразным набором газовых гигантов, массивных суперземель и негостеприимных нептунианских миров.
Слева направо: Джеймс Пиблз, Мишель Майор и Дидье Келоз. Иллюстрация Никласа Эльмехеда/ Шведская королевская академия наукПо словам Даниэльссона, исследования Майора и Квелоза помогли "по-новому взглянуть на наш планетарный дом" и неофициально положили начало бурно развивающейся области исследований экзопланет. Конечно, многие другие люди помогли проложить путь: такие люди, как Дейл Фрейл и Алекс Вольщан (которые открыли первую экзопланету с пульсарной орбитой в 1992 году), Брюс Кэмпбелл, Гордон Уокер и Стивенсон Янг (которые предположили существование экзопланеты Gamma Cephei Ab еще в 1988 году), и многие другие.
Одна из распространенных критических замечаний в адрес формата Нобелевской премии заключается в том, что он укрепляет миф об "одиноком гении"-ученом. Несмотря на порицаемое "Правило трех", предусматривающее максимум трех лауреатов в каждой области, Пиблз поспешил подчеркнуть, что он не был одинок в своей работе. "Всегда, с самого начала, у меня были коллеги", - заявил он на пресс-конференции. Он обратил особое внимание на советского ученого Якова Зельдовича, который внес значительный вклад в интерпретацию сигнала CMB. Другим известным ученым, работавшим над разгадкой тайн темной материи и темной энергии, была Вера Рубин, которая умерла несколько лет назад. (Примечание: хотя только три женщины были удостоены премии по физике, Джим Пиблз стал шестым "Джеймсом", получившим эту награду.
Наука должна быть институтом, в котором активно сотрудничают, и совместная премия призвана отметить взаимодействие между теоретическими и практическими открытиями. Как пояснил комитет: "Нобелевские лауреаты по физике этого года нарисовали картину Вселенной, гораздо более странной и удивительной, чем мы когда-либо могли себе представить".
В среду комитет присудит Нобелевскую премию по химии.