В США присуждена ежегодная престижная премия за работы в области космологии. $500 тыс. разделят между собой ученые, впервые описавшие темную материю.
В США присуждена престижная премия в области космологии – раздела астрономии, изучающего происхождение и эволюцию Вселенной в целом. Почетную премию в размере $500 тыс. ежегодно вручает Фонд Питера и Патриции Грубер, американской некоммерческой организации.
Темная банда
В этом году лауреатами премии стала группа ученых, известная в научном мире, как Банда четырех, внесшая огромный вклад в развитие современных представлений о темной материи. В состав четверки входят руководитель группы Марк Дейвис из Университета в Беркли, Джордж Эфстатиу, директор института космологии в Кембридже, Карлос Френк, директор Института вычислительной космологии в Дареме и Саймон Уайт, директор немецкого института астрофизики в Гархинге.
Премия присуждена за «новаторское использование численных методов для моделирования и интерпретации крупномасштабного распределения материи во Вселенной», говорится в сообщении Груберовского фонда: «Работа ученых вдохнула жизнь в понимание холодной темной материи, как основной формы материи во Вселенной, и построении нашей современной космологической парадигмы». Груберовский фонд оценил как метод, который использовали ученые, так и последующие открытия коллаборации.
Заслуга ученых, за которую присуждена премия, относится к середине 1980-х годов. Тогда, более 20 лет назад, астрономы стали догадываться, что невидимая, но гравитирующая субстанция пронизывает Млечный путь и другие галактики. Для описания этой субстанции ученые предложили тогда три основные гипотезы – горячей темной материи, состоящей из частиц, летящих с околосветовыми скоростями, холодной темной материи, состоящей из медленных частиц, и теплой темной материи – среднего между первым и вторым.
Посчитали-удивились
В 1981 году Дейвис, профессор астрономии Гарвардского университета, исследовал 2400 галактик на разном удалении и сделал открытие, которое потрясло астрономическое сообщество. Вселенная оказалась не равномерной россыпью галактик, она образует «космическую сеть» галактик, состоящую из своеобразных волокон, разделенных пустотами или «войдами» (от англ. void – «пустой»).
«В то время ни у кого не было идей насчет того, каким является крупномасштабное распределение материи. Вскоре я понял, что лучшая из всех математических моделей Большого Взрыва которые у нас имелись, неверна. В ней оказалось полное несоответствие между гарвардскими наблюдениями и теорией», -- пояснил Дейвис. Так ученый пришел к выводу, что для понимания существующего распределения материи необходимо проводить компьютерное моделирование того, как тысячи галактик движутся под воздействием гравитации и распределенной в них темной материи. Дейвис собрал коллаборацию DEFW, названную по первым буквам их фамилий, ставшую позднее известной как «банда четырех». В конце 1980-х годов коллеги провели вычисления, которые исключили из возможного состава непонятной субстанции теплую и горячую темную материю. Стало ясно, что темная материя холодна, и именно она отвечает за формирование сгустков, филаментов и войдов, наблюдаемых во Вселенной.
«Работы DEFW открыли новую эру, в которой числовое моделирование стало обычным инструментом космологических исследований», -- заявил Уэнди Фридман, глава груберовской отборочной комиссии. Интересно, что вычисления астрономов еще в 80 годы указали на существование во Вселенной еще более загадочной субстанции. Лишь спустя десять лет наблюдения астрономов доказали, что Вселенная разбегается под воздействием так называемой темной энергии.
Сегодня наблюдения показывают, что лишь 4,6% плотности Вселенной составляет привычная нам барионная материя, 23,3% приходится на темную материю, а 72,1% -- на темную энергию. «Благодаря кое-каким прекрасным экспериментам мы относим темную материю к чему-то исключительному, и мы не знаем, какого черта нам делать дальше. Одна надежда на Большой адронный коллайдер, но если и он не скажет нам ничего, мы никогда не узнаем, что она из себя представляет», -- пояснил Дейвис.
