Cinco razones por las que el siglo 21 será el florecimiento de la astrofísica

A lo largo de muchos siglos, hemos arrogante creían que encontramos casi todas las respuestas a las preguntas más profundas. Los científicos pensaban que la mecánica de newton describe todo, aún no han descubierto la naturaleza ondulatoria de la luz. La física pensaron que cuando maxwell unificó el electromagnetismo, es la meta, pero luego apareció la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica. Muchos pensaban que la naturaleza de la sustancia es totalmente clara, cuando hemos encontrado el protón, el neutrón y el electrón, pero luego encontraron transitorios de alta energía. partículas. Sólo 25 de los últimos cinco años increíbles descubrimientos han cambiado nuestra comprensión del Universo, y cada uno de ellos promete una gran revolución. Vivimos en una época maravillosa: tenemos la posibilidad de mirar en las profundidades de los enigmas de todo.

la Masa de los neutrinos

Cuando empezamos a contar en el papel de neutrinos, que vienen con el Sol, hemos recibido un número basado en síntesis, que debe producirse en el interior. Pero cuando empezamos por el hecho de considerar que los neutrinos provenientes del Sol, vimos sólo un tercio de lo esperado. ¿Por qué? La respuesta apareció sólo recientemente, cuando la combinación de la medición de solares y atmosféricos de neutrinos ha demostrado que se pueden осциллировать de un tipo a otro. Porque tienen peso.

¿Qué significa esto para la astrofísica. Los neutrinos son más comunes de partículas masivas en el Universo: los mil millones de veces mayor que la de los electrones. Si tienen masa, de esto se sigue que:

• forman parte de la materia oscura,
• caen en galáctica de la estructura,
• tal vez, forman una extraña астрофизическое una condición conocida como фермионный el agua de condensación
• pueden estar relacionados con la energía oscura.

Si el neutrino tiene masa, también pueden ser майорановскими partículas (y no la más común de las partículas del tipo de dirac), que abastecen a un nuevo tipo de deterioro nuclear. También ellos pueden ser сверхтяжелые compañeros en el zurdo, que podrían explicar la materia oscura. Los neutrinos también llevan la mayor parte de la energía de supernova, tienen la responsabilidad de enfriamiento de las estrellas de neutrones, influyen en el modo de persistencia de la Gran Explosión (CMB) y son una parte esencial de la moderna cosmología y la astrofísica.

Ускоряющаяся el universo

Si el universo comienza con el big Bang, tiene dos propiedades importantes: la velocidad inicial de la expansión inicial de la densidad de la sustancia/de la radiación y la energía. Si la densidad era demasiado grande, el universo se habría de nuevo; si es demasiado baja, el universo se ha expandido para siempre. Pero en nuestro Universo, la densidad y la extensión no sólo con la combinación idónea, sino una pequeña parte de esta energía es en forma de energía oscura y, por tanto, nuestro universo de inicio rapido a expandirse después de 8 mil millones de años y desde entonces sigue en el mismo espíritu.

¿Qué significa esto para la astrofísica. Por primera vez en la historia de la humanidad, tenemos la oportunidad de aprender un poco sobre el destino del Universo. Todos los objetos que no están conectados entre sí гравитационно, en última instancia, se разбегаться, lo que significa que todas subyacente fuera de nuestro grupo local de un día volará lejos. Pero ¿cuál es la naturaleza de la energía oscura? ¿Es realmente cosmología constante? ¿Está relacionado con ella cuántica vacío? Si puede ser un campo de fuerza que cambia con el tiempo? Los futuros de la misión como de la esa Euclid, WFIRST de la NASA y los nuevos de 30 metros de telescopios permiten realizar mediciones más precisas de la energía oscura y nos permitirán describir exactamente cómo se acelera el universo. Finalmente, si la aceleración crece, el universo terminará una Gran Brecha; si cae, una Gran Compresión. Está en juego el destino de todo el Universo.

Exoplanetas

Hace una Generación pensamos que cerca de otros sistemas estelares existen en el planeta, pero no teníamos pruebas que confirman esta tesis. En la actualidad, en gran parte gracias a la misión de la NASA "kepler", hemos encontrado y probado miles de estas. Muchos sistemas solares son diferentes de las nuestras: algunos contienen súper-tierras o mini-Нептуны; algunos contienen gigantes de gas en el interior de las partes de los sistemas solares; la mayoría contienen los mundos del tamaño de la Tierra a la distancia correcta de pequeñas, tenues, rojos enanos de las estrellas, en la superficie podría existir agua en estado líquido. Y, sin embargo, aún queda mucho por averiguar.

¿Qué significa esto para la astrofísica. Por primera vez en la historia, descubrimos mundos que pueden ser candidatos potenciales para la vida. Estamos más cerca que nunca, a la detección de signos de vida extraterrestre en el Universo. Y muchos de estos mundos, podría algún día convertirse en el hogar de hombres de las colonias, si queremos ir por este camino. En el siglo 21 comenzamos a explorar estas posibilidades: medir la atmósfera de estos mundos y buscar signos de vida, enviar sondas espaciales a considerable velocidad, analizar en busca de similitudes con la Tierra por motivos tales como los océanos y los continentes, la nube del suelo, el contenido de oxígeno en la atmósfera, la época del año. Nunca en toda la historia del Universo no era la más adecuada para este momento.

la Partícula de higgs

El Descubrimiento de la partícula de higgs en el comienzo de 2010-x concluyó, finalmente, en el modelo Estándar de las partículas elementales. Partícula de higgs tiene una masa de alrededor de 126 Gev/a², se descompone a través de 10^-24 segundos y se desintegra en la precisión de las predicciones del modelo Estándar. En el comportamiento de la partícula, no hay indicios de la existencia de nueva física fuera del modelo Estándar, y es un gran problema.

¿Qué significa esto para la astrofísica. ¿Por qué la masa de higgs mucho menos de la masa de Planck? Esta pregunta se puede formular de muchas maneras: por quéla fuerza gravitatoria es tan débil en el resto de las fuerzas? Hay muchas soluciones posibles: supersimetría, para obtener más dimensiones fundamentales de la excitación (конформное solución), Хиггс como parte integrante de la partícula (техниколор), etc. Pero hasta que estas decisiones no hay pruebas de que sí y si cuidadosamente estamos buscando?

En algún nivel debe ser algo completamente nuevo: nuevas partículas, nuevos campos, nuevas fuerzas, etc. Todos ellos, por su naturaleza, serán de la астрофизические y cosmología consecuencias, y todos estos efectos dependen del modelo. Si la física de partículas, por ejemplo, en un TANQUE, no se proporcionará ninguna de las nuevas pistas, tal vez, la astrofísica proporcionará. Lo que sucede cuando las más altas energías y en las distancias cortas? La gran Explosión — y los rayos cósmicos — nos han traído los más altos de la energía, que podría más potente de nuestro acelerador de partículas. La siguiente clave para resolver uno de los problemas más grandes de la física, puede recibir desde el espacio, y no en la Tierra.

ondas Gravitacionales

A lo largo de 101 años era el santo grial de la astrofísica: la búsqueda de evidencia directa de la más grande no aprobado de la predicción de einstein. Cuando Advanced LIGO ha salido a la comunicación, en el 2015, logró alcanzar la sensibilidad necesaria para el registro de las ondas en el espacio-tiempo de la más alta frecuencia de la fuente de ondas gravitacionales en el Universo: se retuercen en forma de espiral y que se reúnen los agujeros negros. Con dos casos confirmados de la detección a la cintura (y cuántos de ellos aún se), Advanced LIGO hizo гравитационно-onda de astronomía de la ciencia-ficción en el ámbito de la realidad.

¿Qué significa esto para la astrofísica. Toda la astronomía hasta ahora ha dependido de la luz, desde los rayos gamma hasta las del espectro visible, las microondas y las radiofrecuencias. Pero el descubrimiento de las ondas en el espacio-tiempo es una nueva forma de estudio de los fenómenos astrofísicos de todo el Universo. Con los detectores con la sensibilidad, podemos ver:

• la fusión de estrellas de neutrones (y sabremos si generan gamma лучевые flash);
• la fusión de las enanas blancas (y los vinculará con ellos сверхновые tipo I);
• agujeros negros supermasivos, пожирающие otros de la masa;
• гравитационно-onda de la firma de supernova;
• firmas de los pulsares;
• residuales гравитационно-onda de la firma del nacimiento del Universo, tal vez.

Ahora гравитационно onda de la astronomía se encuentra en el inicio del desarrollo, casi convirtiéndose en la verificada en el área. Los siguientes pasos serán el incremento de la sensibilidad y frecuencias, así como la asignación de lo que se ve en la gravedad el cielo con el zoom óptico, el cielo. El futuro está por venir.

Y eso que no hablamos de otros grandes puzzles. Hay materia oscura: más del 80% de la masa del Universo es completamente invisible para la luz y normal (atómico) de la sustancia. Hay un problema бариогенеза: ¿por qué nuestro universo está lleno de materia y no de antimateria, mientras que cualquier reacción que hemos visto, totalmente es el de la materia y de antimateria. Hay paradojas de agujeros negros, de la inflación cósmica, aún no se ha creado el éxito de la teoría cuántica de la gravedad.

Siempre existe la tentación de creer que nuestros mejores días ya pasó, y las más importantes y revolucionarias de la apertura de la que ya se ha hecho. Pero si queremos reflexionar sobre las grandes preguntas de todos — ¿de dónde surgió el universo, de lo que en realidad es, cómo surgió y hacia donde va, que acabará — todavía queda un montón de trabajo. Teniendo sin precedentes sobre el tamaño, el rango y la sensibilidad de los telescopios, podremos aprender más de lo que sabían que nunca. La victoria no es garantizado, pero en cada paso que tomamos, nos acerca un paso más cerca de su destino. No importa donde este viaje nos llevará, lo más importante, que será increíble.