Антон Бирюков О работе астрофизика и устройстве Вселенной

Астрофизика

Астрофи́зика (от др.-греч. ἀστήρ — «звезда, светило» и φυσικά — «природа») — раздел астрономии, использующий принципы физики и химии, который изучает физические процессы в астрономических объектах, таких как звёзды, галактики, экзопланеты и т. д. Физические свойства материи в самых больших масштабах и возникновение Вселенной изучает космология.

Астрофизика — учение о строении небесных тел. Астрофизика занимается изучением физических свойств и (наряду с космохимией) химического состава Солнца, планет, комет или звёзд и туманностей. Главные экспериментальные методы астрофизики: спектральный анализ, фотография и фотометрия вместе с обыкновенными астрономическими наблюдениями. Спектроскопический анализ составляет область, которую принято называть астрохимией или химией небесных тел, так как главные указания, даваемые спектроскопом, касаются химического состава изучаемых астрономических объектов. Фотометрические и фотографические исследования выделяются иногда в особые области астрофотографии и астрофотометрии. Само название астрофизики существует с 1865 года и предложено Цёлльнером.

В практике, современные астрономические исследования часто включают значительную работу в области теоретической и наблюдательной физики. Некоторые области изучения астрофизики включают в себя попытки описать свойства тёмной материи, тёмной энергии, чёрных дыр и других астрономических объектов; определить, возможны путешествия во времени или нет, существуют ли кротовые норы и мультивселенные; узнать происхождение и будущее Вселенной.

Самые пугающие места во Вселенной: что такое космические пустоты

Войды — обширные области между галактическими нитями, в которых почти (или совсем) нет галактик, звезд и планет. Эти пугающие пустоты простираются на миллионы световых лет. «Хайтек» рассказывает, откуда они взялись и что происходит внутри них.

Читайте «Хайтек» в

Если уменьшить масштаб Вселенной настолько, что целые галактики превратятся в отдельные точки, то можно найти уникальную сеть, где галактики объединены в нити. А в них — еще больше скоплений и тысячи звезд.

Это — космическая паутина: нити из темной материи в межгалактическом пространстве, которые образуют структуру, вдоль них концентрируется «обычное» вещество. Между нитями находятся огромные космические пустоты. В поперечнике их размер составляет миллионы световых лет. Там почти нет материи. Можно считать, что большая часть нашей Вселенной — это просто ничто.

Прядение космической паутины

Почти 14 млрд лет назад космической паутины, галактик и звезд не было. Согласно теории, мир состоял из темной материи, водорода, гелия и небольшого количества лития. Все это вещество было однородным, и почти равномерно распределялось по Вселенной.

Но некоторые участки немного отличались от остальных. Одни имели большую плотность, другие — меньшую. У более плотных пятен гравитационное притяжение было сильнее. Поэтому тяжелые места притягивали своих соседей, увеличивались в размерах и развивали еще более сильную гравитацию — и этот процесс продолжается до сих пор.

Сотни миллионов лет материя текла в плотные участки, где объединилась в первые звезды и галактики. По мере того, как росла космическая паутина, участки без материи становились все более пустыми и превращались в войды.

Что происходит в космических пустотах?

Конечно, войды нельзя назвать совсем пустыми. Внутри этих областей «плавают» несколько тусклых рассеянных карликовых галактик. Но кроме темной энергии там ничего нет.

Согласно последним теориям, известная нам Вселенная только на 5% состоит из «обычной», привычной человеку материи, которая окружает его каждый день. Еще примерно четверть — неуловимая темная материя. В итоге, более 60% приходятся на еще более загадочную темную энергию. Ученые мало о ней знают, но именно она отвечает за то, что Вселенная расширяется все быстрее. Но какая же сила порождает это ускорение? Как ни странно, это гравитация, только не притягивающая, а отталкивающая. Именно так работает темная энергия — она отталкивает объекты друг от друга.

Найти и определить темную энергию непросто — нас окружает слишком много другой энергии и материи. Но не в войдах — они пустые (по большей части). Там нет ничего, что может конкурировать с темной энергией, именно там она играет главную роль.

В итоге, ускоренное расширение нашей Вселенной происходит в самих пустотах. За счет темной энергии пустоты буквально надавливают свои границы, раздвигая галактики и растворяя огромную космическую паутину, на создание которой потребовались миллиарды лет.

Какой войд во Вселенной самый большой?

В 2007 году астрономы обнаружили самую большую пустоту во Вселенной. Войд, у которого в поперечнике почти миллиард световых лет, пуст как от обычной, так и от темной материи.

Лоуренс Рудник и его коллеги из Миннесотского университета в Миннеаполисе, США, случайно наткнулись на войд. Команда Рудника изучала данные обзора, проведенного радиотелескопом Very Large Array в Нью-Мексико. «Однажды утром мне стало немного скучно, и я сместил угол наблюдения», — говорит Рудник. Они обнаружили аномалию и изучили ее.

Команду ждал сюрприз. Они почти не видели радиоисточники на территории почти 280 мегапарсек (почти миллиард световых лет в диаметре). Отсутствие радиоисточников означает, что в этом объеме нет галактик или скоплений. Ученые не нашли и признаки темной материи. Оказалось, это — огромный космический войд, который назвали пустотой Эридана.

Она находится от Земли на расстоянии от 6 до 10 млрд световых лет. До 2007 года оптические исследования не находили пустот шириной более 80 мегапарсек.

Что в итоге?

Существование мест в космосе, где миллиарды лет нет даже гипотетической материи, может настораживать. Но не все войды полностью пусты. Например, в 2013 году астрономы Райан Кинан, Эми Баргер и Леннокс Коуи предположили, что Земля, как и галактика Млечный Путь, находится в огромной пустоте. Ее назвали войд ВКС, в честь ученых, которые его открыли. Он примерно сферической формы, около 2 млрд световых лет в диаметре. Согласно исследованию 2017 года, это крупнейший супервойд, известный науке. Пустота KBC окружена оболочкой из галактик, звезд и другой материи, заявляют ученые из Университета Висконсин-Мэдисон.

Используя данные крупномасштабных телескопов, которые подсчитывают галактики, исследователи пришли к выводу, что Млечный Путь располагается недалеко от центра области, где галактик меньше, чем в других частях Вселенной.

Если ученые правы, люди живут в самой большой известной пустоте в наблюдаемой Вселенной.

Место работы

Астрофизик – профессия довольно редкая и узкоспециализированная и не так востребована, как например механик или продавец. Несмотря на это, опытный и высококлассный специалист играет важную роль в мире науки. Астрофизик может работать в обсерватории, научно-исследовательской лаборатории, центре, университете. Престижно работать в таких всемирно известных корпорациях, как NASA или Роскосмос, здесь работают высококвалифицированные специалисты, которые получают достойную своему званию заработную плату.

О профессии Астрофизика

Зарплаты: сколько получает Астрофизик *

Начинающий: 30000 ⃏ в месяц

Опытный: 40000 ⃏ в месяц

Профессионал: 150000 ⃏ в месяц

* — информация по зарплатам приведна примерно исходя из вакансий на профилирующих сайтах. Зарплата в конкретном регионе или компании может отличаться от приведенных. На ваш доход сильно влияет то, как вы сможете применить себя в выбранной сфере деятельности. Не всегда доход ограничивается только тем, что вам предлагают вакансии на рынке труда.

Востребованность профессии

Данная профессия узкоспециализированная и не слишком востребована. Но тем не мерее действительно хорошие и высококвалифицированные специалисты без труда смогут найти подходящую им вакансию, будь то работа в вузах и университетах или места в престижных и знаменитых компаниях. Астрофизика – не просто одна из отраслей науки, это бесконечные вопросы и тайны вселенной, которые под силу разгадать лишь самым пытливым и сообразительным умам, поэтому не каждый решиться связать свою жизнь с подобным направлением.

Для кого подходит профессия

Основные качества присущие человеку данной профессии:

• ответственность и внимательность;
• умение точно анализировать полученные данные;
• знания в области физики, математики, астрономии и химии;
• навыки в работе с разными типами техники и аппаратуры;
• сосредоточенность и готовность выполнять монотонную работу;
• обширные знания в области компьютерного программирования;
• наблюдательность и трудолюбие.

Карьера

Возможности карьерного роста в данной профессии разнообразны, но достаточно ограничены. Из-за того, что астрофизика обхватывает обширные области и темы связанные с космосом и вселенной и в принципе нашей жизни, появляются возможность развиваться в разных направлениях, но в тоже время профессия довольно редкая и менее востребована чем, например, инженер или врач. Астрофизик может работать в научно-исследовательском центре, лаборатории, обсерватории или преподавать лекции в университетах, уча студентов. Высококвалифицированные специалисты, имеющие большое количество знаний и навыков, могут устроиться в престижные компании и известные корпорации такие как NASA, Роскосмос или SpaceX.

Обязанности

Основная обязанность – изучения космоса и Вселенной, но в зависимости от выбранного направления список обязанностей может отличаться. Среди них:

• построение математических моделей строения мира;
• детальное описание физических процессов;
• постоянное наблюдение и исследование небесных тел;
• создание и объяснение теорий об устройстве мира;
• проведение лекций и семинаров;
• участие в симпозиумах;
• изучение и описание космических явлений и объектов.

Работа на будущее

И в то же время 2021 год можно смело назвать началом эпохи непрофессиональных участников космических полетов. Две суборбитальные миссии Ричарда Брэнсона и Джеффа Безоса в июле 2021 года, у них на борту вообще не было космонавтов-профессионалов. Миссия Inspiration 4 компании SpaceX отправила на орбиту еще четверку туристов, не обучавшихся профессии астронавта.

Теперь еще и проект «Вызов» от Роскосмоса. Это все звенья одной цепи — космос становится все ближе к простым людям, которые не учились этому годами. Для Роскосмоса «Вызов» — это далеко не только съемка кинофильма. В этом полете будут решаться сразу несколько задач. Первая — это отработка сверхбыстрой тренировки в Центре подготовки космонавтов. Это поможет в будущем сократить время подготовки, к примеру, космических туристов. Кстати, для очень многих людей из бизнеса, готовых оплатить полет в космос, необходимость оторваться от работы на более чем полгода и посвятить время тренировкам в Звездном городке — очень серьезное препятствие. Сверхкороткая программа подготовки — отличное решение.

Вторая задача — это опробовать полет к МКС экипажем из одного профессионального космонавта и двух участников космического полета. Все дело в том, что обычно «Союзом» в ручном режиме управляют два космонавта — командир корабля и бортинженер, который находится по левую руку от него. В этом полете все управление легло на плечи Антона Шкаплерова, для этого даже была немного изменена конструкция приборов управления, добавлен специальный пульт с дублированием наиболее важных команд, находившийся у бортинженера, чтобы командиру корабля не приходилось тянуться.

Этот пульт разработали уже несколько лет назад, но возможности протестировать его работу в реальном полете пока не было. Уже в декабре 2021 года состоится еще один полет, в котором профессиональный космонавт Олег Артемьев повезет на борт двух японских туристов — миллиардера Юсаку Маэдзаву и его друга Йозо Хирано. В этом случае тоже все управление ляжет на плечи командира корабля.

Нужно сказать и про популяризационный аспект проекта «Вызов». Уже давно к космосу не было такого пристального внимания. О миссии говорят, спорят, следят за новостями. Трансляции запуска «Союза», стыковки со станцией и открытия люков только на YouТube-канале «Роскосмос ТВ» посмотрели более 600 тыс. человек. А ведь были еще трансляция «ВКонтакте», трансляции Первого канала в Сети и на телевидении.

Как стать астрофизиком

Астрофизика — это научная сфера деятельности, кроме увлечённости звёздами и до разгадки тайн вселенной, потребуется много, учится и кропотливо трудится, познавая уже достигнутые ранее знания о космосе.

1. Для знакомства с профессией посещайте лекции в планетарии, где помогут ознакомиться с общими представлениями о вселенной и расскажут об основных направлениях изучения космоса.
2. Во время учёбы в школе уделяйте больше внимания изучению точных и естественных наук. Таких, как математика, физика, химия, астрономия и компьютерные технологии.
3. Поступите в высшее учебное заведения по профилю физтеха или аналитической математике с начала, со степенью бакалавра, а затем магистра.
4. Для дальнейшей научной работы необходимо окончить аспирантуру по астрономии или астрофизике и защитить кандидатскую диссертацию по выбранному направлению изучения.

Магнитная сила – ключ к тайне расширения Вселенной

В ходе работы ученые разработали компьютерную имитационную модель, которая включала такие переменные, как гравитация, скорость расширения Вселенной и X – неизвестная сила, которая расширяет космос и является основой темной энергии.

Предполагая, что частицы темной материи обладают особым типом магнитной силы, модель, разработанная учеными, определила, что эта сила будет иметь точно такое же влияние на скорость расширения Вселенной, как и темная энергия в настоящее время.

Не исключено, что уже совсем скоро ученые смогут ответить на вопрос о том, существует ли темная энергия.

Учитывая, что исследование может изменить современное понимание Вселенной, астрофизики были осторожны в своих выводах и указали, что «необходимы дополнительные доказательства, основанные на более глубоких исследованиях, чтобы окончательно подтвердить полученные выводы. Если дальнейшие исследования подтвердят полученные датчанами данные, то с темной энергией придется попрощаться, потому что в ее существовании не будет никакого смысла.