Как астрономы измеряют движение галактик, что такое космологическая инфляция и можно ли отправиться в межзвёздное путешествие, узнали гости Информационного центра по атомной энергии (ИЦАЭ) Ульяновска 20 ноября на тематическом вечере «ИЦАЭ OPEN: тактика галактика».
Вечер начался с мастер-класса «Ракета для цыплёнка». Участникам необходимо было решить задачу, знакомую каждому ракетостроителю: создать конструкцию, которая обеспечит мягкое приземление космонавту. В роли космонавта выступал невылупившийся цыплёнок — символический пассажир, судьба которого полностью зависела от прочности конструкции летательного аппарата.
Работая с подручными материалами, участники проектировали прототипы космических аппаратов, вычисляли траектории и подбирали амортизирующие слои. Финальное испытание превратилось в настоящую научную драму: каждый запуск сопровождался волнением, а каждое успешное приземление — заметным облегчением. Все капсулы выдержали проверку, а символические космонавты благополучно добрались до «Земли», подтвердив: даже простые материалы при грамотной конструкции способны выдержать серьёзные перегрузки.
Вторым событием вечера стала лекция «Космологическое расширение Вселенной и этапы её развития» от кандидата физико-математических наук, доцента Ульяновского государственного педагогического университета Николая Кошелева.
Спикер начал с обсуждения закона Хаббла, отмечая, что именно он позволяет говорить о расширении Вселенной. По словам Николая, «где бы мы ни находились, в любой галактике мы увидим разбегание других галактик по одному и тому же закону». Он пояснил, что соотношение между скоростью удаления и расстоянием хорошо работает только в определённом диапазоне: «При очень больших расстояниях скорость, рассчитанная по классической формуле, превысит скорость света, что невозможно, а при приближении к скорости света формула должна учитывать релятивистские поправки». Спикер подчеркнул и нижнюю границу применимости: «Внутри Млечного Пути и в пределах местной группы закон Хаббла не работает — здесь гравитационные связи слишком сильны».
Переходя к космологическим моделям, лектор объяснил, как появилось понятие сопутствующих координат и масштабного фактора. Он заметил, что в расширяющейся Вселенной удобнее мыслить не о движении галактик как таковом, а об увеличении расстояний между ними:
«Если галактика “убегает”, это значит, что её сопутствующая координата остаётся той же, а физическое расстояние растёт». Спикер подчеркнул, что масштабный фактор позволяет одинаково описывать и изменение расстояний между галактиками, и удлинение волны их излучения: «Мы видим, что для расстояний и для длины волны работает один и тот же закон — они растут вместе с масштабным фактором».
Отдельная часть лекции была посвящена реликтовому излучению — ключевому подтверждению модели горячей Вселенной. По словам спикера, «реликтовое излучение появилось в момент, когда возраст Вселенной был порядка трёхсот тысяч лет», а его спектр «точно соответствует излучению абсолютно чёрного тела с температурой 2,725 К». Он подчеркнул, что наблюдаемая однородность реликта — «флуктуации порядка десяти в минус пятой» — долго оставалась загадкой: как области неба, которые никогда не могли обменяться сигналом, оказались столь похожи.
Затем спикер перешёл к теме космологической инфляции — стадии сверхбыстрого расширения, которая предшествовала горячей фазе. Он напомнил, что именно инфляция позволяет объяснить и однородность реликтового излучения, и плоскостность пространства, и происхождение первичных неоднородностей. «Современные модели инфляции используют скалярное поле со специфическим уравнением состояния, которое приводит к экспоненциальному росту масштабного фактора», — отметил лектор. Он добавил, что идея инфляции впервые была предложена в 1960-х, оформлена в работах конца 1970-х — начала 1980-х годов и остаётся ключевым элементом современной космологии.
Завершая лекцию, Николай Кошелев также затронул тему перспектив межзвёздных полётов и ядерных ракетных двигателей, которые могут обеспечить длительные путешествия вне Солнечной системы:
«Ядерный ракетный двигатель позволяет создать тягу на протяжении месяцев и лет, что принципиально отличается от классических двигателей. Он делает возможным межзвёздное исследование с применением современных технологий и расчётов».
Третьим событием вечера стал показ научно-популярного фильма «Прогулки по звёздным мирам» в рамках Дней научного кино ФАНК. Фильм затрагивает идеи, которые давно находятся в центре внимания астрофизиков: перспективы исследований за пределами Солнечной системы и вероятность существования планет, на которых человек смог бы обосноваться.
По словам одного из участников, вечер получился насыщенным по содержанию и оставил ощущение цельного погружения в тему. «Космос всегда вызывает вопросы, а здесь удалось не только услышать объяснения, но и разобраться в деталях. Узнал много нового и смог задать свои вопросы спикеру — это стало самым ценным итогом», — поделился впечатлениями гость ИЦАЭ Ульяновска Макар Коваленко.
«ИЦАЭ OPEN» — проект сети ИЦАЭ. Каждую неделю в 19 регионах страны Информационные центры по атомной энергии становятся открытыми площадками, на которых любители интеллектуального досуга могут пообщаться с учёными, сыграть в интеллектуальные и настольные игры, стать зрителями научно-популярных ток-шоу и участниками мастер-классов.
