Исследователь из итальянского Национального института астрофизики Джанфранко Брунетти выступил на Гинзбурговской конференции, прошедшей в ФИАНе летом 2012 года, с докладом «Нетепловое излучение, космические лучи и турбулентность в галактических кластерах». В интервью «ФИАН-информ» учёный прокомментировал доклад и поделился своим виденьем актуальным проблем астрофизики.
– Расскажите, пожалуйста, о работе, которую Вы представили в Москве.
– Моя работа посвящена галактическим кластерам. Это крупнейшие из известных на сегодняшний день структур во Вселенной. Каждое такое образование включает от 30 до 300 галактик и состоит на 10 % из звёзд этих галактик, на 15...20 % – из диффундирующего газа и на 70 % – из тёмной материи. Я изучаю процессы, протекающие в кластерах, в частности, во время их формирования. Элементы этих огромных структур сталкиваются на сверхзвуковых скоростях, и это приводит к выделению очень большого количества энергии. Часть её может быть преобразована в ускорение релятивистских частиц (т.е. таких, которые двигаются со скоростью, близкой к скорости света), а они распространяются на огромные расстояния, порядка мегапарсеков. С помощью радиотелескопов можно понять, как происходит ускорение этих частиц, потому что мы видим распространение синхронного излучения из межкластерной среды.
Единственное, что «ограничивает» запас энергии протонов в космических лучах – границы радиодиапазона и верхний предел измерений гамма-излучения. Однако и такие ограничения в любом случае важны, потому что дают очень важную информацию об этих компонентах кластеров. Кроме того, одним из важных итогов нашей работы стало то, что верхним пределом диапазона гамма-лучей обусловлены и дополнительные ограничения в вопросе происхождения гигантских радиогало. Вместе с радиоастрономическими наблюдениями они вызывают сомнения в исключительно адронном происхождении этих структур.
– Каковы перспективы Вашего исследования?
– На сегодня у нас есть общее представление об эволюции кластеров и мы знаем, что происхождение их компонентов, скорее всего, связано с ударными волнами, которые распространяются при столкновениях, и с некоторыми другими причинами. Принципиально новым за последние годы стало то, что модели предсказывают существование кластеров, которые мы раньше не наблюдали, потому что излучение от них должно быть видно на очень низких радиочастотах. Пока мы измеряем его на частотах порядка нескольких сот мегагерц и больше, а «нужное» нам излучение ожидается на частоте ста мегагерц и ниже. И сейчас существуют такие радиотелескопы, в частности, принципиально новая сеть телескопов, которая охватывает Западную и Северную Европу, – LOFAR (от LOw FRequency Array – «низкочастотная антенная решётка»). Это самая чувствительная радиообсерватория в мире, работающая на низких частотах, – и очень важный инструмент для проверки этих теорий. Так что мы рассчитываем проверить нашу модель в следующие несколько лет.
– Какие достижения в современной астрофизике Вы бы выделили?
– Согласно господствующей сегодня модели, во Вселенной превалирует тёмная материя. У нас есть неплохие идеи насчёт того, что она собой представляет. Однако свидетельства её существования нельзя назвать прямыми: большинство из них получены путём астрофизических наблюдений. При этом изучение динамики галактических кластеров приводит к противоречиям с предполагаемой массой: она вообще-то должна быть намного больше, чем та, которую мы можем получить из определения объёма материи. В общем, мы имеем представление о том, что такое тёмная материя, но нам нужны прямые свидетельства. Частично такие доказательства можно получить астрофизическими средствами – скажем, изучая гамма-лучи, которые возникают благодаря аннигиляции (т.е. превращению частиц и античастиц при их столкновении в другие частицы) тёмной материи. Уже существуют спутники (например, «Ферми» и будущие проекты, связанные с измерением гамма-лучей), которые могут провести подобную проверку. Также есть эксперименты по физике элементарных частиц, направленные на прямое выявление тёмной материи. На мой взгляд, одним из главных шагов в ближайшие годы может быть прогресс в исследовании тёмной материи.
Из уже реализованных исследований последних лет выделяется, конечно, открытие экзопланет (на сегодняшний день известно о тысячах таких систем). Мы начинаем лучше понимать природу образования планет, околозвёздных дисков. Такие исследования, конечно, связаны и с поиском жизни во Вселенной, хотя, на мой взгляд, это не ключевой пункт (статистически понятно, что жизнь за пределами Земли должна быть – вероятно, даже разумная). Это открытие важно и потому, что в отличие от многих астрофизических достижений, оно просто и понятно даже неспециалистам.
– Каково Ваше впечатление от Гинзбурговской конференции?
– На ней собирается много учёных из разнообразных областей физики, идёт активный обмен идеями. Астрофизическая секция охватила множество тем: например, исследователи галактических кластеров общались со специалистами по физике частиц или по изучению плазмы или межзвёздного пространства. Это очень важно, так как иногда бывает, что «зацикливаешься» на своей области, а в то же время идеи, которые появляются за её пределами, нередко важны и в твоей сфере. Такой взаимный обмен очень обогащает.
– Летом прошлого года был произведён успешный запуск российской космической обсерватории, созданной в ФИАН, – проекта «Радиоастрон». Как бы Вы прокомментировали его значение?
– Этот проект вызывает большой интерес радиоастрономического сообщества. Я работаю в Институте радиоастрономии Национального института астрофизики, группа наших специалистов в настоящее время сотрудничает с этим проектом; в Италии есть несколько соответствующих антенн. Проект важен не только с технологической точки зрения (он объединяет наблюдения с Земли и из космоса), но и в целом для астрофизики, так как помогает увеличить пространственное разрешение в радиоастрономических наблюдениях. Вообще, радиоастрономия уже является той частью астрофизики, в которой инструменты – благодаря интерферометрии – делают возможным максимальное пространственное разрешение. Так что теперь, в частности благодаря «Радиоастрону», мы можем изучать, что происходит в областях, близких к чёрным дырам.
О. Овчинникова, АНИ "ФИАН-Информ"
05.02.2013
