Достижения астрономии XX — начала XXI века

Передовой областью астрономии в XX в. стала астрофизика, изучающая фундаментальные физические процессы в космических телах с необычными физическими условиями.

Прежде всего, это касается экстремально высоких и низких плотностей вещества, мощных гравитационных и магнитных полей, околосветовых скоростей и гигантских энергий взаимодействующих частиц. Астрофизика доказала универсальность физических законов для всех уголков Вселенной и существенно расширила рамки лабораторной физики. В последнее время множество неожиданных находок сделано исследователями Солнечной системы, обнаружены планеты у соседних звезд.

С появлением орбитальных обсерваторий начался стремительный прогресс астрометрии. Астрономы, совершенно лишенные возможности экспериментировать со своими объектами, теперь ставят численные эксперименты на компьютерах. Также без компьютера невозможно теперь представить астрономические наблюдения. С его помощью происходит управление телескопом и приемной аппаратурой, хранятся и обрабатываются результаты наблюдений. Компьютерные сети позволили практически всем желающим включиться в научную работу: сейчас можно получать результаты наблюдений с любой обсерватории мира — наземной или космической — и самостоятельно обрабатывать их. Можно, не выходя из дома, проводить наблюдения на специальных автоматизированных телескопах, которых становится все больше.

Важнейшие открытия в астрономии XX в.

В планетной астрономии:

• построена релятивистская теория движения планет, позволяющая вычислять их положения на многие тысячелетия вперед и назад;
• в общих чертах исследована природа всех планет, а поверхности Луны, Венеры и Марса подвергнуты прямому изучению;
• перестали быть таинственными астероиды и ядра комет, выполнено их прямое зондирование;
• открыты планетные системы у других звезд.

Остались нерешенными многие частные проблемы космогонии (о формировании Луны, образовании колец вокруг планет-гигантов, причине очень медленного и обратного вращения Венеры), а также не построен сценарий возникновения Солнечной системы.

В звездной астрономии:

• создана теория внутреннего строения звёзд; найдены методы изучения звездных недр по вибрациям наружных слоев звезды (гелиосейсмология) и путем регистрации нейтрино, рождающихся в ходе термоядерных реакций;
• в общих чертах построена картина происхождения и эволюции звезд;
• обнаружены взаимные превращения разных сортов нейтрино и доказано, что полный поток нейтрино от Солнца соответствует теоретическому прогнозу, т. е. астрофизическая модель Солнца верна;
• обнаружены и изучены остатки звездной эволюции — белые карлики и теоретически предсказанные нейтронные звезды.

В то же время не создана детальная физическая теория некоторых проявлений звездной активности, не до конца ясны причины взрыва сверхновых звезд, остается не совсем понятным, почему из окрестностей некоторых звезд выбрасываются узкие струи газа.

В галактической и внегалактической астрономии:

• в общих чертах выяснено строение Галактики и ее основных наблюдаемых компонентов;
• изучено строение ядра Галактики, скрытого от нас огромной толщей межзвездного газа и пыли;
• изучено строение основных типов галактик и их скоплений;
• найдены методы измерения расстояний вплоть до самых удаленных объектов Вселенной;
• обнаружено, что скопления галактик распределены не хаотически, а образуют еще более крупномасштабную ячеистую структуру Вселенной.

Пока не решена проблема скрытой массы, состоящая в том, что гравитационное поле галактик и скоплений галактик в несколько раз сильнее, чем это может обеспечить наблюдаемое вещество, нет единой теории формирования галактик, не решены основные проблемы космологии (нет законченной физической теории рождения Вселенной и неясна ее судьба в будущем), не выяснена причина ускоренного расширения Вселенной.

Есть и много других нерешенных вопросов: о существовании жизни на экзопланетах, о природе процессов, способствующих началу формирования звезд, о том, являются ли черные дыры источником энергии активных галактик и квазаров, о времени и механизме формирования галактик, а также о том, будет ли Вселенная расширяться вечно, ускорится ли ее расширение в будущем или сменится коллапсом. Кроме того, сейчас первые шаги делают нейтринная и гравитационно-волновая астрономия, которые могут открыть перед нами новое лицо Вселенной.