Entrevista con el autor del artículo sobre astrofísica teórica más citado del mundo
Qué misterios se esconden en la astrofísica moderna, por qué los estudiantes de humanidades deben estudiar matemáticas superiores y cómo inspirar a los escolares modernos a estudiar astronomía, el departamento científico de Gazeta. Ru lo contó el autor del artículo sobre astrofísica teórica más citado del mundo, Nikolai Shakura, astrofísico soviético y ruso, médico de Ciencias Matemáticas, Jefe del Departamento de Astrofísica Relativista de la SAI MSU.
Nikolai Ivanovich, el año pasado celebró su 70 aniversario. Pero recordemos cómo en 1973 usted, junto con el astrofísico Rashid Sunyaev, desarrolló la teoría de los discos de acreción, que es la base de la teoría moderna de los binarios de rayos X, uno de los artículos sobre astrofísica más citados (más de 7.000 referencias) en la historia. Cuéntenos con palabras comprensibles para una persona sin educación astrofísica, ¿cuál es la esencia de la teoría de los discos de acreción?
- La palabra "acreción" la escuché por primera vez en el cuarto año, cuando tomé el tema del trabajo final de Zeldovich. Resultó que la acreción es solo la caída de materia sobre una estrella bajo la influencia de la gravedad. Cuanto más masiva es la estrella, más fuerte es su atracción. ¡Y la fuerza de atracción de los agujeros negros es tan grande que incluso un rayo de luz emitido por una estrella así es rechazado por la fuerza de su atracción! Y, por lo tanto, no podemos ver u observar una estrella así.
norte
Pero es precisamente el fenómeno de la acreción del disco lo que nos permite aprender algo sobre estos inusuales objetos estelares. El hecho es que más de la mitad de las estrellas del Universo no son solas, como nuestro Sol, sino dobles. ¡Y a veces incluso el triple! Giran alrededor de su centro de gravedad común. Si en tal par estelar una de las estrellas resulta ser un agujero negro, con su poderosa atracción atraerá sobre sí la atmósfera de su vecina. Y dado que ambas estrellas giran alrededor de un centro de gravedad común y también alrededor de su propio eje de rotación, esta masa de gas que fluye se enrolla alrededor del agujero negro, formando un disco de gas a su alrededor. El movimiento de gas dentro de este disco ocurre a tremendas velocidades, lo que conduce a la colisión de partículas de gas. Y, en consecuencia, a un fuerte calentamiento del gas en el disco.
Este proceso va acompañado de la liberación no solo de calor, sino también de luz tanto en el rango óptico como en el de rayos X.
Ya podemos observar el disco gaseoso incandescente, porque se encuentra a cierta distancia del agujero negro, y este último no puede captar la radiación del disco. Al observar la radiación de este disco de acreción, podemos aprender mucho sobre el agujero negro en sí y los procesos físicos en su vecindad, así como calcular la masa del agujero negro, su velocidad de rotación y mucho más.
Junto con Rashid Sunyaev (entonces él era, como yo, un estudiante graduado de Zeldovich, ahora Sunyaev es un académico) a principios de los años 70 del siglo pasado, calculamos primero los posibles espectros de emisión de un disco de acreción de este tipo. Resultó que la mayor parte de la energía se emite en el rango de rayos X del espectro electromagnético. Casi simultáneamente, los resultados de nuestros cálculos se confirmaron al observar los discos de acreción con instrumentos instalados en el satélite estadounidense Uhuru.
Video promocional:
En 1963 ingresó en el departamento de física de la Universidad Estatal de Moscú con un título en astronomía. Sin embargo, sus padres no estaban asociados con las ciencias exactas. ¿Cómo surgió entonces la decisión de estudiar astrofísica?
- Sí, mis padres no estaban directamente relacionados con las ciencias exactas. Pero mi padre era un soldado de primera línea y un ex petrolero. Él estaba bien versado en tecnología y nosotros, sus cuatro hijos, transmitimos nuestro interés por la tecnología y las ciencias exactas.
Además, tuve suerte con los profesores. Y aunque no estudié en la capital, sino en las clases superiores de mi escuela (estaba en Bielorrusia, en el pueblo de Parichi, cerca de Bobruisk), las matemáticas fueron enseñadas por un maestro maravilloso Alfred Viktorovich Baranovsky.
Nadie oyó hablar de tutores en esos años, pero el nivel de enseñanza incluso en la escuela del pueblo era tal que aquellos que querían continuar su educación podían competir en cualquier universidad, hasta la Universidad Estatal de Moscú.
Una vez, cuando todavía era estudiante del 11º grado, en la librería Bobruisk vi el libro de Yakov Borisovich Zel'dovich "Matemáticas superiores para principiantes". Comencé a mirarlo con interés; quería encontrar la sección que muestra cómo calcular los máximos y mínimos de funciones. ¡El profesor Alfred Viktorovich nos intrigó mucho! Cuando aprobamos este tema en la escuela, dijo: "Pero con el método de las matemáticas superiores, tales cálculos se hacen más fáciles y hermosos".
Entonces ni siquiera podía imaginar que después de solo cuatro años el académico Zeldovich se convertiría en mi asesor científico.
Eres una autoridad mundial reconocida en el campo de la astrofísica teórica moderna, eres miembro de la Unión Astronómica Internacional y la Sociedad Astronómica Europea. ¿Alguna vez ha tenido el deseo de salir de Rusia y continuar sus estudios de astrofísica en el extranjero?
- La astronomía es una ciencia internacional, no se divide en alemán, inglés y francés. No es tan importante dónde trabaja un astrónomo, es importante cuáles son sus resultados y cuál es su contribución al tesoro general del conocimiento humano sobre el Universo.
Soy un teórico, y para el trabajo necesito mi propia cabeza, una computadora y acceso a las últimas publicaciones (que Internet proporciona bastante bien). Por lo tanto, no es necesario ir a ningún lado. Y, por cierto, recientemente la cooperación internacional entre astrofísicos está bien establecida, estamos haciendo un trabajo conjunto, a menudo nos reunimos para discutir problemas científicos.
Durante muchos años ha estado leyendo cursos especiales para estudiantes del Departamento de Astronomía del Departamento de Física de la Universidad Estatal de Moscú, trabajando con estudiantes y estudiantes graduados, preparando candidatos de ciencias. ¿Crees que el nivel de los estudiantes ha disminuido o aumentado recientemente? ¿Y por qué?
norte
- Anteriormente, había una gran competencia para las facultades de ciencias naturales en la Universidad Estatal de Moscú: 8-10 personas por asiento. La selección fue la más dura, la más fuerte ingresada. Pero a raíz de esta moda general de la física, muchos niños bien entrenados, pero al mismo tiempo insuficientemente motivados, ingresaron a la universidad. Muchos de estos físicos entraron en el negocio en los 90.
Ahora la competencia se ha reducido, pero los verdaderos aficionados a la astronomía ingresan a la universidad. ¡Estudiantes maravillosos y fuertes vienen a mí para tomar temas para trabajos y tesis!
¿En qué temas estás trabajando en este momento?
Actualmente sigo investigando varios tipos de discos de acreción complejos.
¿Cuál crees que es el estado de la astrofísica moderna en nuestro país?
- La astrofísica rusa se enfrenta ahora a una serie de dificultades. En particular, nuestro país tiene dificultades para financiar la ciencia. Estos problemas han afectado especialmente a la astronomía observacional: los telescopios modernos son muy caros. Sin embargo, la Universidad Estatal de Moscú construyó recientemente un excelente observatorio con un telescopio moderno cerca de Kislovodsk. Tenemos grandes esperanzas en este observatorio.
Se obtienen buenos resultados mediante la red automática de pequeños telescopios desarrollada en nuestro país bajo el liderazgo del profesor de la Universidad de Moscú Vladimir Lipunov, el sistema Maestro, con la ayuda del cual se puede observar continuamente el cielo en muchas partes del mundo. Este sistema, por cierto, ya ha revelado muchos objetos estelares previamente desconocidos.
¿Cómo explicarle a una persona alejada de la ciencia, de qué sirve gastar en investigación astrofísica? ¿Cuál es el significado práctico de tal investigación?
- ¡Intentar mirar más allá del horizonte es una cualidad muy humana! De lo contrario, ¿en qué nos diferenciaríamos de los animales? Las inversiones en el desarrollo de sistemas espaciales ya están proporcionando beneficios muy tangibles para la economía nacional. Estoy hablando de rastrear el movimiento de los vórtices atmosféricos, arreglar y evaluar áreas de incendios forestales desde el espacio, rastrear y pronosticar el peligro de asteroides. La lista continua.
Además, un país sin astronomía desarrollada no puede pretender ser una gran potencia mundial: estará condenado a depender de la información de otra persona, no tendrá incentivos para desarrollar su base científica para la ciencia fundamental. Todo esto conducirá a la degradación de la sociedad y del país, a su rezago con respecto a otros estados.
Y la astronomía es también la ciencia más filosófica: tenemos que imaginar en qué mundo y en qué universo vivimos.
La mayoría de las escuelas modernas ya no tienen astronomía. ¿Qué piensas sobre esto? ¿Cómo, en su opinión, se puede inspirar a un escolar moderno a estudiar astrofísica y astronomía?
“Tanto la enseñanza de la astronomía en las escuelas como la calidad de los libros de texto dejan mucho que desear. La falta de astronomía en las escuelas puede (¡y debe!) Compensarse con una proyección buena y sistemática de películas y programas de televisión de divulgación científica. Quizás incluso tenga un efecto mayor que estudiar un libro de texto aburrido presentado por profesores aburridos.
Hay una serie de grandes películas de la BBC sobre astronomía que deberían comprarse y mostrarse con más frecuencia en televisión.
También sería bueno crear programas de enseñanza interactivos sobre astronomía en Internet con la oportunidad de recibir consejos y respuestas a preguntas de interés de astrónomos-especialistas calificados.
También me gustaría que el país tuviera más planetarios, ¡al menos en todas las ciudades regionales! Y en los planetarios, círculos temáticos para los amantes de la astronomía.
Por supuesto, también se debe dar un cierto mínimo de conocimiento astronómico en la escuela, tal vez complementando un libro de texto de física con capítulos sobre los conceptos básicos de la estructura del Universo y nuestro sistema solar.
¿Cuáles son, en su opinión, los principales misterios de la astrofísica moderna? ¿La naturaleza de los agujeros negros, la formación de exoplanetas?
- Uno de los principales misterios es la materia oscura, que no es visible, pero se manifiesta en efectos gravitacionales. La materia visible son estrellas visibles, cúmulos de estrellas, cúmulos de gas, ¡y esto es solo el 4% de la sustancia del Universo! Todo lo demás es materia oscura misteriosa y energía oscura igualmente misteriosa. De todos modos, la exploración de nuestro sistema solar trae constantemente nuevas sorpresas y nuevos descubrimientos inesperados. Y en el sistema solar, créanme, todavía hay muchas incógnitas.
Hoy existe una enorme brecha entre los científicos y la sociedad. La astrofísica, por ejemplo, es un área que causa miedo en el humanista promedio. ¿Cómo se puede superar esta brecha y es posible en condiciones en las que incluso los físicos que trabajan en diferentes campos no siempre comprenden el tema de la investigación de los demás?
La sociedad necesita ver películas de divulgación científica sobre astronomía; entonces la brecha se reducirá y el miedo desaparecerá.
En cuanto a la especialización estrecha, es inevitable, pero para ello se da la educación universitaria básica, la base que hace que sea fácil cambiar y participar fácilmente en varios campos de investigación.
Esta es precisamente la ventaja de nuestro sistema de formación de personal científico, que se desarrolló en las décadas de 1950 y 1960. A diferencia, por ejemplo, de American, con su especialización demasiado temprana y estrecha.
Y para las humanidades sería bueno introducir un curso mínimo obligatorio en matemáticas superiores, porque este es un elemento básico de la cultura general: ¡la cultura del pensamiento! Habrá menos problemas en el entendimiento mutuo, habrá menos desunión en la sociedad.
Recuerde que, al ingresar a la facultad de humanidades de la universidad, Lev Nikolaevich Tolstoy aprobó el examen de ingreso en matemáticas. ¡Y consiguió un billete con el binomio de Newton!
Ekaterina Shutova
