Entretien avec l'auteur de l'article le plus cité au monde sur l'astrophysique théorique
Quels mystères sont cachés dans l'astrophysique moderne, pourquoi les humanitaires devraient étudier les mathématiques supérieures et comment inspirer les écoliers modernes à étudier l'astronomie, le département scientifique de Gazeta. of Mathematical Sciences, chef du département d'astrophysique relativiste de la SAI MSU.
Nikolai Ivanovich, l'année dernière, vous avez célébré votre 70e anniversaire. Mais rappelons-nous comment en 1973, avec l'astrophysicien Rashid Sunyaev, vous avez développé la théorie des disques d'accrétion, qui est la base de la théorie moderne des binaires à rayons X, l'un des articles les plus cités (plus de 7000 références) sur l'astrophysique de l'histoire. Dites-nous avec des mots compréhensibles pour une personne sans éducation astrophysique, quelle est l'essence de la théorie des disques d'accrétion?
- Le mot «accrétion» que j'ai entendu pour la première fois en 4e année, lorsque j'ai pris le sujet du terme papier de Zeldovich. Il s'est avéré que l'accrétion n'est que la chute de matière sur une étoile sous l'influence de la gravité. Plus l'étoile est massive, plus son attraction est forte. Et la force d'attraction des trous noirs est si grande que même un rayon de lumière émis par une telle étoile est renvoyé par la force de son attraction! Et donc nous ne pouvons pas voir ou observer une telle étoile.
Mais c'est précisément le phénomène d'accrétion de disque qui nous permet d'apprendre quelque chose sur ces objets stellaires inhabituels. Le fait est que plus de la moitié des étoiles de l'Univers ne sont pas seules, comme notre Soleil, mais doubles. Et parfois même tripler! Ils tournent autour de leur centre de gravité commun. Si dans un tel couple stellaire l'une des étoiles se révèle être un trou noir, avec sa puissante attraction elle attirera sur elle-même l'atmosphère de son voisin. Et comme ces deux étoiles tournent à la fois autour d'un centre de gravité commun et également autour de leur propre axe de rotation, cette masse de gaz qui coule s'enroule autour du trou noir, formant un disque de gaz autour de lui. Le mouvement du gaz à l'intérieur de ce disque se produit à des vitesses énormes, ce qui conduit à la collision de particules de gaz. Et, par conséquent, à un fort échauffement du gaz dans le disque.
Ce processus s'accompagne non seulement de la libération de chaleur, mais aussi de lumière dans les domaines optique et des rayons X.
On peut déjà observer le disque gazeux incandescent, car il est situé à une certaine distance du trou noir, et ce dernier ne peut pas capter le rayonnement du disque. En observant le rayonnement de ce disque d'accrétion, nous pouvons en apprendre beaucoup sur le trou noir lui-même et les processus physiques dans son voisinage, ainsi que calculer la masse du trou noir, sa vitesse de rotation, et bien plus encore.
Avec Rashid Sunyaev (alors il était, comme moi, un étudiant diplômé de Zeldovich, maintenant Sunyaev est un académicien) au début des années 70 du siècle dernier, nous avons d'abord calculé les spectres d'émission possibles d'un tel disque d'accrétion. Il s'est avéré que la plupart de l'énergie est émise dans la gamme des rayons X du spectre électromagnétique. Presque simultanément, les résultats de nos calculs ont été confirmés par l'observation des disques d'accrétion avec des instruments installés sur le satellite américain Uhuru.
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En 1963, vous êtes entré au département de physique de l'Université d'État de Moscou avec un diplôme en astronomie. Cependant, vos parents n'étaient pas associés aux sciences exactes. Comment alors est venue la décision d'étudier l'astrophysique?
- Oui, mes parents n'étaient pas directement liés aux sciences exactes. Mais mon père était un soldat de première ligne et un ancien pétrolier. Il connaissait bien la technologie et nous, ses quatre fils, nous nous sommes transmis un intérêt pour la technologie et les sciences exactes.
De plus, j'ai eu de la chance avec les professeurs. Et même si je n'ai pas étudié dans la capitale, mais au lycée de mon école (c'était en Biélorussie, dans le village de Parichi, près de Bobruisk), les mathématiques étaient enseignées par un merveilleux professeur Alfred Viktorovich Baranovsky.
Personne n'a entendu parler de tuteurs pendant ces années, mais le niveau d'enseignement même à l'école du village était tel que ceux qui voulaient poursuivre leurs études pouvaient concourir dans n'importe quelle université - jusqu'à l'Université d'État de Moscou.
Une fois, alors que j'étais encore étudiant en 11e année, dans la librairie Bobruisk, j'ai vu le livre de Yakov Borisovich Zeldovich «Mathématiques supérieures pour les débutants». J'ai commencé à le parcourir avec intérêt - je voulais trouver la section où il est montré comment calculer les maxima et minima des fonctions. Le professeur Alfred Viktorovich nous a beaucoup intrigués! Quand nous avons passé ce sujet à l'école, il a dit: "Mais par la méthode des mathématiques supérieures, de tels calculs sont rendus plus faciles et plus beaux."
Ensuite, je ne pouvais même pas imaginer qu'après seulement quatre ans, l'académicien Zeldovich deviendrait mon conseiller scientifique.
Vous êtes une autorité mondiale reconnue dans le domaine de l'astrophysique théorique moderne, vous êtes membre de l'Union astronomique internationale et de la Société européenne d'astronomie. Avez-vous déjà eu envie de quitter la Russie et de poursuivre vos études d'astrophysique à l'étranger?
- L'astronomie est une science internationale, elle n'est pas divisée en allemand, anglais et français. Ce n'est pas si important où travaille un astronome, il est important quels sont ses résultats et quelle est sa contribution au trésor général des connaissances humaines sur l'Univers.
Je suis un théoricien, et pour le travail, j'ai besoin de ma propre tête, d'un ordinateur et d'un accès aux dernières publications (que l'Internet fournit assez bien). Par conséquent, il n'est pas nécessaire d'aller quelque part. Et, en passant, récemment, la coopération internationale entre astrophysiciens a été bien établie, nous faisons un travail conjoint, nous nous réunissons souvent pour discuter de problèmes scientifiques.
Depuis de nombreuses années, vous lisez des cours spéciaux pour les étudiants du département d'astronomie du département de physique de l'Université d'État de Moscou, travaillant avec des étudiants et des étudiants diplômés, préparant des candidats à la science. Pensez-vous que le niveau des étudiants a diminué ou augmenté récemment? Et pourquoi?
- Auparavant, il y avait un énorme concours pour les facultés de sciences naturelles de l'Université d'État de Moscou - 8 à 10 personnes par siège. La sélection a été la plus difficile, la plus forte inscrite. Mais à la suite de cette mode générale de physique, de nombreux enfants bien formés, mais en même temps insuffisamment motivés, sont entrés à l'université. Beaucoup de ces physiciens se sont lancés dans les affaires dans les années 90.
Maintenant, la concurrence est devenue plus petite, mais de vrais amateurs d'astronomie entrent à l'université. Des étudiants formidables et forts viennent me voir pour prendre des sujets pour des travaux de session et des thèses!
Sur quels sujets travaillez-vous en ce moment?
Je continue actuellement à étudier différents types de disques d'accrétion complexes.
Quel est selon vous l'état de l'astrophysique moderne dans notre pays?
- L'astrophysique russe est aujourd'hui confrontée à un certain nombre de difficultés. En particulier, notre pays a des difficultés à financer la science. Ces problèmes ont particulièrement affecté l'astronomie d'observation: les télescopes modernes sont très chers. Néanmoins, l'Université d'État de Moscou a récemment construit un excellent observatoire avec un télescope moderne près de Kislovodsk. Nous avons de grands espoirs pour cet observatoire.
De bons résultats sont obtenus par le réseau automatique de petits télescopes mis au point dans notre pays sous la direction du professeur de l'Université de Moscou Vladimir Lipunov - le système Master, avec lequel on peut observer en permanence le ciel dans de nombreuses régions du monde. Ce système, d'ailleurs, a déjà révélé de nombreux objets stellaires jusque-là inconnus.
Comment expliquer à une personne éloignée de la science, quel est l'intérêt de dépenser en recherche astrophysique? Quelle est la signification pratique d'une telle recherche?
- Essayer de regarder au-delà de l'horizon est une qualité très humaine! Sinon, en quoi serions-nous différents des animaux? Les investissements dans le développement de systèmes spatiaux procurent déjà des avantages très tangibles pour l'économie nationale. Je parle de suivre le mouvement des tourbillons atmosphériques, de réparer et d'évaluer les zones d'incendies de forêt depuis l'espace, de suivre et de prévoir les risques d'astéroïdes. La liste continue.
De plus, un pays sans astronomie développée ne peut revendiquer le rôle d'une grande puissance mondiale - il sera condamné à s'appuyer sur les informations de quelqu'un d'autre, il n'aura pas d'incitation à développer sa base scientifique pour la science fondamentale. Tout cela conduira à la dégradation de la société et du pays, à son retard par rapport aux autres États.
Et l'astronomie est aussi la science la plus philosophique: il faut imaginer dans quel monde et dans quel univers nous vivons.
La plupart des écoles modernes n'ont plus d'astronomie. Que pensez-vous de ceci? Comment, à votre avis, peut-on inciter un écolier moderne à étudier l'astrophysique et l'astronomie?
«Tant l'enseignement de l'astronomie dans les écoles que la qualité des manuels laissent beaucoup à désirer. Le manque d'astronomie dans les écoles peut (et devrait!) Être compensé par une bonne et systématique projection de films scientifiques et de programmes télévisés populaires. Peut-être que cela aura même un effet plus important que d'étudier un manuel ennuyeux présenté par des enseignants ennuyeux.
Il existe une série de grands films de la BBC sur l'astronomie qui devraient être achetés et diffusés plus souvent à la télévision.
Il serait également bon de créer des programmes d'enseignement interactifs sur l'astronomie sur Internet avec la possibilité de recevoir des conseils et des réponses aux questions d'intérêt de la part d'astronomes-spécialistes qualifiés.
J'aimerais aussi que le pays ait plus de planétariums - au moins dans chaque ville régionale! Et aux planétariums - cercles thématiques pour les amateurs d'astronomie.
Un certain minimum de connaissances astronomiques devrait être donné, bien sûr, à l'école - peut-être en complétant un manuel de physique avec des chapitres sur les bases de la structure de l'Univers et de notre système solaire.
Quels sont, selon vous, les principaux mystères de l'astrophysique moderne? La nature des trous noirs, la formation d'exoplanètes?
- L'un des principaux mystères est la matière noire, qui n'est pas visible, mais se manifeste par des effets gravitationnels. La matière visible est constituée d'étoiles visibles, d'amas d'étoiles, d'amas de gaz, et ce n'est que 4% de la substance de l'Univers! Tout le reste est une matière noire mystérieuse et une énergie noire tout aussi mystérieuse. Quoi qu'il en soit, l'exploration de notre système solaire apporte constamment de nouvelles surprises et de nouvelles découvertes inattendues. Et dans le système solaire, croyez-moi, il y a encore de nombreuses inconnues.
Aujourd'hui, il existe un énorme fossé entre les scientifiques et la société. L'astrophysique, par exemple, est un domaine qui fait peur à l'humaniste moyen. Comment surmonter cet écart et est-il possible dans des conditions où même les physiciens travaillant dans des domaines différents ne comprennent pas toujours le sujet des recherches de chacun?
La société a besoin de regarder des films scientifiques populaires sur l'astronomie - alors l'écart se rétrécira et la peur disparaîtra.
Quant à la spécialisation étroite - elle est inévitable, mais pour cela, la formation universitaire de base est donnée - la base qui permet de basculer facilement et de s'engager facilement dans divers domaines de recherche.
C'est précisément l'avantage de notre système de formation du personnel scientifique, qui s'est développé dans les années 50 et 60. Contrairement, par exemple, à l'américain, avec sa spécialisation trop précoce et étroitement ciblée.
Et pour les sciences humaines, il serait bon d'introduire un cours minimum obligatoire en mathématiques supérieures, car c'est un élément de base de la culture générale - la culture de la pensée! Il y aura moins de problèmes de compréhension mutuelle, il y aura moins de désunion dans la société.
Rappelez-vous qu'en entrant à la faculté des sciences humaines de l'université, Lev Nikolaevich Tolstoï a réussi l'examen d'entrée en mathématiques. Et il a eu un ticket avec le binôme de Newton!
Ekaterina Shutova
