Номер 1, страница 214, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 12. Строение и эволюция вселенной. Параграф 114. Современные методы исследования Вселенной. Вопросы и задания - номер 1, страница 214.

Условие.

1. Какие существуют современные методы исследования Вселенной?

Решение.

Современная астрофизика использует комплексный подход к изучению Вселенной, комбинируя различные методы для получения наиболее полной картины космических объектов и явлений. Эти методы можно разделить на несколько ключевых направлений, основанных на регистрации разных видов "посланников" из космоса.

1. Наблюдения в электромагнитном спектре (Всеволновая астрономия)
Это классический и наиболее развитый метод, заключающийся в анализе электромагнитного излучения (света) от небесных тел. Поскольку разные физические процессы генерируют излучение в разных частях спектра, для полноценного исследования необходимы наблюдения на всех длинах волн.
- Оптическая астрономия: Изучает видимый свет. Современные наземные и космические телескопы (например, Космический телескоп Хаббла, Очень большой телескоп VLT) получают изображения удалённых галактик и анализируют спектры звёзд, что позволяет определить их химический состав, температуру, массу и скорость движения.
- Радиоастрономия: Регистрирует радиоволны, которые испускают холодные объекты, такие как межзвёздный газ и пыль, а также экзотические объекты, как пульсары и квазары. С помощью радиотелескопов (например, ALMA, VLA) было открыто реликтовое излучение — эхо Большого взрыва.
- Инфракрасная астрономия: Детектирует тепловое излучение. Это позволяет заглянуть сквозь космическую пыль и увидеть области звёздообразования, молодые звёзды, экзопланеты и центры галактик. Ярким примером является Космический телескоп Джеймса Уэбба.
- Рентгеновская и гамма-астрономия: Исследуют самые высокоэнергетические процессы во Вселенной, такие как аккреция вещества на чёрные дыры и нейтронные звёзды, взрывы сверхновых и гамма-всплески. Наблюдения проводятся из космоса (обсерватории Chandra, Fermi), так как атмосфера Земли поглощает это излучение.

2. Гравитационно-волновая астрономия
Это новейший и революционный метод, ставший возможным после первого прямого детектирования гравитационных волн в 2015 году. Гравитационные волны представляют собой рябь самой ткани пространства-времени, которая возникает при катаклизмах с участием сверхмассивных объектов, например, при слиянии чёрных дыр или нейтронных звёзд. Наземные интерферометры (LIGO, Virgo, KAGRA) регистрируют эти сигналы, позволяя изучать объекты, которые невидимы в электромагнитном спектре.

3. Нейтринная астрономия
Метод основан на регистрации нейтрино — элементарных частиц, которые почти не взаимодействуют с веществом и могут беспрепятственно проникать сквозь плотные объекты, такие как ядро звезды. Нейтрино рождаются в термоядерных реакциях и при коллапсе звёзд. Огромные подземные или подводные детекторы (IceCube, Super-Kamiokande) улавливают эти "частицы-призраки", предоставляя уникальную информацию прямо из недр космических объектов.

4. Исследование космических лучей
Космические лучи — это потоки протонов, электронов и ядер тяжёлых элементов, разогнанных до околосветовых скоростей в мощных астрофизических объектах (например, в остатках сверхновых). Специальные обсерватории (например, обсерватория Пьера Оже) изучают их энергию и состав, что помогает понять механизмы ускорения частиц во Вселенной.

5. Прямые исследования с помощью космических аппаратов
Этот метод используется для детального изучения объектов Солнечной системы. Автоматические межпланетные станции, посадочные модули и роверы (например, марсоходы Perseverance и Curiosity, зонд Parker Solar Probe) доставляют научное оборудование непосредственно к планетам, их спутникам, астероидам и кометам для проведения контактных исследований: анализа грунта, атмосферы и магнитных полей.

6. Компьютерное моделирование
Хотя это не наблюдательный метод, он является неотъемлемой частью современной астрономии. Учёные создают на суперкомпьютерах сложные численные симуляции, моделирующие процессы от формирования планет до эволюции галактик и крупномасштабной структуры Вселенной. Сравнение результатов моделирования с наблюдательными данными позволяет проверять теоретические модели и глубже понимать законы мироздания.

Совместное использование этих методов породило так называемую многоканальную астрономию (multi-messenger astronomy), когда одно и то же событие (например, слияние нейтронных звёзд) наблюдается одновременно с помощью гравитационных волн, электромагнитного излучения и нейтрино. Это даёт несравнимо больше информации, чем каждый метод по отдельности.

Ответ: К современным методам исследования Вселенной относятся: всеволновая астрономия (наблюдения во всех диапазонах электромагнитного спектра), гравитационно-волновая астрономия, нейтринная астрономия, изучение космических лучей, прямые исследования объектов Солнечной системы с помощью космических аппаратов, а также численное моделирование астрофизических процессов на суперкомпьютерах.