В 2025 году премия Грубера по космологии, одна из самых престижных наград в области астрофизики, присуждена Райану Куку и Максу Петтини за их новаторские исследования ранней Вселенной. Ученые с беспрецедентной точностью измерили соотношение дейтерия и водорода в первые минуты после Большого взрыва. Это позволило определить плотность обычной материи во Вселенной с погрешностью менее одного процента. Их открытие не только подтвердило теорию нуклеосинтеза Большого взрыва (BBN), но и согласовало ее с данными, полученными при изучении космического микроволнового фона (CMB).
Теория BBN описывает процессы, происходившие в первые минуты существования Вселенной, когда формировались легкие элементы, такие как водород, гелий и дейтерий. Одним из ключевых параметров, позволяющих понять состав ранней Вселенной, является соотношение дейтерия к водороду. Чем выше это значение, тем меньше плотность барионной материи — обычного вещества, из которого состоят звезды, планеты и галактики. Кук и Петтини не только измерили это соотношение с рекордной точностью, но и доказали, что их результаты полностью согласуются с независимыми данными, полученными при анализе реликтового излучения.
Особую значимость работе придает тот факт, что измерения, проведенные двумя разными методами — BBN и CMB — дали практически идентичные результаты. Это стало мощным подтверждением современных космологических моделей. В то время как BBN исследует Вселенную в возрасте всего нескольких минут, CMB отражает ее состояние спустя 378 тысяч лет после Большого взрыва. Совпадение данных, полученных с помощью столь разных подходов, свидетельствует о высокой точности расчетов и надежности теоретических основ современной космологии.
Метод, который использовали Кук и Петтини, основан на анализе света далеких квазаров — сверхмассивных черных дыр, излучающих колоссальное количество энергии. Проходя через межгалактические газовые облака, свет квазаров поглощается, оставляя в спектре характерные линии, по которым можно определить химический состав этих облаков. Ученые сосредоточились на изучении «почти первозданных» галактик, где почти не было звезд, а значит, и процессов, которые могли бы изменить изначальное соотношение элементов. Это позволило им получить данные, максимально близкие к условиям ранней Вселенной.
Еще в 1976 году космолог Томас Ф. Адамс предположил, что газовые облака на пути света квазаров могут быть идеальными объектами для измерения изначального содержания дейтерия. Однако только с появлением таких мощных телескопов, как обсерватории Кека на Гавайях и Очень Большой Телескоп в Чили, астрофизики смогли реализовать эту идею на практике. Петтини начал собирать данные еще в начале 2000-х, но настоящий прорыв произошел в 2009 году, когда он объединил усилия с Куком.
Премия Грубера, которую ученые разделят поровну, составляет 500 000 долларов. Помимо денежного вознаграждения, лауреаты получат золотые нагрудные знаки и почетные грамоты. Церемония награждения состоится в конце 2025 года.
Напомним, премия Грубера в области нейронауки в этом году присуждена доктору Эдварду Ф. Чангу за его вклад в понимание того, как человеческий мозг кодирует и воспроизводит речь.