10 уроков от телескопа Джеймса Уэбба, которые могут сформировать европейские технологии

      Научный мир потрясён. Новые открытия, сделанные космическим телескопом Джеймса Вебба — совместным проектом Европейского космического агентства (ESA), NASA и Канадского космического агентства (CSA) — не просто удивляют, они противоречат нашим глубочайшим представлениям о том, как устроена Вселенная.

      По сути, похоже, что Вселенная может не играть по тем правилам, которые мы в основном считали понятными.

      Итак, что всё это может означать для освоения космоса, космических технологий и будущих глубоких технологий? И над чем должны задуматься космические технологические компании, изобретатели, инвесторы и венчурные фонды в Европе в свете последних открытий?

      В Beyond Earth Ventures мы занимаемся стартапами, которые строят ракеты, создают ИИ для спутников, развивают космическую биотехнологию и делают прорывы в области термоядерного синтеза.

      Но как фанаты космоса мы также любим смотреть глубже, за пределы таблиц капитализации и презентаций для инвесторов, туда, где теория рушится и начинается тайна.

      Вот вступает в игру 10‑миллиардный телескоп Вебб, выведенный на орбиту с космодрома Европы во Французской Гвиане, чтобы заглянуть на самый старый свет во Вселенной. Запущенный в 2021 году, он полностью действует с июля 2022 года.

      Вебб — это не просто апгрейд по сравнению с Хабблом. Это машина времени, инфракрасный страж и — возможно, самое главное — разрушитель удобных научных предположений.

      Благодаря его открытиям становится ясно, что мы стоим на пороге крупного сдвига в теоретической физике и космологии. В ближайшие годы ожидайте волну дерзких новых теорий, переработанных учебников и возобновлённых дебатов обо всём — от гравитации до происхождения галактик.

      Прежде чем рассматривать последствия, давайте отойдём и рассмотрим крупные открытия Вебба, которые проделывают дыры в том, что мы думали, что знаем о Вселенной. Некоторые из них уже вызывают теоретические кризисы. Другие могут породить совершенно новые области исследования и изобретательства.

      Крупнейшие революции начинаются, когда теория перестаёт совпадать с данными. Так было с квантовой механикой. С общей теорией относительности. С ДНК. И, возможно, с телескопом Вебб.

      Вот 10 его открытий, ставящих под сомнение наши теории о Вселенной:

      1. Вселенная расширяется быстрее, чем должна

      Мы знали о «напряжении Хаббла», но Вебб только подтвердил это с большей точностью. Согласно расчётам, Вселенная расширяется со скоростью 70–76 километров в секунду на мегапарсек — значительно быстрее, чем 67 км/с/Мпк, предсказанные моделями, основанными на ранней Вселенной (реликтовом фоне). Перевод? Что‑то в нашей физике неверно или, по крайней мере, неполно. Подправка тёмной энергии? Новая сила? Неправильно понятая ранняя Вселенная? Дверь открыта.

      2. Галактики взрослели слишком быстро

      Вебб обнаружил полностью сформированные, массивные галактики всего через 500–700 миллионов лет после Большого взрыва. Эти объекты по размерам сравнимы с Млечным Путём, но их раннее появление противоречит устоявшейся науке. Согласно стандартным космологическим моделям, их просто не должно было быть. Теории говорят, что галактики растут медленно. Реальность говорит: они быстро обрели массу. Либо мы упускаем какой‑то приём, либо ранняя Вселенная была гораздо эффективнее, чем мы думали.

      3. Тёмная материя может быть ошибкой — MOND оказался прав?

      Это спорный пункт: находки Вебба больше согласуются с модифицированной ньютоновской динамикой (MOND), чем с господствующей теорией тёмной материи. MOND долгое время был аутсайдером среди теорий гравитации. Но если ранние галактики ярче и крупнее, как предсказывал MOND, нам, возможно, придётся пересмотреть, какая невидимая сила формирует космос.

      4. Чёрные дыры были слишком амбициозны

      Как получить чёрную дыру массой 9 миллионов солнечных масс всего через 570 миллионов лет после Большого взрыва? Именно это обнаружил Вебб. Это поражает, потому что по существующим моделям просто не было времени или материалов в ранней Вселенной, чтобы так быстро вырастить такие колоссальные чёрные дыры — что указывает либо на неизвестную физику, либо на совершенно новые пути формирования. Чёрные дыры в некоторых ранних галактиках в 1000 раз массивнее (относительно галактики), чем в современной Вселенной. Либо чёрные дыры образовались посредством экзотических механизмов, либо они начались как нечто намного большее, чем звезды.

      5. Сложная химия? Так рано?

      Галактика JADES-GS-z14-0 всего 300 миллионов лет, но уже богата такими элементами, как азот, которые обычно требуют миллиардов лет и нескольких поколений звёзд для накопления. Как эти элементы там оказались? Либо первые звёзды формировались и умирали гораздо быстрее, чем мы думали, либо Большой взрыв оставил нам больше «предварительно готовых» материалов, чем ожидалось.

      6. Звёзды формировались на сверхскорости

      Вебб показывает ранние галактики как интенсивные, взрывные фабрики по производству звёзд — сюрприз для учёных. Модели ожидали медленного, постепенного формирования звёзд. Вместо этого это «гигантские кластеры звёздообразования». Что‑то — возможно, отсутствие пыли или иная физика — ускорило временные рамки. И снова модели не успевают за реальностью.

      7. Планетарные диски живут дольше, чем мы думали

      Считалось, что диски, формирующие планеты вокруг звёзд, исчезают быстро. Но Вебб видит, что они сохраняются 20–30 миллионов лет. Это отличная новость для формирования экзопланет — и потенциально для жизни. Если у планетарных систем больше времени на развитие, среды, пригодные для жизни, могут быть встречаться чаще, чем мы смели надеяться.

      8. Галактики имели странные формы

      Половина ранних галактик выглядит как «палочки для бассейна» или серфборды, а не как маленькие округлые комочки, которые мы ожидали. Стандартная модель говорит, что структура появляется позже. Но Вебб показывает, что галактики организовались рано — и в формах, которых мы не ожидали. Нужно переосмыслить угловой момент и динамику вещества в ранней Вселенной.

      9. Модели атмосфер экзопланет все неверны

      Сверхточная спектроскопия Вебба показала, что наши модели атмосфер экзопланет не могут надёжно различать разные типы. Это всколыхнуло всё — от оценок обитаемости до поиска биосигнатур. По сути, наши «спектральные отпечатки» размыты — и нужно возвращаться к чертежной доске.

      10. Космическая паутина уже была там

      Вебб обнаружил нитевидную структуру длиной 3 миллиона световых лет — часть космической паутины — всего через 830 миллионов лет после Большого взрыва. Считалось, что такая структура должна формироваться миллиарды лет. Значит, либо ранняя Вселенная строила структуры быстрее, либо мы фундаментально неправильно поняли временные рамки.

      Так что же это значит для технологической экосистемы? Для основателей и венчурных инвесторов в deep tech эти открытия — не просто научные мелочи; это ранние сигналы.

      Европейские идеи в центре внимания

      С нашей точки зрения, Европа уникально позиционирована, чтобы возглавить следующую волну инноваций, вызванную открытиями Джеймса Вебба. Поток данных уже стимулирует новые исследовательские усилия в ведущих центрах, таких как Институты Макса Планка в Германии, Кембриджский университет в Великобритании и ETH Цюрих в Швейцарии.

      В частном секторе новое поколение европейских deep tech стартапов поднимается, чтобы принять вызов.

      Space Forge (Великобритания) разрабатывает многоразовые спутники для организации производства передовых материалов в космосе — например, полупроводников — что может резко сократить потребление энергии и выбросы углерода, имея крупные последствия для борьбы с климатическим кризисом.

      BioOrbit (Великобритания) продвигает производство противораковых биопрепаратов в условиях микрогравитации, что потенциально может перевести некоторые терапии из внутривенных инфузий в больницах в самовводимые инъекции дома, радикально улучшив доступ пациентов и комфорт.

      AIrmo (Германия) разворачивает флот спутников и дронов с лидаром для точного мониторинга выбросов парниковых газов в реальном времени — помогая отраслям соблюдать всё более строгие требования ЕС по отчётности по выбросам ПГ.

      Европейские deep tech компании всё больше поддерживаются Horizon Europe, флагманской программой ЕС по исследованиям и инновациям (2021–2027) с общим бюджетом €95,5 млрд. Horizon Europe поддерживает проекты с высоким риском и высокой потенциальной отдачей в областях климата, цифровых технологий и глубоких технологий, служа критическим мостом между передовыми научными открытиями — такими, какие раскрывает JWST — и прорывными коммерческими приложениями.

      Пробелы в нашем понимании Вселенной могут открыть неожиданные возможности для европейского deep tech. Так же как CERN поставил Европу в авангард физики высоких энергий, Вебб может стать трамплином для континентальной космической индустрии.

      Открытия Вебба могут разжечь новую эру инноваций, перевернув всё, что мы считали известным о Вселенной. Если ранняя Вселенная вовсе не похожа на то, что мы ожидали, то в чём ещё мы можем ошибаться?

      Могут ли сами законы физики эволюционировать? Пропускаем ли мы скрытые переменные в пространстве‑времени? Тёмная материя — иллюзия, и если да, то что на самом деле формирует галактики? Могла ли жизнь начаться раньше и чаще, чем мы представляем?

      Каждый из этих вопросов может открыть новую волну фундаментальной физики, новых технологий или даже совершенно новые категории стартапов. От моделей квантовой гравитации до экзотических материалов и космологических симуляций, созданных ИИ — здесь есть поле для основателей, желающих строить на грани тайны.

      Что дальше? Возможно, новое поколение изобретений, инвесторов и поразительных открытий. Европа готова воспользоваться шансом.

      Инвестируя в глубокие технологии, континент может превратить откровения Вебба в коммерческие успехи, формируя будущее науки и общества в целом.