Поиск

Найти жизнь — это, пожалуй, основная и самая желанная цель астрономии, желательно разумную, где-либо за пределами Земли. Учитывая то, с какой легкостью жизнь распространяется и размножается на нашей родной планете, а также наличие ингредиентов для жизни повсюду во Вселенной, трудно прийти к выводу, что мы одиноки во Вселенной. В одной только галактике Млечный Путь порядка 400 миллиардов звезд, каждая со своей уникальной историей и шансами на появление жизни. Несмотря на то, какими технологически продвинутыми стали люди, поиски внеземных цивилизаций проходят безрезультатно, возможно, оттого что технологически развитые цивилизации не общаются таким образом, каким привыкли мы. Но достаточно продвинутая цивилизация могла бы построить сферу вокруг своего солнца — сферу Дайсона — чтобы поглощать 100% его энергии. Невероятно, но у нас есть технологии для их обнаружения. Если, конечно, они существуют. Рой Дайсона рассматривают как шаг на пути к сфере Дайсона, когда свет блокируется серией космических аппаратов, летающих перед звездой. На Земле количество энергии, доступное нам, определяется количеством солнечного света, падающего на поверхность нашей планеты. На расстоянии Земли от Солнца это примерно эквивалентно 1300 Вт на квадратный метр, однако падает до 1000, если свет вынужден проходить через атмосферу. Если бы мы покрыли пространство над атмосферой Земли солнечными панелями, мы собирали бы 166 миллионов гигаватт энергии, постоянно, по всей Земле. Это колоссальное количество энергии: даже секунда такого потока могла бы обеспечить землян энергией на целый год. Но только часть этой энергии производится Солнцем. Есть и другие способы. Концепция космической солнечной электростанции существует давно, но никто не осмеливался даже и подумать о массиве в миллиарды километров. Сфера или рой Дайсона пошли бы еще дальше, окружив или обернув панелями само Солнце. Например, мы могли бы построить рой в космосе, чтобы собирать еще больше энергии Солнца. Представьте себе большой флот космических кораблей, которые движутся в кольце или серии колец с большой площадью сбора. Эту энергию можно было бы использовать для любых целей: ее можно было бы направлять на Землю в пучке, можно было бы задействовать на месте для создания сети по всей Солнечной системе, либо для межпланетных или межзвездных коммуникаций. Вот откуда родилась идея мегаструктур инопланетян — которые предлагались в качестве одного из объяснений феномена затемнения звезды Табби. Однако самой амбициозной мегаструктурой будет так называемая сфера Дайсона: оболочка вокруг звезды, которая поглощает всю ее энергию. Мы могли бы сделать это, пожрав небольшую планетку вроде Меркурия, разложить ее на железо и кислород и создать отражающую поверхность из гематита. Если инопланетная цивилизация поступила так же, оболочка полностью скроет звезду, сделав ее практически необнаружимой. Сфера Дайсона полностью покроет звезду, поглощая все ее ультрафиолетовое и видимое излучение. Проходить будет только инфракрасное излучение и длинные волны. Во всяком случае, необнаружимой для телескопов, работающих в видимом спектре света, потому что такая сфера полностью заблокировала бы свет звезды. Но даже сильно отражающая поверхность должна поглощать часть энергии. А если энергия поглощается со временем, ее нужно куда-то перенаправлять, чтобы поддерживать стабильную температуру. Следовательно, энергия должна выходить во Вселенную, даже если никакого видимого света не будет. Как Земля ночью излучает энергию в инфракрасном, так и сфера Дайсона будет. Ночью Земля излучает электромагнитные сигналы, но подавляющее их большинство находится в инфракрасном диапазоне, поскольку в космос отправляется солнечный свет и тепло, поглощаемое в течение дня. Европейское космическое агентство недавно выпустило огромный набор данных с самого мощного спутника, который когда-либо картировал и исследовал звезды Млечного Пути: Gaia. Ему удалось собрать информацию о 1,7 миллиарда звезд в нашей галактике, позволив нам создать самую сложную 3D-карту звезд Млечного Пути. Это далеко не все звезды, но на порядок больше, чем было зафиксировано прежде. Одна из великолепных вещей, которые удалось измерить Gaia, был цвет и величина множества звезд, от тусклых красных карликов (и даже коричневых карликов) до звездных останков вроде белых карликов, звезд главной последовательности, гигантов и сверхгигантов, которые светятся ярче всех. Но Gaia наблюдал не только в видимом, но и в ближнем инфракрасном спектрах, а значит видел объекты, которые скрываются от глаз людей. Среди них сверххолодные звезды, как гиганты, так и карлики. И сферы Дайсона, если они существуют и обладают определенными профилями температуры/светимости. Большая, жирная линия, которая пересекает диаграмму от нижнего левого до верхнего правого угла, — это главная последовательность, в которой находятся звезды, синтезирующие водород в гелий. Справа вверху находятся звезды в гигантской или сверхгигантской фазе: они сжигают более тяжелые элементы и расширяются до гораздо больших размеров. Даже при том, что они ярче светятся, их температура ниже, потому что энергия рассеивается по большой площади, испускающей энергию. Сфера Дайсона делает практически то же самое, но с обычной или маломассивной звездой. Вы создаете большую площадь поверхности, с которой будет убегать энергия звезды, и она излучается при пониженной температуре, при этом выдавая такую же общую энергию. Инфракрасная сигнатура, по идее, должна выдать нам подобную сферу, но спутник Gaia подсказал и другой вариант, раскрытый Эриком Закриссоном: несоответствие расстояния, основанного на светимости, с расстоянием параллакса. Метод параллакса, используемый с 1800-х годов, включает наблюдение изменения положения звезды, которая находится рядом с более далекой, фоновой звездой. Если расстояния по параллаксу и по светимости звезды не совпадают, это может объяснить мегаструктура инопланетян… или что звезда находится в двойной системе. Когда вы делаете вывод о расстоянии на основе наблюдаемого света, а затем проводите измерение в совершенно другой манере (с помощью геометрии), два числа должны совпадать. Тот факт, что Gaia увидел несколько расхождений, может говорить о разных вещах, в том числе и структурах инопланетян. Человеческая природа такова, что мы ищем сразу же самое фантастическое объяснение. Но более приземленной и резонной причиной будет наличие у звезд двойных компаньонов: это довольно распространенное явление во Вселенной. Отсутствие избыточного инфракрасного излучения, необходимого для структур типа сферы Дайсона, уводит нас от гипотезы инопланетян и их конструкций. Ряд обсерваторий, включая космический аппарат Gaia, обладают технологиями, которые в принципе способны обнаруживать сферы Дайсона, находящиеся в нескольких тысячах световых лет от Земли, если предполагать, что они находятся на таком же расстоянии от звезды типа Солнца, как и Земля от нашего светила. Красная карликовая звезда должна быть видна в глазах Gaia с небольшой сферой Дайсона на расстоянии до сотни световых лет, но гигантская или сверхгигантская звезда будет видна практически отовсюду в галактике. Среди 1,7 миллиарда объектов, собранных Gaia, можно было бы найти сферы Дайсона в процессе строительства. А сопоставляя данные по инфракрасным обсерваториям, можно было бы найти уже готовые сферы Дайсона, которые излучают достаточно энергии. На момент публикации этой статьи, впрочем, в Млечном Пути не было найдено ни одной сферы Дайсона. Но это не значит, что их нет; это значит, что, если они и есть, мы их пока не увидели. Сферы Дайсона могут быть дальше, чем видит Gaia, располагаясь возле звезд поменьше. Инфракрасные обсерватории вроде WISE определяют границы поиска, а обсерватории следующего поколения потенциально могут обнаружить сигнатуру отвода тепла от такого объекта. Учитывая полный набор обсерваторий, которые обследовали небо, можно относительно безопасно заявить, что мы пока не нашли ни одной сферы Дайсона в настоящее время. Возможно, где-то и существуют разумные инопланетяне, использующие всю энергию своих звезд целиком и создающие огромные транспланетарные империи, но доказательств этому ноль. Можно сделать лишь один разумный вывод: наша галактика, насколько мы можем судить, не имеет этих гигантских конструкций инопланетян.

Благодаря редкой конфигурации космических объектов, астрономы запечатлели самую далекую звезду, когда-либо наблюдаемую в истории науки, которая находится на расстоянии примерно 9 миллиардов световых лет от Земли. Хотя астрономы неоднократно наблюдали галактики, расположенные даже на большем удалении от нас, однако это становилось возможным лишь по той причине, что в состав галактики входят миллиарды звезд, совместное свечение которых дает световой поток, мощность которого после достижения наших телескопов остается выше предела их чувствительности. Также возможно наблюдать в далекой галактике сверхновую, поскольку яркость вспыхнувшей сверхновой подчас может превосходить яркость всей остальной галактики целиком. В то же время различить отдельные звезды в галактиках, лежащих на расстоянии более 100 миллионов световых лет от нас, на современном уровне развития техники не удается. Однако явление, называемое гравитационным линзированием – искажение света под действием гравитации массивных скоплений галактик, лежащих на линии наблюдения – может увеличить изображение далекого объекта и сделать невидимые далекие объекты видимыми. Обычно линзирование позволяет увеличить изображение галактики до 50 раз, однако в этом случае изображение звезды галактики было увеличено более чем в 2000 раз. Эта звезда, голубой сверхгигант, получившая официальное название MACS J1149 Lensed Star 1 (LS1) (неофициальное название звезды – Икар), была открыта в апреле 2017 г. при анализе снимков, сделанных при помощи космического телескопа НАСА Hubble («Хаббл») в апреле 2016 г. В ближайшем будущем исследователи ожидают увидеть, что изображение звезды Икар будет претерпевать дальнейшее увеличение вследствие гравитационного линзирования, по мере того как перед ним будут проходить другие звезды, входящие в состав звездных скоплений различных галактик массивного скопления галактик MACS J1149+2223, расположенного на расстоянии примерно 5 миллиардов световых лет от Земли. Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.

Ближайшей соседней к Млечному Пути галактикой является Андромеда. Она существенно больше в размерах нашей галактики и по разным оценкам может иметь в 2,5-5 раз больше звезд, чем наш Млечный Путь. Ее можно легко разглядеть на ночном небе с Земли. Она расположена в созвездии Андромеды, благодаря чему собственно и получила свое название. Галактика Андромеды привлекает внимание ученых далеко не одно столетие. Первое письменное упоминание об этой галактике содержится в «Каталоге неподвижных звёзд» персидского астронома Ас-Суфи (946 год), описавшего её как «маленькое облачко». Интерес к ней обусловлен не только ее близким соседством с нами, но и некоторыми другими интересными особенностями, о которых мы сегодня и поговорим. Также известная как Мессье 31, или M31 Это имя она получила от Шарля Мессье, французского астронома, внесшего ее в свой знаменитый каталог под определением M31. Мессье каталогизировал многие объекты Северного полушария, правда далеко не все они были открыты именно Мессье. В 1757 году ученый приступил к поиску кометы Галлея, однако расчеты показали, что он ошибся в координатах. Тем не менее в том же месте наблюдения он обнаружил туманность — первый объект, который он внес в свой каталог под названием M1 (также известна как Крабовидная туманность). Что интересно, первым наблюдал ее английский астроном Джон Бевис еще в 1731 году. Объект под названием M31 попал в каталог Мессье в 1767 году. К концу того же года в общей сложности в каталог было добавлено 38 объектов. К 1781 году число составляло уже 103 объекта, 40 из которых были открыты лично Мессье. Получила свое имя благодаря созвездию Андромеды Увидеть созвездие Андромеды на ночном небе можно между астеризмом Большой квадрат и звездой α Кассиопеи (второй нижний угол, если наблюдатель видит созвездие Кассиопеи в виде буквы W). Согласно древнегреческим мифам, принцесса Андромеда, жены греческого героя Персея, после смерти превратилась в созвездие. Созвездие впервые было включено в каталог звёздного неба Клавдия Птолемея «Альмагест». Другие звезды созвездия (Персей, Кассиопея, Кит и Цефей) также получили свои имена в честь персонажей этого мифа. Созвездие Андромеды является также домом и для других многочисленных объектов. Оно расположено вне галактической плоскости и не содержит кластеров или туманностей Млечного Пути. Однако в нем содержатся другие видимые галактики. Одной из них как раз является галактика Андромеды. Она больше Млечного Пути В астрономии часто используется понятие световой год, с помощью которого определяют расстояние до тех или иных объектов, но некоторые астрономы предпочитают использовать термин парсек. Когда речь идет о совсем больших расстояниях, то используется термин килопарсек, равный 1000 парсекам, а также мегапарсек – эквивалент 1 миллиону парсеков. Млечный Путь простирается примерно на 100 000 световых лет, или 30 килопарсеков. На первый взгляд это может показаться очень большим расстоянием, но на самом деле на фоне других галактик наша выглядит скорее маленькой. Приблизительный диаметр галактики Андромеда составляет 220 000 световых лет, что более чем в два раза больше Млечного Пути. Она самая большая галактика в местной группе. Если бы галактика Андромеды была еще ярче, то на ночном небе она могла бы выглядеть больше Луны, даже несмотря на то, что находится гораздо-гораздо дальше. К слову, о расстоянии: галактика расположена примерно в 9,5 триллиона километров от Земли (Луна, напомним, находится всего в 384 000 километров). Содержит триллион звезд Согласно приблизительным подсчетам, Млечный Путь может содержать от 100 до 400 миллиардов звезд. Но это ничто в сравнении с Андромедой, в которой может содержаться около одного триллиона. Благодаря космическому телескопу «Хаббл» ученые узнали о наличии среди этого триллиона очень большой и редкой популяции горячих и ярких звезд. Горячие, молодые звезды, как правило, выглядят синими. Однако синие звезды, обнаруженные в галактике Андромеды, выглядят скорее стареющими, больше похожими на Солнце, звездами, которые выжгли свои внутренние слои и обнажили свои горячие синие ядра. Они разбросаны по всему центру галактики и в ультрафиолетовом диапазоне являются самыми яркими. Имеет двойное ядро Еще одним интересным фактом о галактике Андромеды является ее двойное ядро. Наблюдения показали, что в центральной части галактики находятся два ярких объекта (P1 и P2), разделенных расстоянием всего в 5 световых лет. В каждом из них содержатся несколько миллионов плотно расположенных друг от друга молодых синих звезд. Позже астрономы выяснили, что два ядра представляют собой не два отдельных скопления звезд, а скорее одно скопление в форме бублика и сверхмассивную черную дыру, масса которой превышает 140 миллионов масс Солнца. Звезды в скоплении P1 обращаются очень близко вокруг черной дыры, словно планеты вокруг Солнца, за счет чего создается эффект наличия двойного ядра. Столкнется с нашей галактикой Нас ожидает межгалактический коллапс. В настоящий момент галактика Андромеды движется в сторону Млечного Пути со скоростью 400 000 километров в час. При такой скорости земной шар можно облететь всего за 6 минут. Астрономы предрекают, что примерно через 3,75 миллиарда лет произойдет столкновение Млечного Пути и Андромеды. Что же будет с Землей после этого? Эксперты считают, что, несмотря на столь масштабное событие, Земля все-таки выживет. Вместе с остальной Солнечной системой. Ученые предполагают, что наша планета практически не пострадает от этого межгалактического коллапса, так как обе галактики имеют очень много свободного пространства. Тем не менее с Земли наблюдать за событием будет очень интересно (если, конечно, жизнь к тому моменту на ней еще сохранится). Обе галактики будут притягиваться друг к другу до тех пор, пока черные дыры, находящиеся в их центрах, в конечном итоге сольются в одну. Как только это произойдет, наша Солнечная система станет частью совершенно другой галактики – эллиптической. Если Солнце не поглотит Землю примерно через 5 миллиардов лет, то каждая ночь на ней будет очень яркой, благодаря наличию множества новых звезд. Вместо полоски света Млечного Пути, мы будем видеть более сфероидальный источник света. Имеет абсолютную величину в 3,4 В астрономии абсолютной величиной характеризуется светимость астрономического объекта. Она позволяет нам определить яркость любого объекта, независимо от его расстояния до нас. Галактика Андромеды обладает абсолютной величиной 3,4, что позволяет ей являться самым ярким объектом каталога Мессье. В безлунную ночь галактика видна даже невооруженным глазом. Правда стоит отметить, что невооруженным глазом будет видна только центральная часть галактики. Она будет выглядеть как тусклая звезда. Если смотреть на нее в бинокль, то она будет выглядеть как маленькое эллиптическое облако. Если вести за ней наблюдение в большой телескоп, то она может выглядеть до шести раз больше Луны. В ней полно черных дыр Когда-то в галактике Андромеды имелось 9 известных черных дыр, но фактическое их число выросло до 35 в 2013 году. Астрономы провели наблюдение за 26 новыми кандидатами в черные дыры, что сделало галактику одной из самых густонаселенных подобными объектами. Большинство из этих новых черных дыр обладают массой, в 5-10 раз превосходящей массу нашего Солнца. Семь черных дыр расположены на расстоянии примерно в 1000 световых лет от галактического центра. Астрономы уверены, что в будущем они смогут обнаружить в этой галактике еще больше таких объектов. Например, в 2017 году было обнаружено еще две новые черные дыры. Тогда же было отмечено, что оба объекта находятся в самой опасной из когда-либо документированной близости. Их разделяет расстояние всего в 0,01 светового года, что примерно равно паре сотен расстояний от Земли до Солнца. По оценкам экспертов, эти черные дыры могут столкнуться друг с другом менее чем через 350 лет, слившись в одну сверхмассивную черную дыру. Содержит 450 шаровых скоплений Шаровые скопления представляют собой плотно упакованные скопления старых звезд, тесно связанных гравитацией. В них могут находиться сотни тысяч и даже миллионы звезд. Шаровые скопления помогают определять возраст Вселенной, а также нередко помогают определять, где находится центр галактики. В Млечном Пути астрономы обнаружили как минимум 200 шаровых скоплений, в Андромеде — около 450. Количество шаровых скоплений у Андромеды может быть гораздо больше, однако дальние рубежи этой галактики по-прежнему остаются малоизученными. Если бы шаровые скопления галактики Андромеды имели аналогичные размеры скоплений Млечного Пути, то их реальное число могло бы составлять что-то среднее между 700 и 2800. Когда-то галактика Андромеды считалась туманностью Туманности представляют собой огромные скопления газа, пыли, водорода, гелия и плазмы, в которых рождаются новые звезды. Очень удаленные от нас галактики нередко ошибочно принимались за эти массивные скопления. В 1924 году астроном Эдвин Хаббл объявил, что спиральная туманность Андромеды на самом деле является галактикой и Млечный Путь не является единственной галактикой во Вселенной. Хаббл обнаружил некоторое число звезд, принадлежащих галактике Андромеды, включая несколько цефеид. Последние представляют собой класс пульсирующих переменных звёзд с довольно точной зависимостью период—светимость. Он определил, насколько далеко находятся эти звезды, что помогло ему рассчитать расстояние, на котором находилась галактика Андромеда от нас. Оно составило 860 000 световых лет, что более чем в 8 раз больше расстояния до самых далеких от нас звезд Млечного Пути. Это помогло доказать, что Андромеда является именно галактикой, а никак не туманностью, как это было изначально предложено. Позже Хаббл подтвердил существование еще нескольких десятков других галактик.