«Жизнь найдут в пределах Солнечной системы»: что мы узнали про Вселенную в апреле

— Какое из апрельских открытий вам показалось наиболее интересным?

— Работ за этот месяц было очень много, однако в первую очередь мне запомнились наблюдения за центром Млечного пути в рамках проекта Event Horizon Telescope, прошедшие в начале апреля. Результаты появятся в течение года. Если действительно нам удастся рассмотреть самые близкие области к центральной чёрной дыре нашей галактики, это будет значительный результат. Чёрная дыра в центре Млечного пути очень массивная, вероятно, у нас даже есть шанс увидеть следы аккреционного диска и эффекты, которые оказывает на него чёрная дыра за счёт сильной гравитации, описываемой теорией относительности. Это будет ещё один шаг на пути подтверждения общей теории относительности Эйнштейна и очередной «окончательный» шаг в открытии чёрных дыр.

В ходе эксперимента было задействовано восемь телескопов. Радиоастрономы, которые работают с радиоинтерферометром, видят небо не так, как «обычные» астрономы. Они получают массивы цифровых данных, которые затем необходимо обработать. Имеется ввиду процедура математической обработки, которая может занять достаточно долгое время и существенные вычислительные ресурсы. И только после неё уже можно получить то, что мы могли бы назвать картинкой.

Кроме того, при сведении сигналов от разных телескопов нужно учесть множество других факторов, зашумляющих данные наблюдений. Шумы возникают по самым разным причинам: вплоть до включенной недалеко от телескопа микроволновки или прошедшего человека, проехавшей машины. Это всё приходится учитывать, чтобы получить картинку пригодную для анализа.

То есть, «снимка чёрной дыры» как такового, вероятно, пока ещё нет. Зато известно, что сигнал получен, и, скорее всего, хороший. Данные есть, и теперь их предстоит обработать.

— Всего два дня назад начался последний этап работы аппарата «Кассини». Чем удивит межпланетная станция в финале своего 20-летнего полёта?

— «Кассини» — это маленькая эпоха. Эта миссия охватила целое поколение исследователей, в каком-то смысле и меня. Когда эта станция стартовала с Земли, я только начинал свою деятельность — ещё как любитель астрономии. В апреле нынешнего года начался последний этап миссии. Аппарату предстоит несколько пролётов между Сатурном и его кольцами. Первый из них он уже совершил и передал на Землю снимки атмосферы Сатурна с самого близкого расстояния — ближе ещё никто не подлетал. Сам по себе такой пролёт — дело довольно рисковое. В этой области аппарат встречает большое количество вещества: маленьких частиц, льда, которые вполне могут попасть в спутник и разрушить его. Именно поэтому данный опыт оставляли на последний момент. Так что не исключено, что миссия закончится и раньше, в момент одного из таких пролётов.

В этом месяце от «Кассини» пришла ещё одна интересная новость. Один из спутников Сатурна, Энцелад, уже много лет известен своей активностью — выбросами вещества с поверхности (гейзеров). Под ней, видимо, находится жидкий океан, содержимое которого под действием геологических процессов вырывается наружу. Хорошо известно (и не без помощи станции «Кассини»), что там есть вода, но в середине апреля вышла новая работа о том, что в составе этих гейзерных выбросов присутствует ещё и молекулярный водород. Вроде бы мелочь, но на самом деле за этим может стоять интересная физика и химия.

Молекулярный водород говорит о возможности взаимодействия воды и твёрдых минералов, причём при сравнительно высокой температуре. Другими словами, под поверхностью Энцелада, видимо, находятся гидротермальные источники, похожие на те, которые встречаются в глубине земного океана. Это со значительной степенью вероятности говорит о том, что там может оказаться простейшая жизнь в виде каких-нибудь бактерий или даже простых растений, поскольку мы знаем, что могут существовать организмы, которым больше нужно тепло, чем солнечный свет.

— Появились ли в апреле интересные результаты исследования дальних космических пространств?

— Интересная работа вышла в журнале Science в конце апреля, хотя текст её появился в виде препринта ещё в конце ноября прошлого года. Это сообщение об открытии вспышки сверхновой звезды в далекой галактике. Причем в данном случае речь идёт о взрыве белого карлика либо о слиянии двух белых карликов — так называемой сверхновой типа Ia («один-А»). Такие сверхновые звёзды примечательны тем, что все они имеют условно одинаковые свойства. Где бы ни произошли эти взрывы, их механизм примерно одинаков, что позволяет им иметь в результате одну и ту же светимость — такого рода объекты астрофизики называют стандартными свечами. Если мы заранее знаем, насколько яркой была сверхновая звезда в том месте, где взорвалась, то можем рассчитать и расстояние до неё. А значит и до той галактики, в которой она взорвалась. Именно наблюдения за сверхновыми звёздами такого типа позволили открыть ускоренное расширение Вселенной.

Но примечательность того взрыва, о котором говорю я, заключается в том, что его смогли обнаружить при помощи гравитационного линзирования. Произошло это следующим образом: между той галактикой, где взорвалась сверхновая и нашей есть ещё одна, достаточно массивная, которая своим гравитационным полем искривила лучи света, идущие к нам от сверхновой звезды. При этом эффект гравитационного линзирования привел к тому, что можно было наблюдать, во-первых, не одно, а четыре изображения одной сверхновой звезды, а во-вторых, их яркость была больше той, которую можно было бы измерить без гравитационной линзы. И астрономы даже смогли определить во сколько раз больше — примерно в 50.

Ещё одна достаточно красивая работа, в которой в том числе принимал участие сотрудник нашего института, касается обнаружения пары ультра-компактных галактик, в центре которых существуют сверхмассивные чёрные дыры — по несколько миллионов масс Солнца. Выяснилось, что эти чёрные дыры берут на себя примерно 10% массы всей галактики. Для сравнения, в нашей галактике это тысячные доли процента. Раньше было не совсем понятно, откуда берутся такие ультра-компактные галактики. Была гипотеза о том, что это — ядра когда-то обычных галактик, «растерявших» свои звёзды в результате гравитационного взаимодействия с другими звёздными системами. Теперь эта гипотеза получила хорошее подтверждение.

— Насколько быстро наука реагирует на новые открытия? Легко ли учёные меняют направление своей работы и как скоро после открытия становятся возможны масштабные исследовательские проекты, такие, например, как отправка аппаратов на Европу и к Юпитеру?

— Научное сообщество в этом смысле достаточно мобильно, когда речь идёт о каких-то крупных открытиях. Вот, например, открытие быстрых радиовсплесков. Это короткие радиосигналы, которые, можно сказать, были открыты в 2010 году, и практически сразу же эта область начала бурно развиваться, стали появляться десятки работ в год. Учёные-радиоастрономы, исследователи компактных объектов (есть подозрение, что именно с ними связаны быстрые радиовсплески) достаточно быстро переориентировались. К слову, самые первые результаты появились уже в первые дни после публикации работы об открытии.

Но, конечно, крупные проекты, такие как запуск межпланетной станции — это дело не одного года. Здесь нужно учитывать и время, необходимое на её непосредственное создание, и сложности крупного финансирования. Однако, скажем, заявка на европейскую миссию к Юпитеру JUICE была утверждена лишь 5 лет назад (в 2012 году), а ещё через 5 лет этот аппарат уже полетит. То есть от момента заявки до момента запуска проходит примерно 10 лет, что в принципе немного — всего-навсего два поколения студентов.

И кстати, Европа, также как и Энцелад, является одним из наиболее перспективных тел для обнаружения жизни. Под её поверхностью ожидают найти жидкий и сравнительно тёплый океан.

— С какой степенью уверенности можно говорить о том, что на той или иной планете есть жизнь?

Мне представляется более вероятным, что первую внеземную жизнь найдут в пределах Солнечной системы. Установить наличие жизни на планетах вне Солнечной системы сложно, но с большой долей уверенности это всё-таки можно сделать. Несколько десятков планет мы можем наблюдать непосредственно, а значит, можем исследовать и спектр отраженного ими света центральной звезды, прошедшего через их атмосферу. В этом спектре можно искать следы веществ, которые называются биомаркеры. Это, например, водяные пары, метан как результат жизнедеятельности биологических организмов, кислород, азот — наличие подобных веществ говорит о том, что на соответствующей планете может быть жизнь, похожая на земную. Конечно, в таких поисках мы отталкиваемся от нас самих. Зная условия, в которых существует жизнь на Земле, мы ищем её сравнительно близкие аналоги и на других планетах.

Однако и здесь не всё так просто. Тот же газ метан может образовываться в результате, например, геологической активности. И точно определить источник его появления в случае конкретной планеты может быть затруднительно. Вероятен и такой вариант: веществ-биомаркеров в атмосфере исследуемой планеты будет так мало, что мы своими методами просто не сможем их обнаружить. И «не узнаем» обитаемую планету.

Исследователи провели наблюдения за центром Млечного пути и готовятся вскоре представить результаты своей работы. Почти разгаданной оказалась загадка крошечных галактик со сверхмассивными чёрными дырами в центре. И главное — в завершающую фазу вошла 20-летняя миссия аппарата «Кассини». Старший научный сотрудник Государственного астрономического института Штернберга МГУ Антон Бирюков рассказал RT о значении последних открытий исследователей космоса и заглянул в будущее нашей галактики. — Какое из апрельских открытий вам показалось наиболее интересным? — Работ за этот месяц было очень много, однако в первую очередь мне запомнились наблюдения за центром Млечного пути в рамках проекта Event Horizon Telescope, прошедшие в начале апреля. Результаты появятся в течение года. Если действительно нам удастся рассмотреть самые близкие области к центральной чёрной дыре нашей галактики, это будет значительный результат. Чёрная дыра в центре Млечного пути очень массивная, вероятно, у нас даже есть шанс увидеть следы аккреционного диска и эффекты, которые оказывает на него чёрная дыра за счёт сильной гравитации, описываемой теорией относительности. Это будет ещё один шаг на пути подтверждения общей теории относительности Эйнштейна и очередной «окончательный» шаг в открытии чёрных дыр. В ходе эксперимента было задействовано восемь телескопов. Радиоастрономы, которые работают с радиоинтерферометром, видят небо не так, как «обычные» астрономы. Они получают массивы цифровых данных, которые затем необходимо обработать. Имеется ввиду процедура математической обработки, которая может занять достаточно долгое время и существенные вычислительные ресурсы. И только после неё уже можно получить то, что мы могли бы назвать картинкой. Кроме того, при сведении сигналов от разных телескопов нужно учесть множество других факторов, зашумляющих данные наблюдений. Шумы возникают по самым разным причинам: вплоть до включенной недалеко от телескопа микроволновки или прошедшего человека, проехавшей машины. Это всё приходится учитывать, чтобы получить картинку пригодную для анализа. То есть, «снимка чёрной дыры» как такового, вероятно, пока ещё нет. Зато известно, что сигнал получен, и, скорее всего, хороший. Данные есть, и теперь их предстоит обработать. — Всего два дня назад начался последний этап работы аппарата «Кассини». Чем удивит межпланетная станция в финале своего 20-летнего полёта? — «Кассини» — это маленькая эпоха. Эта миссия охватила целое поколение исследователей, в каком-то смысле и меня. Когда эта станция стартовала с Земли, я только начинал свою деятельность — ещё как любитель астрономии. В апреле нынешнего года начался последний этап миссии. Аппарату предстоит несколько пролётов между Сатурном и его кольцами. Первый из них он уже совершил и передал на Землю снимки атмосферы Сатурна с самого близкого расстояния — ближе ещё никто не подлетал. Сам по себе такой пролёт — дело довольно рисковое. В этой области аппарат встречает большое количество вещества: маленьких частиц, льда, которые вполне могут попасть в спутник и разрушить его. Именно поэтому данный опыт оставляли на последний момент. Так что не исключено, что миссия закончится и раньше, в момент одного из таких пролётов. В этом месяце от «Кассини» пришла ещё одна интересная новость. Один из спутников Сатурна, Энцелад, уже много лет известен своей активностью — выбросами вещества с поверхности (гейзеров). Под ней, видимо, находится жидкий океан, содержимое которого под действием геологических процессов вырывается наружу. Хорошо известно (и не без помощи станции «Кассини»), что там есть вода, но в середине апреля вышла новая работа о том, что в составе этих гейзерных выбросов присутствует ещё и молекулярный водород. Вроде бы мелочь, но на самом деле за этим может стоять интересная физика и химия. Молекулярный водород говорит о возможности взаимодействия воды и твёрдых минералов, причём при сравнительно высокой температуре. Другими словами, под поверхностью Энцелада, видимо, находятся гидротермальные источники, похожие на те, которые встречаются в глубине земного океана. Это со значительной степенью вероятности говорит о том, что там может оказаться простейшая жизнь в виде каких-нибудь бактерий или даже простых растений, поскольку мы знаем, что могут существовать организмы, которым больше нужно тепло, чем солнечный свет. — Появились ли в апреле интересные результаты исследования дальних космических пространств? — Интересная работа вышла в журнале Science в конце апреля, хотя текст её появился в виде препринта ещё в конце ноября прошлого года. Это сообщение об открытии вспышки сверхновой звезды в далекой галактике. Причем в данном случае речь идёт о взрыве белого карлика либо о слиянии двух белых карликов — так называемой сверхновой типа Ia («один-А»). Такие сверхновые звёзды примечательны тем, что все они имеют условно одинаковые свойства. Где бы ни произошли эти взрывы, их механизм примерно одинаков, что позволяет им иметь в результате одну и ту же светимость — такого рода объекты астрофизики называют стандартными свечами. Если мы заранее знаем, насколько яркой была сверхновая звезда в том месте, где взорвалась, то можем рассчитать и расстояние до неё. А значит и до той галактики, в которой она взорвалась. Именно наблюдения за сверхновыми звёздами такого типа позволили открыть ускоренное расширение Вселенной. Но примечательность того взрыва, о котором говорю я, заключается в том, что его смогли обнаружить при помощи гравитационного линзирования. Произошло это следующим образом: между той галактикой, где взорвалась сверхновая и нашей есть ещё одна, достаточно массивная, которая своим гравитационным полем искривила лучи света, идущие к нам от сверхновой звезды. При этом эффект гравитационного линзирования привел к тому, что можно было наблюдать, во-первых, не одно, а четыре изображения одной сверхновой звезды, а во-вторых, их яркость была больше той, которую можно было бы измерить без гравитационной линзы. И астрономы даже смогли определить во сколько раз больше — примерно в 50. Ещё одна достаточно красивая работа, в которой в том числе принимал участие сотрудник нашего института, касается обнаружения пары ультра-компактных галактик, в центре которых существуют сверхмассивные чёрные дыры — по несколько миллионов масс Солнца. Выяснилось, что эти чёрные дыры берут на себя примерно 10% массы всей галактики. Для сравнения, в нашей галактике это тысячные доли процента. Раньше было не совсем понятно, откуда берутся такие ультра-компактные галактики. Была гипотеза о том, что это — ядра когда-то обычных галактик, «растерявших» свои звёзды в результате гравитационного взаимодействия с другими звёздными системами. Теперь эта гипотеза получила хорошее подтверждение. — Насколько быстро наука реагирует на новые открытия? Легко ли учёные меняют направление своей работы и как скоро после открытия становятся возможны масштабные исследовательские проекты, такие, например, как отправка аппаратов на Европу и к Юпитеру? — Научное сообщество в этом смысле достаточно мобильно, когда речь идёт о каких-то крупных открытиях. Вот, например, открытие быстрых радиовсплесков. Это короткие радиосигналы, которые, можно сказать, были открыты в 2010 году, и практически сразу же эта область начала бурно развиваться, стали появляться десятки работ в год. Учёные-радиоастрономы, исследователи компактных объектов (есть подозрение, что именно с ними связаны быстрые радиовсплески) достаточно быстро переориентировались. К слову, самые первые результаты появились уже в первые дни после публикации работы об открытии. Но, конечно, крупные проекты, такие как запуск межпланетной станции — это дело не одного года. Здесь нужно учитывать и время, необходимое на её непосредственное создание, и сложности крупного финансирования. Однако, скажем, заявка на европейскую миссию к Юпитеру JUICE была утверждена лишь 5 лет назад (в 2012 году), а ещё через 5 лет этот аппарат уже полетит. То есть от момента заявки до момента запуска проходит примерно 10 лет, что в принципе немного — всего-навсего два поколения студентов. И кстати, Европа, также как и Энцелад, является одним из наиболее перспективных тел для обнаружения жизни. Под её поверхностью ожидают найти жидкий и сравнительно тёплый океан. — С какой степенью уверенности можно говорить о том, что на той или иной планете есть жизнь? Мне представляется более вероятным, что первую внеземную жизнь найдут в пределах Солнечной системы. Установить наличие жизни на планетах вне Солнечной системы сложно, но с большой долей уверенности это всё-таки можно сделать. Несколько десятков планет мы можем наблюдать непосредственно, а значит, можем исследовать и спектр отраженного ими света центральной звезды, прошедшего через их атмосферу. В этом спектре можно искать следы веществ, которые называются биомаркеры. Это, например, водяные пары, метан как результат жизнедеятельности биологических организмов, кислород, азот — наличие подобных веществ говорит о том, что на соответствующей планете может быть жизнь, похожая на земную. Конечно, в таких поисках мы отталкиваемся от нас самих. Зная условия, в которых существует жизнь на Земле, мы ищем её сравнительно близкие аналоги и на других планетах. Однако и здесь не всё так просто. Тот же газ метан может образовываться в результате, например, геологической активности. И точно определить источник его появления в случае конкретной планеты может быть затруднительно. Вероятен и такой вариант: веществ-биомаркеров в атмосфере исследуемой планеты будет так мало, что мы своими методами просто не сможем их обнаружить. И «не узнаем» обитаемую планету.