Нэнси Аткинсон - Непридуманные космические истории

Для объяснения эффекта расширяющейся Вселенной астрономы используют термин темная энергия. Несмотря на то что природа темной энергии остается загадкой, астрономы могут ясно наблюдать результат ее действия.

Так может выглядеть сверхмассивная черная дыра с массой, в 21 млн раз превышающей солнечную, расположенная в центре сверхплотной галактики под обозначением М60-UCD1. Эта карликовая галактика настолько плотна, что в ней миллионы звезд заполоняют все небо, как на этой картине, которую мог бы видеть воображаемый наблюдатель в этой области Вселенной. Поскольку свет не может покинуть черную дыру, она изображена просто пятном на фоне звездного пейзажа. Мощное поле тяготения черной дыры искажает свет более далеких звезд, формируя кольцевидные детали, близко прилегающие снаружи к черному контуру ее горизонта событий. Комбинированные наблюдения, проведенные астрономами на космическом телескопе «Хаббл» и телескопе Джемини Север (Гавайи), позволили установить, что внутри такой маленькой галактики с тесным расположением звезд есть черная дыра. Источник иллюстрации: NASA, Европейское космическое агентство, а также Д. Коу и Дж. Бэкон (Научный институт космического телескопа, STScI)

– Мы знаем, что темная энергия присутствует повсюду во Вселенной, потому что мы смогли измерить степень ее расширения в разных местах, наблюдая удаленные вспышки сверхновых, – объясняет Кен, – которые оказываются тусклее и дальше, чем мы могли ожидать. Темная энергия действует как сила отталкивания, в отличие от силы всемирного притяжения. Наблюдать ее – это как подбросить мячик в воздух и увидеть, что он вместо того, чтобы упасть обратно, набирает скорость и улетает вверх.

Астрономы, которые определили скорость расширения Вселенной, удостоились Нобелевской премии в области физики в 2011 году. Теперь стоит задача понять, чем же именно является темная энергия и как она действует – решение этой загадки важно, поскольку астрономы считают, что Вселенная на 68 % состоит именно из темной энергии.

«Хаббл» также послужил средством исследования другого таинственного звена в картине строения Вселенной, а именно темной материи. Наблюдения показывают, что во всем пространстве слишком мало видимого вещества, чтобы наполнить 27 % массы, остающиеся после вычета массового эквивалента темной энергии, поскольку звезды, планеты, пыль и газ, то есть нормальная материя, в сумме дают лишь 5 % массы Вселенной. Что же такое темная материя? Темной она называется потому, что она не является ничем из того вещества, которое мы можем наблюдать, но уже многие десятилетия ее существование выводится из расчетов, потому что, по всей видимости, она взаимодействует со скоплениями галактик. Темная материя – еще одна загадка, которую предстоит решить.

Черные дырыявляются другим примером объектов, которые нельзя увидеть, но их действие очевидно. Еще до начала проекта космического телескопа «Хаббл» ученые считали, что черные дыры существуют, но именно он позволил астрономам проверить большое количество галактик и убедиться, что каждая галактика с ярким центральным балджем [31]действительно содержит в самой его середине сверхмассивную черную дыру.

– Почти в самом начале своей истории «Хаббл» помог найти убедительные доводы в пользу того, что черные дыры существуют практически везде, – говорит Гельмут Йенкнер.

Область глубокого обзора «Хаббла» [32] : в декабре 1995 года десять суток подряд «Хаббл» «вглядывался» при помощи широкоугольной и планетарной камеры WFPC 2 в клочок неба видимым размером не больше песчинки, которую держат на вытянутой руке. На фото этого крошечного участка проявились изображения более тысячи галактик, удаленных от нас на миллиарды световых лет, и каждая из них состояла из миллиардов звезд. Наш земной мир и вся наша Галактика внезапно стали очень маленькими во вселенском масштабе. Источник: NASA, Европейское космическое агентство, Р. Уильямс (Научный институт космического телескопа – STScI), а также группа глубокого обзора «Хаббла»

В день, когда я посетила Йенкнера в институте космического телескопа, астрономы, работающие на проекте лазерно– интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (англ. Laser Interferometer Gravitational-Wave Оbservatory, LIGO), провозгласили историческое открытие гравитационных волн – колебаний пространства-времени, вызываемых событиями слияния черных дыр, поиск чего велся очень давно.

– А теперь, – прокомментировал Йенкнер, – мы находимся на пике исполнения замысла, вложенного в «Хаббл», в день открытия гравитационных волн, порожденных двумя черными дырами, которые в своем взаимном вращении слились воедино.

В то время, когда телескоп «Хаббл» отправился на орбиту, науке было известно лишь несколько экзопланет, то есть планет, которые обращаются не вокруг Солнца, а вокруг других звезд. И «Хаббл» начал изучать эти далекие миры.

– «Хаббл» стал первой обсерваторией, которой удалось измерить состав планетарной атмосферы за пределами Солнечной системы, атмосферы экзопланеты, – говорит Сембах, – и тем самым открыть целое научное направление. До этого момента никто и не мечтал о том, чтобы выполнить подобные наблюдения, но космический телескоп «Хаббл» показал, что это на самом деле возможно. Теперь с его помощью проведены наблюдения множества таких звездных систем, и другие телескопы, такие как космический телескоп «Спитцер», тоже занимались изучением экзопланет.

В дальнейшем мы с вами познакомимся со специальным телескопом, предназначенным для «охоты» на экзопланеты, под названием «Кеплер».

Яркой демонстрацией невероятных возможностей «Хаббла» являются сеансы наблюдений «полей глубокого обзора». Камера телескопа много дней подряд «смотрела» в маленькую область неба, относительно свободную от любых звезд, чтобы сделать длительную экспозицию этого участка, который астрономам ранее представлялся просто совершенно пустым пространством. Однако эти снимки самых отдаленных от нас и темных уголков Вселенной оказывались вовсе не пустыми. На них проявлялись точки, пятна и завитки, и каждое из этих туманных пятнышек было галактикой, состоящей из миллиардов звезд. На первом поле глубокого обзора можно насчитать полторы тысячи галактик, а ведь эта область при взгляде с Земли так же мала, как песчинка, если на нее глядеть, держа на вытянутой руке. Уму непостижимо, сколько же на самом деле во всей Вселенной галактик. Такие наблюдения ясно демонстрируют нам невероятный размер и сложность Вселенной, в которой мы живем.