Вселенная. Емкие ответы на непостижимые вопросы

Планеты в нашей Галактике это одно, а структура самой Галактики – другое, и она представляет собой загадку, не менее интригующую, чем любая загадка из телевизора. Важный шаг в картографировании Млечного Пути был сделан в 2005 году, когда астрономы из университета Висконсина использовали космический телескоп им. Спитцера (Spitzer Space Telescope) для проведения обзора GLIMPSE (Galactic Legacy Infrared Midplane Extraordinaire — Экстраординарный обзор инфракрасного излучения галактической плоскости). Эта программа точного картографирования галактики позволила впервые сфотографировать и каталогизировать 30 миллионов источников. Дальнейшие наблюдения, проведенные в 2008 году, показали, что Млечный Путь – это спиральная галактика с выраженной центральной перемычкой, двумя выраженными спиральными рукавами и несколькими более мелкими ответвлениями. Только за последние несколько лет мы узнали истинную структуру нашей Галактики.

В том же 2008 году мы узнали судьбу нашей Галактики. Гарвардский астроном Авраам Лёв и его соавторы изучили динамику галактик в нашей Локальной группе, которая включает наш Млечный Путь и ближайшую к нам спиральную галактику Андромеда. На большом масштабе расширение вселенной удаляет галактики друг от друга, но на меньших масштабах они часто движутся навстречу друг другу под действием гравитации и локальных течений. Через 4–5 миллиардов лет Млечный Путь и Андромеда столкнутся и образуют гигантскую галактику в форме спутанного клубка, которую некоторые астрономы называют Млечномедой. Теперь судьба нашей Галактики ясна.

Однако многие вещи до сих пор остаются покрыты мраком. Еще в 1932 году для объяснения наблюдаемых орбитальных скоростей звезд в Млечном Пути голландский астроном Ян Оорт предположил, что в Галактике существует невидимое вещество. Годом позже швейцарский астроном Фриц Цвикки предложил ту же идею для объяснения «недостающей массы» галактик, обращающихся друг вокруг друга в скоплениях. Вскоре астрономы поняли, что во вселенной должна существовать так называемая темная материя.

Американский астроном Вера Рубин существенно продвинулась в исследовании темной материи, когда изучала вращательные скорости галактик в 1960-е и 1970-е. Мы до сих пор не знаем, что такое темная материя, но последние исследования в области наблюдательной космологии, выполненные со спутника Planck, и некоторые другие измерения говорят, что 26,8 % массы-энергии во вселенной существуют в форме темной материи.

Мало им было загадки темной материи, так в 1998 году астрономы, наблюдавшие далекие сверхновые звезды, полностью перевернули все представления о космологии. В тот год две группы исследователей, команда High-z Supernova Search Team («Поиск сверхновых на больших красных смещениях») и Supernova Cosmology Project («Космология с помощью сверхновых»), объединили усилия в наблюдении далеких сверхновых типа Ia. Взрывы таких звезд обладают характерной светимостью, величина которой известна. Наблюдения за ними принесли поразительные результаты. Было показано, что расширение вселенной само по себе со временем ускоряется. Это потрясающее открытие, удостоенное Нобелевской премии и определившее новый фокус космологических исследований, привело к осознанию, что расширение вселенной определяется темной энергией, природу которой нам еще предстоит понять.

В астрономии одни тайны появляются, а другие уходят. В 1982 году я начал работать в журнале Astronomy, был молодым редактором, и о черных дырах тогда еще только ходили слухи. Подтверждение существования черных дыр было получено только с запуском в 1990-е годы космического телескопа им. Хаббла. После наблюдений с помощью этого телескопа центров активных галактик, таких как М 87 в созвездии Девы, и многих других, свидетельства о черных дырах стали железобетонными. За последние несколько лет стало ясно, что все нормальные галактики, исключая карликовые, содержат в своем центре сверхмассивную черную дыру. В большинстве галактик эти черные дыры были весьма активны на ранних этапах жизни галактики, но, по мере того, как заканчивалось вещество, которым они «кормились», эти дыры затихали, впадали в своего рода спячку. Так происходит и с центральной черной дырой Млечного Пути.

Черные дыры весьма популярны у публики и успешно будят ее интерес, но иногда мы должны дать людям дозу грубой реальности: вселенная очень велика. Космические расстояния почти непредставимы по человеческим масштабам. От нашего ближайшего соседа, Луны, нас отделяет в среднем 384 000 километров. Солнце обычно находится на расстоянии 149,6 миллиона километров. Внешняя граница облака Оорта, оболочки из комет, расположенной по периметру нашей Солнечной системы, удалена от нас на расстояние больше светового года, это около 10 триллионов километров. Ближайшая к нам звездная система, альфа – проксима Центавра, отстоит на 4,2 светового года.