Полюбуйтесь на шаровое скопление M 15: ему около 13 миллиардов лет

Представьте себе объект, который был свидетелем рассвета мироздания, когда первые звезды только начинали зажигаться, "прорезая" своими лучами кромешную тьму. И это не какая-то очень далекая галактика, которую можно разглядеть только с помощью самых продвинутых космических телескопов, а древнейший звездный сгусток — из таких когда-то собирались галактики.

Речь идет о шаровом скоплении M 15 (NGC 7078), расположенном в Млечном Пути, на расстоянии около 36 000 световых лет от нас в направлении созвездия Пегаса. Данное скопление — космическая капсула времени, несущая в себе секреты юной Вселенной, которые до сих пор не дают покоя астрономам.

M 15 — одно из самых плотных и древних скоплений в нашем галактическом окружении. Его возраст составляет примерно 13 миллиардов лет. Для сравнения: возраст Вселенной — 13,8 миллиарда лет. В сферическом объеме скопления, имеющего средний диаметр 175 световых лет, сосредоточены сотни тысяч звезд (по некоторым оценкам, около миллиона). Столь чудовищная плотность приводит к частым взаимодействиям между светилами и создает уникальные условия для изучения звездной эволюции.

Одна из самых интригующих загадок M 15 скрывается в ядре скопления. Наблюдения за движением звезд в центральной области указывают на присутствие массивного, но при этом очень компактного объекта. Ведущая гипотеза гласит, что это черная дыра промежуточной массы — "недостающее звено" между черными дырами звездной массы и сверхмассивными монстрами в "сердцах" галактик. Если это подтвердится, то последующие исследования могут пролить свет на механизм формирования и роста сверхмассивных черных дыр.

Кроме того, в M 15 обнаружено уже девять пульсаров (быстро вращающихся нейтронных звезд-маяков) — для шарового скопления это очень много, и прямое следствие высокой частоты тесных гравитационных взаимодействий в плотном ядре, где часто формируются и "перетасовываются" двойные системы.

M 15 движется по крайне вытянутой (эллиптической) орбите вокруг центра Млечного Пути. Скопление периодически "ныряет" в плотный галактический диск, а затем уносится высоко в разреженное гало — сферическую область, где обитают древнейшие звездные популяции нашей Галактики. Каждое такое прохождение сквозь диск — испытание на прочность, способное вырывать звезды из внешних областей скопления приливными силами.

Химический состав скопления, бедный тяжелыми элементами ("металлами"), говорит о том, что оно сформировалось из первозданного газа ранней Вселенной. Изучая M 15, астрономы обретают возможность заглянуть в эпоху рождения первых звездных систем. Поэтому скопление является ценным объектом для наблюдений, в том числе для таких космических телескопов, как NASA/ESA "Хаббл" и NASA "Джеймс Уэбб".

Гигантская спиральная галактика NGC 6872

NGC 6872 — самая большая известная спиральная галактика в наблюдаемой Вселенной, раскинувшаяся на 717 000 световых лет. Для сравнения: наш Млечный Путь имеет диаметр около 100 000 световых лет.

Эта галактика находится в созвездии Павлина на расстоянии примерно 212 миллионов световых лет от Земли. Ее гигантские размеры — результат гравитационного взаимодействия с соседней галактикой IC 4970 (сверху), которая растянула спиральные рукава NGC 6872, придав им нетипичную форму.

Поэтому, несмотря на колоссальные размеры, по массе NGC 6872 не выделяется на фоне крупных спиральных галактик вроде нашей. Большая часть ее "объема" приходится на чрезвычайно разреженные газовые потоки и области молодых звезд.

Изображение было получено 1 октября 2014 года наземным Очень большим телескопом (VLT), находящимся под управлением Европейской южной обсерватории (ESO).

Инопланетное сознание может радикально отличаться от человеческого

Внеземная жизнь — если она существует — может не только выглядеть совершенно иначе, но и мыслить, и воспринимать реальность способами, принципиально непостижимыми для нас, бросающими вызов самому понятию "сознание".

Размышления об этой возможности часто выводят к панпсихизму — философской концепции, согласно которой сознание не "возникает" лишь тогда, когда мозг достигает определенного уровня сложности, а является фундаментальным свойством Вселенной, сопоставимым по статусу с такими физическими величинами, как масса или заряд.

Идея, уходящая корнями в античную философию, сегодня вновь привлекает внимание исследователей — во многом потому, что нейронауки по-прежнему не дают удовлетворительного ответа на вопрос о субъективном опыте. Отсюда и формулировка так называемой "трудной проблемы сознания": почему физические процессы в материи — все то, что происходит в мозге, — вообще порождают внутреннюю точку зрения, переживания и ощущение "Я".

Множество сценариев

Сам факт множества конкурирующих объяснений показывает, насколько неопределенной остается природа сознания.

Одна из версий предполагает, что сознание может "возникать" в любой достаточно сложной системе — биологической или небиологической, — даже если для человека его форма будет трудно узнаваемой или вовсе неуловимой.

Согласно другой точке зрения, сознание действительно может быть следствием усложнения мозга — но у людей и у гипотетических разумных инопланетян оно способно различаться настолько радикально, что, даже глядя в одну и ту же сторону, мы будем видеть разные картины. Наши способы интерпретации реальности могут оказаться столь несопоставимыми, что какое-либо взаимопонимание станет попросту невозможным.

Третья гипотеза допускает, что внеземной разум может иметь искусственное происхождение: он мог появиться благодаря прогрессивным предшественникам, которые не просто приняли роль моста между биологической и синтетической жизнью, но и сыграли ее блестяще. Тогда искусственное сознание могло бы принимать формы, совершенно не похожие на живые организмы: от независимых друг от друга единиц до распределенных "нетвердых" структур — своего рода модернизированной нервной системы планетарного масштаба. И в этом случае одним из немногих инструментов для контакта могла бы остаться математика — универсальный язык самой Вселенной.

Иногда в этот ряд добавляют и более спекулятивные идеи — телепатию и другие "пси"-феномены. В рамках стандартного физикализма сознание рассматривают как продукт физических процессов в мозге, поэтому любые "необычные" способы обмена информацией, не сводимые к известным каналам и механизмам, встречают максимальный скепсис. Панпсихизм же — по крайней мере на уровне допущения — оставляет таким сценариям больше теоретического пространства, хотя это само по себе не делает их истинными и не заменяет эмпирических доказательств. Но если во Вселенной действительно возможны формы разума, взаимодействующие через нечто вроде "телепатии", то контакт с ними для нас, вероятно, окажется принципиально недостижимым.

Скептическая позиция

Более осторожный подход предполагает, что сознание, вероятно, появилось не потому, что оно "вшито" в ткань реальности, а потому, что повышало шансы на выживание и улучшало принятие решений.

С этой точки зрения, для возникновения интеллекта, способного к устойчивой коммуникации, все равно потребуется организованный механизм обработки информации — мозг или его функциональный аналог. И даже если во Вселенной существует огромное число носителей сознания, обнаружить мы сможем лишь тех, кто оставляет считываемые для нас следы: строит радиотелескопы, создает техносигнатуры вроде радиопередач или возводит крупномасштабные структуры наподобие сферы Дайсона.

В конечном счете ключевым может оказаться не вопрос "одни ли мы во Вселенной", а то, располагаем ли мы концептуальными и технологическими средствами, чтобы распознавать и понимать формы сознания, радикально отличные от человеческого опыта. Представьте такой сценарий: мы годами получаем сигналы от внеземной цивилизации — но либо не умеем распознать в них "разумность", либо предпочитаем считать их "природным явлением", потому что так проще и спокойнее.

История мифической планеты Вулкан

В XIX веке астрономы столкнулись с проблемой, которая выглядела как мелкая погрешность, но вела к далеко идущим выводам. Наблюдения показывали, что орбита Меркурия медленно поворачивается в пространстве: точка перигелия смещается примерно на 574 угловые секунды за столетие. Однако ньютоновская (классическая) механика предсказывала смещение на 531 угловую секунду, связанное с гравитационным влиянием других планет Солнечной системы.

Оставшийся "хвостик" в 43 угловые секунды за столетие некоторые ученые того времени связали с еще одним источником тяготения, который пока никому не удавалось наблюдать напрямую. Так родилась гипотеза о планете Вулкан — невидимом теле между Солнцем и Меркурием. Объяснение звучало довольно убедительно: планета небольшая, наблюдать ее трудно из-за яркости Солнца, но когда появятся новые телескопы и более чувствительные инструменты, существование Вулкана непременно будет подтверждено.

Впрочем, далеко не все пытливые умы человечества разделяли эту концепцию. Появилась более смелая мысль: возможно, проблема не в "скрытой планете", а в том, что наша теория гравитации в ее классическом виде может быть неполной.

Ответ был найден уже в XX веке. Общая теория относительности Альберта Эйнштейна дала естественное объяснение аномалии: возле массивного тела (Солнца) пространство-время искривляется, и орбита планеты (Меркурия) прецессирует сильнее, чем предсказывает ньютоновская модель. Те "лишние" 43 угловые секунды за столетие оказались не доказательством существования еще одной планеты, а прямым эффектом релятивистской гравитации, в рамках которой гравитация рассматривается не как сила, а как результат кривизны пространства-времени, вызванной массой-энергией.

Что между Солнцем и Меркурием на самом деле

Планеты Вулкан не существует, но это не значит, что пространство между Солнцем и Меркурием должно быть абсолютно стерильным. Теоретически внутри орбиты Меркурия есть область динамической устойчивости, где могли бы существовать "вулканоиды" — небольшие астероиды, вращающиеся на относительно безопасном расстоянии от светила.

Их искали в данных космических аппаратов и специализированных солнечных обсерваторий, но ничего массивного не нашли. Современная астрономия исключает существование вулканоидов диаметром более шести километров, поэтому если между Меркурием и Солнцем что-то и вращается, то это очень малые небесные тела, которые просто теряются в солнечной засветке.

История Вулкана — важное напоминание: если наблюдения не сходятся с расчетами, не нужно торопиться с радикальными объяснениями. Иногда это говорит о том, что теория, находящаяся у нас на вооружении, описывает реальность не полностью и требует пересмотра.

Яркий пример — наблюдения космического телескопа NASA "Джеймс Уэбб", который обнаружил "невозможные" зрелые галактики в ранней Вселенной. Это не доказательство того, что Большого взрыва не было, но серьезный аргумент в пользу того, что наше понимание зарождения и эволюции галактик нуждается в уточнении.

Туманность NGC 346

NGC 346 — одна из самых активных "звездных колыбелей" в наших окрестностях: скопление молодых звезд подсвечивает и выдувает окружающий газ, формируя специфические нити, дуги и полости.

Эта самосветящаяся за счет ионизации собственного газа туманность, включающая рассеянное скопление, находится в Малом Магеллановом Облаке — карликовой галактике-спутнике Млечного Пути, на расстоянии около 200 000 световых лет от Земли.

На изображении хорошо виден "строительный мусор", оставшийся после вспышки звездообразования: пыль и газ, которые разогреваются, фрагментируются и расшвыриваются ударными волнами, уступая место новым светилам.

Изображение было получено космическим телескопом NASA "Джеймс Уэбб" в среднем инфракрасном диапазоне; релиз снимка — 10 октября 2023 года. Именно благодаря наблюдениям в инфракрасном диапазоне мы можем видеть множество звезд, недоступных для оптических инструментов из-за чрезвычайно плотных облаков пыли, блокирующих их свет.

Эта Киля и туманность Гомункул

В созвездии Киля, на расстоянии примерно 7 500 световых лет от Земли, находится система Эта Киля — одна из самых массивных и ярких звездных систем нашей Галактики. Масса главной звезды этой пары превышает массу Солнца более чем в 100 раз, а масса меньшего компаньона составляет около 50 масс Солнца. Светимость системы превосходит солнечную примерно в пять миллионов раз.

В 1840-х годах Эта Киля пережила так называемую "Великую вспышку" — мощнейший выброс вещества. Из-за этого система на короткое время стала второй по яркости звездой на ночном небе, уступая только Сириусу. В ходе извержения было выброшено столько газа и пыли, что этого хватило бы на формирование как минимум 20 солнечных систем. Сейчас продукты вспышки образуют характерную биполярную туманность Гомункул — два гигантских "пузыря" вещества, расходящихся в противоположных направлениях.

Этот звездный "чих" связан с тем, что доминирующим компонентом системы является сверхмассивная звезда на поздней стадии эволюции, пребывающая в режиме крайней неустойчивости. В любой момент она может завершить жизнь коллапсом ядра и взрывом сверхновой, а в одном из сценариев — даже гиперновой (например, если коллапс приведет к образованию черной дыры). Когда это произойдет, вспышка может быть настолько яркой, что ее можно будет заметить даже днем.

Изображение получено космическим телескопом NASA/ESA "Хаббл" в ультрафиолетовом диапазоне (камера WFC3); релиз — 1 июля 2019 года.

Будущее Солнца в одном снимке: туманность NGC 2440

Перед вами планетарная туманность NGC 2440, находящаяся в созвездии Корма на расстоянии около 4 000 световых лет от Земли.

Это не просто газопылевое облако в космосе, а то, что осталось от звезды, которая когда-то была похожа на Солнце: на исходе жизни она сбросила внешние слои, обнажив свое раскаленное ядро, которое начало "дожигать" окружающий материал своим мощным излучением.

Обнаженное ядро, расположенное в центре туманности, представляет собой белый карлик — самый горячий из известных с температурой поверхности около 200 000 градусов Цельсия. Для сравнения: температура поверхности Солнца около 5 500 градусов.

Этот раскаленный остаток, чья светимость в 1 100 раз превосходит солнечную, и делает туманность видимой: ультрафиолетовое излучение ионизирует выброшенный газ, из-за чего он начинает светиться.

Форма NGC 2440 не похожа на аккуратный "пузырь". Туманность сложная, асимметричная, местами словно "рваная", встречаются узлы и неравномерные струи. Связано это с тем, что звезда сбросила свои оболочки не за один заход: выбросы происходили импульсами и каждый раз в разных направлениях — поэтому туманность выглядит хаотично.

Исследование таких объектов имеет огромную ценность для прогнозирования будущего Солнечной системы. Дело в том, что мы не можем проследить эволюцию одной и той же звезды от ее рождения до гибели — жизненный цикл занимает миллиарды лет. Но солнцеподобные звезды во Вселенной представлены на разных этапах жизни: где-то они только начали "разгораться", где-то пребывают в стабильном состоянии, где-то уже раздуваются в красные гиганты, а где-то, как здесь, завершили свой эволюционный путь и оставили после себя планетарную туманность с белым карликом.

И вот, объединяя такие "кадры", полученные из разных уголков Млечного Пути, мы фактически воссоздаем хронологию событий и понимаем, какое будущее ждет наше Солнце. Пока оно находится на главной последовательности, каждый миллиард лет его светимость будет увеличиваться примерно на 10%. Уже при таком росте Земля со временем станет непригодной для жизни*, хотя простейшие организмы, скрывающиеся глубоко под поверхностью, будут продолжать существовать еще несколько миллиардов лет.

*Эволюция Солнца приведет к сильному повышению температуры на Земле, испарению всех водоемов, включая Мировой океан, и последующему росту температуры из-за усиления парникового эффекта. Земля станет подобием Венеры.

Затем, когда запасы водорода в светиле начнут заканчиваться, ядро сожмется и разогреется еще сильнее, а внешние слои звезды начнут раздуваться — Солнце перейдет в фазу красного гиганта примерно через 5–6 миллиардов лет. Это приведет к поглощению Меркурия и Венеры, хотя Земля в физическом плане может уцелеть. Затем Солнце сбросит оставшиеся оболочки, а излучение со стороны ядра ионизирует выброшенный газ, заставив его ярко светиться. Примерно через 10–50 тысяч лет окружающее облако газа станет слишком разреженным и перестанет быть видимым. И тогда на месте Солнца останется лишь медленно остывающий белый карлик.

Скопление Комы: тысячи галактик в одном кадре

Перед вами грандиозное скопление галактик в созвездии Волосы Вероники (скопление Комы) — один из самых плотных и массивных галактических "мегаполисов" в ближайшей Вселенной. Практически каждый объект на изображении ниже — отдельная галактика.

Скопление Комы — это тысячи галактик, каждая из которых по размеру сопоставима с нашим Млечным Путем и содержит миллиарды звезд. Межгалактическое пространство заполнено разреженным горячим газом и невидимой массой (темной материей), которая удерживает элементы этой системы в едином гравитационном поле.

Насколько далеко и насколько велико

Скопление Комы находится на расстоянии около 320 миллионов световых лет от Земли. Его размеры настолько велики, что от одного края до другого — не "несколько галактик", а более 20 миллионов световых лет. Для сравнения: диаметр Млечного Пути "всего" около 100 000 световых лет. Скопление Комы — одно из крупнейших и массивнейших скоплений галактик в ближайшей Вселенной.

Важно понимать, что вы смотрите не на "россыпь галактик", а на огромную систему, где каждый объект постоянно испытывает влияние соседей.

Центральная эволюция

Большинство галактик внутри скопления — эллиптические и линзовидные, тогда как в его внешних областях чаще встречаются спиральные, как наш Млечный Путь. Это различие объясняется влиянием среды: частые гравитационные взаимодействия, столкновения и слияния, происходящие преимущественно во внутренних регионах, со временем меняют структуру галактик.

Например, когда сливаются две спиральные галактики, то на выходе получается более массивная эллиптическая.Горячий газ внутри скопления способен "выдувать" или "срывать" холодный газ из галактик, постепенно лишая их ключевого ресурса, необходимого для зарождения новых светил. Без тесного взаимодействия с соседями, часто приводящего к взаимным вспышкам звездообразования, такие галактики медленно "угасают".В изоляции галактика может долго оставаться спиральной. Но в скоплении, несмотря на жесткие условия, ее эволюция идет быстрее, а значит, и шансы на "выживание" в океане мироздания становятся выше.Интересно, что Млечный Путь — "угасающая" галактика, поскольку интенсивность звездообразования в ней постепенно снижается. Однако в далеком будущем возможное сближение с галактикой Андромеды может привести к "перезагрузке" — хотя само столкновение теперь не считается неизбежным.

Пояснение про "практически каждый объект"

Изображение скопления Комы было получено изнутри Млечного Пути, поэтому в кадр попали и звезды нашей Галактики, расположенные между Солнечной системой и наблюдаемым скоплением.

Эйнштейн и черные дыры

Общая теория относительности, сформулированная Альбертом Эйнштейном в 1915 году, предсказывала существование объектов, способных искривлять геометрию пространства-времени настолько, что ничто, упавшее в эту область, не способно вырваться наружу. Однако сам Эйнштейн скептически относился к этой идее, считая, что столь аномальные объекты просто не должны существовать в нашей реальности. Он называл их математическим курьезом, артефактом теории, но никак не физическими объектами.

В 1939 году он даже опубликовал статью, в которой пытался доказать, что "черные дыры" не могут сформироваться во Вселенной. Для Эйнштейна эти гипотетические объекты были слишком экстремальными, слишком... абсурдными.

Но Вселенная оказалась смелее физика. В 1964 году рентгеновский телескоп, направленный в сторону созвездия Лебедя, выявил крайне мощный источник излучения неизвестной природы. Нечто, удаленное примерно на 7 000 световых лет от нас, получило название Лебедь X-1 (Cyg X-1).

Через шесть лет астрономы установили, что имеют дело с двойной системой, где видимая голубая сверхгигантская переменная звезда вращается вокруг невидимого компактного, но очень массивного объекта. Масса этого объекта (примерно в 21,2 раза больше массы Солнца) оказалась слишком большой, а размер при этом слишком малым, чтобы его можно было классифицировать как какую-либо "нормальную" звезду или любой другой вероятный объект, кроме черной дыры.

К 1990 году накопленный объем данных позволил ученым заключить, что Cyg X-1 — черная дыра. Теория перестала быть абстракцией на бумаге и превратилась в наблюдаемую реальность. Эйнштейн был прав в уравнениях — но ошибался в скепсисе.