тестовый баннер под заглавное изображение
О том, как шло развитие научной мысли, каких рубежей достигла современная астрофизика, изучая дальний космос, в преддверии Дня космонавтики мы поговорили с известным радиоастрономом, доктором физико-математических наук, профессором, экс-директором Пущинской радиоастрономической обсерватории им. В.В.Виткевича (ПРАО АКЦ ФИАН) Рустамом Дагкесаманским.
— Рустам Давудович, скажите, что нового узнали ученые о Вселенной за последние годы?
— За последнюю, так скажем, сотню лет наше представление о Вселенной радикально изменилось. В начале прошлого века доминировало представление об окружающем нас мире как однородном, то есть одинаковом во всех направлениях, безграничном и бесконечном.
— Безграничный и бесконечный — это не одно и то же?
— Это разные понятия, к примеру, если мы рассуждаем о поверхности сферы. Если бы наша Вселенная выглядела как поверхность сферы — мы могли бы двигаться в любом направлении и не встречать никакой границы. А площадь этой поверхности все равно была бы завершенной, то есть конечной. Вот в начале XX века все считали, что мир безграничен и бесконечен, как, впрочем, и сейчас считают. Но было еще одно определение: мир, ко всему прочему, считался стационарным, то есть имеющим неизменную плотность вещества. Все это называлось абсолютным космологическим принципом, и его придерживалось подавляющее большинство специалистов, которые работали в области космологии и астрофизики.
Исходя из принятого всеми принципа стационарности Вселенной, Альберт Эйнштейн в 1916–1917 годах вынужден был добавить в свои уравнения общей теории относительности некоторый член, которого сначала в этих уравнениях не было. Добавить для того, чтобы обеспечить принцип стационарности нашего мира. Но, как потом выяснилось, делал он это напрасно, потому что стационарности во Вселенной нет.
Вселенная Фридмана
Пошатнул устоявшийся абсолютный космологический принцип наш советский ученый Александр Алексеевич Фридман, метеоролог, который был в начале XX века директором Аэрологической обсерватории Санкт-Петербурга. Он даже не был астрономом, но зато был хорошим математиком. И вот, увлеченный общей теорией относительности, он пришел к выводу, что того самого лямбда-члена, который Эйнштейн ввел для обеспечения теории стационарности, нет необходимости вводить, что достаточно изящные решения могут быть и нестационарными. В 1922 году Александр Фридман публикует научную статью, в которой доказывает, что Вселенная не стационарна, то есть может, условно говоря, уплотняться и растягиваться.
— Многие, наверное, были возмущены таким выводом?
— Да, многие не хотели признавать этого факта, отходить от абсолютного космологического принципа. Однако именно человек со стороны, не перегруженный догматическим правилом доминирования этого принципа, взял и подвинул его с пьедестала. Он стал разработчиком первой нестационарной модели Вселенной, которая получила название Вселенная Фридмана.
— А что Эйнштейн?
— Эйнштейну самому не нравились уравнения с лямбда-переменной, но он полгода спорил с нашим ученым, считая, что его работа ошибочна. Потом, после переписки с Фридманом, он все-таки признал, что наш математик оказался прав, Эйнштейн открыто об этом заявил. Так мысль о том, что Вселенная может быть расширяющейся или сжимающейся, была доказана математически.
— То есть признание пришло к Фридману не сразу.
— Да. Он, кстати, вскоре после признания его модели умер. Это случилось в 1924 году, он только успел съездить в свадебное путешествие в Крым. Там он заразился брюшным тифом, по предположению самого Александра Алексеевича — съев немытую грушу, купленную на одной из железнодорожных станций по пути из Крыма в Ленинград.
Галактики Хаббла
— Когда же было экспериментально доказано, что Вселенная не стационарна?
— В 1929 году это сделал при помощи обычного телескопа американский астроном Эдвин Хаббл. Он показал, что более далекие галактики удаляются от нашей с большими скоростями, чем более близко расположенные.
Доказательства эти всех ошеломили. Получалось так, что мы находимся в какой-то особой точке мира, в его центре, и от нас налево, направо, вверх и вниз разбегаются все галактики.
— А как оказалось на самом деле?
— Данные об удаляющихся галактиках подтвердились, но то, что мы находимся в какой-то центральной точке, вокруг которой происходит этот процесс, — нет. Процесс расширения нашей Вселенной так устроен, что всем, из любой точки, кажется, будто другие галактики от них «убегают». В модели Вселенной Фридмана, кстати, это возникает вполне естественно.
— А почему же происходит расширение Вселенной?
— После того как ученые приняли (далеко не сразу) то, что она не стационарна, возникла гипотеза о Большом взрыве: если есть что-то разлетающееся во все стороны пространства, значит, откуда-то все это должно было когда-то вылететь с большим ускорением. И основу этой гипотезе, получается, тоже заложил наш Александр Фридман, с него все началось.
Впоследствии, с началом наблюдений за Вселенной при помощи радиотелескопов, теория о расширяющейся Вселенной подтвердилась на все сто процентов, мы впервые открыли очень далекие ее области.
Куда расширяется мир?
— Сколько лет Вселенной, известно?
— Примерно 14,8 миллиарда лет. Именно в такое прошлое может «дотягиваться» глаз наших радиотелескопов (точнее, они могут улавливать свет, идущий к нам такое количество лет). Таким образом, почти 15 миллиардов лет назад, по мнению ученых, началось расширение Вселенной, то есть, условно, произошел Большой взрыв. Хотя на самом деле никто не может точно сказать, что происходило во Вселенной на самых ранних стадиях эволюции.
— Какой могла быть плотность нашей Вселенной 15 миллиардов лет назад?
— Даже спустя 1–2 тысячи лет после Большого взрыва плотность ее материи должна была быть настолько большой, что это не укладывается ни в какие современные теории. Когда задумываешься над этим, понимаешь, что тут могут нарушаться все закономерности, которыми мы сейчас оперируем.
Отдельные древние объекты мы наблюдаем спустя первый миллион лет после Большого взрыва, а о более ранних свидетельствует некий микроволновый фон (фон коротковолнового, или реликтового, излучения).
— Слышала, что раньше существовало мнение о том, что Вселенная через какое-то время перестанет расширяться, и начнется ее схлопывание. Видели ли ученые к этому какие-то предпосылки?
— Теория такая была, но в 90-е годы XX века инструментальные наблюдения показали, что Вселенная не только не схлопывается, но расширяется с небольшим ускорением.
— То есть теоретически когда-то, может, через миллиарды лет, Вселенная еще может остановиться и начать сжиматься?
— Теоретически да. Пока нет ничего, что могло бы эту гипотезу опровергнуть или подтвердить.
— А что вы скажете на это: последние годы, как говорят многие астрономы, к нам приближается галактика Андромеды и через каких-нибудь пару миллиардов лет должна с нами столкнуться. Как это увязать с тем, что все разлетается вверх, вниз и в стороны?
— Тот факт, что Вселенная расширяется, не означает, то все ее галактики должны отдаляться от нас. У них есть случайные скорости, свои направления — так что случайные пересечения галактик в пространстве не противоречат общей теории расширения. В больших масштабах Вселенная только расширяется.
— То, что наша Вселенная не стационарна, мы поняли. А что насчет бесконечности и безграничности? Их как объясняют?
— Что касается этих характеристик — пока мы не доказали наличия границ и конечности пространства, мы не можем отвергать этих постулатов. Значит, измерения мы ведем в бесконечной, безграничной, не стационарной и не центричной Вселенной.
Черные дыры
— А вот что касается отдельно взятых галактик, они как раз центричны: в центре у многих из них имеется ядро, то есть сверхмассивная черная дыра. Что же это за загадочные объекты?
— Черная дыра по определению — это объект пространства с очень большой плотностью вещества. В черной дыре сосредоточена масса от нескольких миллионов до миллиарда звезд! Плотность ее такова, что она только притягивает к себе массивные объекты, ничего не выпуская из себя.
— Не похоже ли это на то самое нереальное сжатие материи, о котором вы говорили в связи с рассуждением о плотности материи Вселенной перед Большим взрывом?
— Похоже. Мало того, есть гипотеза у теоретиков, что черная дыра как накопитель плотности вещества с другой своей стороны является началом отсчета новой Вселенной, другого Большого взрыва, выпускающего на волю всю накопленную материю. Об этом говорит предположение о множественных вселенных, но оно пока ничем не подтверждается.
— Черная дыра — это сфера?
— Сфера.
— Как она образуется?
— При взрывах, подобных взрывам сверхновых звезд.
— А как погибают черные дыры?
— Об этом нет никаких данных. Никто в мире не наблюдал развала или исчезновения черной дыры.
— Можно предположить, что наша Вселенная 15 миллиардов лет назад была черной дырой?
— Теоретически предположить можно (улыбается).
Кто подает сигналы из глубин Вселенной?
— Теперь хотелось бы поговорить о радиоисточниках, которые передают нам на Землю периодические сигналы из Вселенной. Что это такое?
— Практически все они отождествляются с нейтронными звездами. Нейтронные звезды (или пульсары) — тоже результат гибели звезды, но если огромные звезды превращаются в черные дыры, то звезды меньшей массы — в нейтронные звезды. Масса такой нейтронной звезды может быть всего-навсего 1,4 массы нашего Солнца.
— И как же она посылает нам периодические сигналы?
— Это небесное тело диаметром около 10–15 километров вращается с огромной скоростью вокруг своей оси и излучает в направлении северного и южного магнитных полюсов. Периодичность определяется скоростью вращения звезды.
— Слышала, что когда в 1967 году англичане первыми зафиксировали такой периодический сигнал, они приняли его за сигнал инопланетного разума.
— Да, это так и было. На электромагнитные всплески, которые повторялись почти раз в секунду, обратила внимание аспирантка Кембриджского университета Джоселин Белл. Когда она сообщила об этом своему руководителю Энтони Хьюису, он ей сначала не поверил. Но когда проверили диаграммы сигнала в следующий раз, он повторился. Вот тогда они, по их собственным признаниям, и решили, что это могут быть сигналы только от «зеленых человечков». Но поскольку заявить сразу всему миру об этом они не решились, дальнейшие наблюдения были засекречены примерно на год. За этот год они стали обращать внимание, нет ли подобных сигналов от других источников, и обнаружили еще четыре пульсара в самых разных направлениях.
— Пульсары находятся в нашей галактике?
— В других тоже открывают, но очень редко. Приходящее от них излучение гораздо слабее, чем от более близких нейтронных звезд.
— Итак, в 1968 году весь мир узнал, что существуют объекты, которые «посылают» на Землю периодические сигналы. Все, наверное, сразу бросились проверять их?
— Конечно, в нашей обсерватории мы вскоре нашли тот самый первый пульсар. Потом были найдены другие.
— Сколько всего найдено таких пульсаров на сегодняшний день?
— Около трех тысяч, из них несколько десятков открыты в нашей, Пущинской обсерватории.
— Не так давно было сделано фото черной дыры в центре нашего Млечного Пути. А фото нейтронной звезды есть?
— Нет, пульсары не излучают в видимом диапазоне. Да и черная дыра не излучала бы, если бы у нее не было так называемого светящегося аккреционного диска, обрамляющего горизонт событий. Этот диск — свидетельство «пожирания» черной дырой какого-нибудь космического тела — звезды или планеты.
— Что такое квазары?
— Квазары — это самые яркие радиоисточники во Вселенной, галактики. Их яркость зависит от массы их ядер, то есть сверхмассивных активных черных дыр.
— Число открытий пульсаров и квазаров со временем растет?
— Да, их число только увеличивается.
— А за счет чего? Вселенная же расширяется, значит, по логике, мы должны видеть меньше объектов…
— По мере увеличения чувствительности инструментов. И потом Вселенная расширяется довольно медленно.
— Рустам Давудович, ваш коллега, экс-руководитель Астрокосмического центра ФИАН Николай Семенович Кардашов говорил о том, что в космосе вполне можно найти жизнь. Вы с ним согласны?
— Исходя из философских рассуждений, если мы являемся только частью большой Вселенной, не исключено, что жизнь, подобная нашей, есть еще где-нибудь.
Источник: mk.ru
