При столкновении двух галактик сольются и их черные дыры. Вернее, одна – более мощная – втянет в себя вторую. Что будет в итоге? Настоящее космическое чудовище – воронка с фантастической гравитационной силой.
Компьютерное моделирование похожего процесса происходит именно сейчас, в 26 тысячах световых лет от Земли – это совсем недалеко по космическим меркам. Черная дыра в данный момент поглощает гигантское облако газа, из чего оно состоит – точно неизвестно, предполагается, что звезд в нем нет. Когда астрономы заметили это облако и стали за ним наблюдать, оно было в форме шара, а сегодня напоминает что-то вроде спагетти – так сильно оно растянулось под действием мощного гравитационного поля черной дыры и уже начинает разрываться. В скором времени газовое облако станет частями падать в воронку черной махины. Никто не знает наверняка, что случится потом с этим веществом, но ожидается, что в процессе падения оно будет испускать мощные потоки рентгеновских лучей.
Как проходит процесс анализа, рассказывает Николай Кардашев, академик РАН, руководитель Астрокосмического центра Физического института Академии наук: «Вот как анализируются изображения. Сама черная дыра – это темное пятно, откуда свет уже не выходит, так называемая полная тень, вокруг нее имеется яркий светящийся ободок. Красный цвет показывает радиоизлучение, которое к нам приходит. Желтая область обозначает выход наиболее сильного радиоизлучения, которое связано с тем, что магнитное поле здесь очень сильно сконцентрировано и частицы именно в этом объеме ускоряются до близких к световым скоростей, а потом они вылетают на очень большие расстояния. Этот выброс частиц уже давно хорошо наблюдается. А вот что делается там, где ускоряются частицы, – это как раз и представляет большую загадку, область для дальнейших исследований».
Каждая такая черная дыра все время втягивает то, что попадается в сети ее мощной гравитации. Одни притягивают мало вещества, другие, если пространство около них наполнено звездами – много. Поглощаемая материя, прежде чем навсегда исчезнуть, начинает интенсивно излучаться, и температура вокруг черной дыры может существенно повыситься настолько, что гравитация дает сбой и вещество галактики не тянется к черной дыре, а отталкивается от нее.
В некоторых галактиках эти сверхмассивные черные дыры проявляют себя очень опасно. Они выстреливают тонким лучом в произвольном направлении, и место, куда попадает такой луч очень жестких рентгеновских и гамма-квантов, может пострадать. Если эта массивная черная дыра произведет какое-нибудь действие – взрыв рядом с ней или мощное излучение, то оно может достигнуть Солнечной системы.
Для человечества любые движения черной дыры – промежуточной массы или даже совсем небольшой – смертельны.
Если черная дыра приблизится к Земле, ну или хотя бы к Солнечной системе, она изменит орбиты планет, это все-таки массивный объект, бывшая звезда. Земле при движении по другой орбите, дальше от Солнца, будет не очень уютно – холодно. Или, наоборот, если мы окажемся ближе к Солнцу, – слишком жарко.
Насколько это большая неприятность – оказаться Земле чуть ближе к Солнцу – понятно на примере Венеры. Но когда-то она, возможно, была похожа на нашу Землю. Их даже называют сестрами-близнецами.
Вот мнение, которое высказал Дмитрий Титов, научный координатор миссии «Венера-экспресс» Европейского агентства космических исследований: «Земля и Венера образовались в одной области Солнечной системы практически одновременно и в сходных условиях. Это означает, что фактически они получили одинаковое количество твердых и летучих материалов, таких как азот, кислород, водяной пар, самая основная компонента, двуокись углерода. Эти планеты практически одинаковы по массе и по размеру. Но дальше начинается самое интересное: эти близнецы, оказывается, имеют абсолютно разный климат».
На Венере крайне жарко и сухо. Температура достигает 480 градусов по Цельсию, это больше, чем в печке. Давление атмосферы у поверхности очень велико, в 95 раз выше, чем на Земле. Летательные аппараты приходится конструировать так, чтобы они выдерживали сокрушительную, раздавливающую силу атмосферы. В 1970 году первый космический корабль, прибывший на Венеру, смог выдержать страшную жару лишь около одного часа – этого как раз хватило, чтобы послать на Землю данные об условиях на поверхности.
Главная проблема ученых, которые с 1970-х годов работают с очень успешной программой исследования Венеры: почему эти две планеты, родившиеся одинаково, вдруг разошлись настолько далеко, что сейчас мы имеем относительный рай на Земле и полный ад на Венере?
Четыре с половиной миллиарда лет назад, когда Земля только сформировалась, она имела очень плотную атмосферу из углекислого газа, точно так же, как Венера. Но на Земле этот газ из атмосферы вымывали дожди и направляли в океаны, а на Венере из-за невыносимой жары – ни капли воды. Если когда-то в прошлом на Венере и были океаны, они очень быстро выкипели.
Будучи чуть-чуть ближе к Солнцу, Венера не смогла образовать жидкий океан. Радиационный баланс не позволил водяному пару сконденсироваться и залить полностью поверхность. У Земли это получилось, и сразу повело ее по совершенно другому пути.
Наша планета образовалась давно и как-то выживала… Почему сейчас нужно не просто беспокоиться, а детально изучать приближающуюся глобальную опасность – поглощение чужой галактикой и ее сверхмассивной черной дырой? Разве нас может что-то спасти? Почему тратятся колоссальные средства на космические программы? К примеру, разработка телескопа Гайя, который составляет карту звезд нашей Галактики, заняла 13 лет и обошлась в 740 миллионов евро. В скором времени предполагается создание телескопа, который позволит в деталях рассмотреть центральную черную дыру Млечного Пути. Сегодня такой возможности нет, и 20 обсерваторий по всему миру договорились стать частью этого проекта. Финансовая сторона не озвучивается, но можно предположить, что это огромные суммы. Этим же телескопом будут изучать гигантскую эллиптическую галактику М87, расположенную в 53 миллионах световых лет от нас. В ее центре находится намного более массивная черная дыра, в 6 миллиардов раз превосходящая Солнце. Казалось бы, какая нам разница, что происходит на этой М87 и какая там черная дыра…
Если говорить о Земле в целом, то, конечно, все угрозы нацелены на нее из космоса, потому что своими руками испортить наш земной шар довольно трудно. А масштаб космических явлений иногда такой, что планета наша кажется песчинкой.
И деться нам с нашей планеты-песчинки некуда. Мы живем без запасного варианта, Марс до сих пор лишь в планах, да и условия там для существования людей очень сомнительны. А что с другими планетами? Поиски внеземной жизни пока безрезультатны.
Вот что рассказал нам Владимир Самодуров, старший научный сотрудник Пущинской радиоастрономической обсерватории Астрокосмического центра ФИАН: «За 40–50 лет – время запуска программы «Сети» – к сожалению, не было ни одного явного открытия внеземной цивилизации или внеземного сигнала. Было два подозрительных сигнала, но пока склоняются к мысли, что это, скорее всего, сигнал земного происхождения. Дело в том, что невдалеке работают радиолокаторы и они могут давать помехи искусственной природы».
При помощи космического телескопа Кеплер в обитаемой зоне галактики удалось обнаружить несколько экзопланет – так называют внесолнечные планеты, обращающиеся вокруг других звезд. Среди них каких только нет: и планета-океан, и железная, и испаряющаяся. А у одной экзопланеты, возможно, есть и своя экзолуна. Тем не менее из тех планет, что открыты астрономами, землеподобных – единицы.
Естественно, что человек ищет там, где, как ему кажется, удобно жить ему самому. Сейчас пытаются найти землеподобные планеты около других звезд, их ищут несколько научно-исследовательских проектов.
Одна из недавно обнаруженных – Кеплер-186 F, на ней потенциально может быть жизнь. Ее размеры сопоставимы с размерами Земли, год здесь длится 130 дней. По земным меркам на Кеплере достаточно мало солнечного света: в полдень столько же, сколько за час до заката на нашей планете. Кеплер-186F слишком удалена от Земли, изучить ее вряд ли удастся имеющимися телескопами, не говоря уже о беспилотных миссиях. Но такое открытие – уже надежда на то, что рано или поздно найдется аналог Земли в составе Млечного Пути.
Во всех этих миссиях находят планеты слишком тяжелые и слишком близкие к их собственным звездам. Разрешения техники пока не хватает. В принципе, как только мы найдем какие-то землеподобные планеты, расположенные в поясе жизни около звезды, мы можем надеяться, что где-нибудь около них, может быть, есть и цивилизация.
Примкнуть к поиску внеземных цивилизаций может каждый из нас. Нашедшему инопланетян Нобелевская премия гарантирована. Стать исследователем космического пространства несложно – радиотелескоп Аресибо в Пуэрто-Рико непрерывно записывает на компьютер поток данных из Вселенной, а затем это выкладывается в общем доступе.
Кусочки этих данных можно скачать по Интернету, поставить программу на компьютер, и она будет тестировать блок сигнала на предмет его искусственности, то есть подозрительности – в том смысле, что его испустила какая-то инопланетная цивилизация.
С другой стороны, что даст нам обнаружение в нашей Галактике планеты с условиями для жизни, если несущаяся на нас Туманность Андромеды деформирует весь наш Млечный Путь, а черная дыра – махина из центра чужой галактики – возможно, поглотит нас? К тому же астрономы недавно объявили о грядущем взрыве одной массивной звезды.
Астрономы называют их «вспышками сверхновых». Одна из теорий вымирания динозавров объясняет это близким взрывом массивной звезды.
Их могли убить космические излучения и радиация, долетевшие из Вселенной до нашей планеты. К тому же взрыв звезды повлек за собой резкое похолодание на Земле, а у гигантских рептилий, как выясняется, не было теплоизоляционного покрова и они не могли впадать в зимнюю спячку. Еще есть предположение, что из-за холода у яиц динозавров возникла многослойность и малыши не смогли пробивать скорлупу-броню. Постепенно численность динозавров уменьшалась, а затем они и вовсе исчезли. Мы – люди – находимся в еще более ущемленном положении. Как на нас отразится взрыв далекой звезды? Какую опасность это несет человечеству?
Я назвал бы угрозой взрыв сверхновой звезды достаточно близкой в окрестности от Солнца, который мог бы принести значительный ущерб планете Земля. Не так давно были построены соответствующие детекторы, которые сейчас в режиме мониторов ждут таких вспышек.
В 2017 году в космосе взорвется одна из самых массивных звезд. Дело в том, что высчитан интервал между взрывами – 30 лет, а в последний раз вспышку зафиксировали в 1987 году.
Последний взрыв сверхновой в спутнике галактики, в Большом Магеллановом Облаке, произошел в 1987 году. Его можно было видеть на ночном небе невооруженным глазом. Он наблюдался несколько дней приборами самых разных диапазонов электромагнитного излучения, и от этой вспышки сверхновой впервые было отмечено нейтринное излучение.
Это была слишком далекая звезда, и катастрофа никак Земли не коснулась, но в 2017 году все может быть иначе! Самый вероятный кандидат – звезда Бетельгейзе. Ее постепенное затухание замечено на протяжении уже долгого времени, это признак того, что звезда умирает и впереди последняя стадия – взрыв.
После того как в звезде сгорают основные источники ядерного горения, она внезапно теряет силу, которая противостоит силе гравитационного сжатия. Звезда схлопывается сама в себя, при этом высвобождается огромное количество энергии. По яркости эта звезда на несколько дней становится сравнима с блеском целой галактики – ста миллиардов звезд, – и мы наблюдаем такие явления на огромных расстояниях, а это вещество с огромными скоростями распространяется в пространстве.
Самое безобидное, что может быть, – мы увидим после взрыва на небе еще одно Солнце, оно будет светить несколько лет, а затем потухнет. Так было примерно 1000 лет назад, когда взорвалась одна из огромнейших звезд. Сведения об этом находятся в древних китайских источниках. 4 июля 1054 года жители Земли увидели уникальное явление, когда в небе неожиданно возникла новая звезда, видимая даже днем. Затем новое светило стало затухать и через год совсем потерялось из вида. Такое явление и называется вспышкой сверхновой. На самом деле никакой новой звезды нет, а есть старая, которая в предсмертном состоянии стала светить в десятки тысяч раз ярче.
При этом светимость звезды превышает аналогичную характеристику всех звезд в Галактике. Подобные невероятные явления описаны в исторических хрониках. Самый известный случай – это звезда, взорвавшаяся в Крабовидной туманности порядка 1000 лет тому назад. Яркую светящуюся точку на дневном небе наблюдали китайцы, арабы, возможно, индейцы в Америке, а ночью эта звезда светила сильнее и ярче, чем Луна.
Исследователи рассматривают архаические изображения как еще одно доказательство космической катастрофы в прошлом. Два наскальных рисунка найдены в Северной Аризоне. На них – тонкий полумесяц, вероятно, молодая Луна и рядом с ней звезда необычайной яркости. Анализ показал, что сделаны рисунки в XI веке. Такая символика – редкость для американских индейцев. Они стали бы изображать только то, что их сильно поразило, а этим вполне могло быть невероятное небесное явление – вспышка сверхновой, то есть смерть звезды.
А вот как появляются звезды, как рождаются – это почти тайна для астрономов, процесс мало изучен. Но что удивительно, при этом они точно знают, как кричит звезда при рождении.
Любая звезда, как только родилась, буквально кричит в радиодиапазоне на длине волны 1,35 см. Живет звезда миллиарды лет, а кричит – несколько тысяч лет, то громче, то тише, то басовитее, то писклявее. Из месяца в месяц этот сигнал меняется, и на этой основе мы можем анализировать, что происходит.
Не так давно ученым удалось обнаружить уникальные галактики маленького размера – настоящие карлики, а из-за отсутствия звезд – очень тусклые. Открытие породило множество вопросов, ответы на которые ученые пытаются найти в том числе и при помощи телескопа Хаббл. Куда делись звезды из этих галактик? Или их всегда было так мало?
Установлено, что процесс формирования звезд в этих бледных сейчас галактиках начался более 13 миллиардов лет назад, но затем почему-то резко прекратился. Выдвигается немало версий, самая вероятная: именно крошечная масса галактик – по меркам космоса – сделала их уязвимыми для ультрафиолетового излучения. Его поток лишил карликов запасов газа, и они не смогли формировать новые звезды.
Астрономы называют такие галактики призраками, они совсем неприметны в космическом пространстве. Большая удача, что их, почти беззвездных, удалось обнаружить. Ведь звезды в основном и подают сигналы радиоастрономам.
Вид Хаббла с борта космического корабля «Атлантис»
Иногда сигнала нет вовсе и на экране у нас просто шумовая дорожка. Иногда появляются сильные сигналы, например, при наблюдении области звездообразования – несколько горбов на графике, и каждый отвечает за свое пятно радиоизлучения. Это какая-то вращающаяся область вокруг молодой звезды – вихри или молодые протопланеты. Мы пытаемся выяснить, как они рождаются и как они изменяются буквально на наших глазах.
Астрономам хорошо известно, как живет и умирает звезда. Карлики с массой в половину солнечной должны жить почти 100 миллиардов лет – это намного больше нынешнего возраста Вселенной. Если звезды, как Солнце, живут около 10 миллиардов лет, то гиганты, которые в 10 раз массивнее, полностью сгорают всего за 25 миллионов лет. Чем звезда массивнее, тем ярче светит и быстрее сжигается.
Такое энергетически мощное событие происходит достаточно безобидно для нас, потому что оно разворачивается очень далеко: можно лишь видеть свечение на ночном небе. Но если взорвется одна из звезд в ближайшей окрестности Солнца, то это может быть катастрофическим явлением – атмосфера будет снесена, а планета сгорит.
Бетельгейзе – ближайшая к нам из сверхмассивных звезд, остальные 8 красных гигантов всей Вселенной расположились гораздо дальше. Она настолько огромна, что если поместить ее в центр Солнечной системы, то звезда достигла бы орбиты Марса или даже Юпитера.
Бетельгейзе очень хорошо видна летом на ночном небе, а зимой – на вечернем. Это одна из ярких звезд созвездия Ориона, сверхкрасный гигант, который находится в завершающей стадии своей жизни, когда он вот-вот взорвется. Но точность этого взрыва предсказать невозможно.
Бетельгейзе уменьшается в размерах. Последние десять лет астрономы очень внимательно наблюдают за опасной звездой, и расчеты показывают, что ее диаметр за этот период сократился на 15 процентов. Это очень быстрые темпы. Красный – предсмертный – цвет Бетельгейзе легко заметен невооруженным глазом. Непосредственно перед самим взрывом звезда станет похожей на раскаленный металл.
В Астрокосмическом центре Физического института Академии наук в рамках международного проекта «Радиоастрон» готовятся отследить, в какую сторону станет выбрасывать опасные вещества взорвавшаяся звезда.
По мнению Николая Кардашева, академика РАН, руководителя Астрокосмического центра Физического института Академии наук, «в других галактиках, и очень редко в нашей, происходят так называемые гамма-взрывы. Изучить возможность существования таких объектов – очень важно. Поэтому у нас в плане тоже есть такое направление исследования: если в наземных обсерваториях будет обнаружен взрыв, то мы наведем «Радиоастрон» и посмотрим, в какую сторону выбрасывается вещество этого взрыва, и будем исследовать физику такого явления».