Во Вселенной ничего нового пока не произошло, однако знания ученых пополняются, что по­зволяет взглянуть на уже известные вещи под новым углом.  Астрофизик, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института ядерных исследований РАН и Астрокосмического центра Физического института Академии наук Борис Штерн в Парке науки ННГУ рассказал о последних достижениях в космологии и о шансах человека «выбраться» за пределы Солнечной системы.

Энергетический выброс.

В прошлом году 9 октября произошел фантастически яркий гамма-всплеск. Он длился более пяти минут. Он был ярче предыдущего (зафиксирован 23 марта 2007 года) в 10 раз.  Чуть позже детекторы, установленные на борту космического гамма-телескопа «Ферми», и российский гамма-спектрометр «Конус» подтвердили данное событие.

Гамма-всплески – масштабный космический выброс энергии гамма-излучения электромагнитного спектра. Открыты они были в 1967 году. Тогда американцы ожидали, что СССР будет проводить в космосе испытания ядерного оружия. Для того, чтобы зафиксировать это, были запущены военные спутники, которые «ловили» жесткий рентген. Никаких испытаний Советский Союз не проводил, однако спутникам удалось зафиксировать нечто интересное – засечь рентгеновские всплески из далекого космоса. Их фиксировали в течение секунд, и это был довольно мощный рентген. 

Затем их начали искать специально – запустили целую сеть спутников, которые летали с другими целями, но у них были детекторы мягкого и жесткого рентгена на борту. Это позволило увидеть, что есть короткие и длинные гамма-всплески, и понять, что приходят они из разных мест. Длинные гамма-всплески были равномерно распределены по небу, и чем дольше их наблюдали, тем равномернее было их распределение. Это означало, что излучение приходит не из галактики, так как галактика плоская, оно исходит из Вселенной. Гамма-всплеск – масштабный космический выброс энергии, следовательно, гамма-всплески находятся на огромных космологических расстояниях. В 1997 году итальянский спутник Beppo-SAX успел навестись на всплеск рентгеновским телескопом.  По его наводке наземные оптические телескопы нашли оптическое послесвечение, что подтвердило, что всплески приходят с расстояния в миллиарды световых лет.  

Всплеск гигантской силы.

Гамма-всплеск напоминает луч прожектора или его можно описать, как направленный взрыв. В процессе наблюдения за данным явлением с помощью обычных наземных оптических телескопов удалось увидеть, что на месте гамма-всплеска есть яркое оптическое пятно, которое относительно быстро (спустя несколько дней или недель) гаснет, а потом вновь начинает разгораться, то есть за гамма-всплеском появляется сверхновая. Это значит, что звезда взорвалась и испустила луч, который попал на Землю, а дальше испускается расширяющаяся оболочка, результат взрыва. 

Блестящий теоретик по магнитогидродинамике Стэн Вусли предложил механизм коллапса ядра массивной звезды через образование тяжелого диска. Представьте, старая массивная выгоревшая звезда, ее оболочка разлетелась в виде звездного ветра, осталась гелиевая оболочка – шар гигантского размера, который в какой-то момент начинает проваливаться в себя. Но быстро это произойти не может, так как он вращается, кроме того у каждой звезды есть свое магнитное поле, которое мешает быстро сколлапсировать, то есть провалиться в себя и стать черной дырой.  Есть промежуточная стадия – коллапсирующее ядро превращается в быстровращающийся диск, который по плотности аналогичен нейтронной звезде. Этот диск «наматывает» на себя магнитное поле, которое есть вокруг. И в какой-то момент выстреливает струя. Луч, который испускает звезда называется джет (с английского «поток»).  Диск генерирует джет, который за секунду пробивает толщу звезды и «прожигает» огромное количество километров.  

Даже есть версия, что именно гамма-всплеск убил когда-то динозавров. По словам, Бориса Штерна, это маловероятно. Хотя гамма-всплески, действительно, имеют огромную силу. Если бы гамма-всплеск попал джетом на нас, то это было бы эквивалентно взрыву 20 килотонн на каждом гектаре неба. Одно полушарие Земли точно было бы истреблено. Однако вероятность, что это случится всего 10 в минус 17 степени в год, или одна стомиллионная за время существования нашей планеты. 

С чем был связан суперяркий гамма-всплеск 9 октября 2022 года? Ученые склоняются к тому, что были выпущены два независимых джета. То есть шар выстрелил дважды сначала слабо, потом мощно.

Ученые пока примерно представляют механизм гамма-всплеска и не понимают многих деталей. Представьте себе, что инопланетяне отправили рентгеновский спутник на орбиту вокруг Земли и видят короткие вспышки рентгеновского излучения. Смогут ли они по ним восстановить картину земных гроз? Да, можно догадаться, что дело в атмосферном электричестве, попробовать теоретически представить механизм гроз, но вряд ли эти инопланетяне смогли восстановить «картинку» – то, как гремит гром, сверкает молния.

Длинные гравитационные волны.

Еще одно совсем свежее открытие связано с гравитационными волнами. Напомним, гравитационные волны происходят от слияния звездных черных дыр. Их впервые зафиксировали  в 2015 году, а идею об их существовании выдвинули советские физики Михаил Герценштейн и Владислав Пустовойт еще в 1962 году.  В результате эксперимента на лазерном интерферометре LIGO, в котором участвовали ученые разных стран, в том числе и физики нижегородского Института прикладной физики РАН, наличие гравитационных волн семь лет назад было подтверждено. 

Однако недавно была обнаружена гравитационная волна от слияния двух черных дыр, равных 90 и 60 массам Солнца. Такие черные дыры от звезд не рождаются. Видимо, это уже слившиеся черные дыры, образованные повторным слиянием. Эти процессы происходят в самых внутренних областях галактик. Ученым удалось наблюдать слияние двух нейтронных звезд. 

28 июня 2023 года одновременно было опубликовано несколько научных статей четырьмя исследовательскими группами, посвященные открытию длинных (наногерцовых) гравитационных волн в виде хаотического фона (бесконечная рябь).  Для их обнаружения была использована методика, которая называется «Тайминг миллисекундных пульсаров». Метод придумал советский и российский астрофизик Михаил Сажин в 1978 году. К сожалению, он умер в апреле этого года чуть-чуть до признания своего метода.  

Пока не очень понятно, что может генерировать такие длинные гравитационные волны. Есть предположение, что это темная материя, но большинство ученых считает, что их источник – это сверхмассивные черные дыры. 

Вопросы дилетанта.

- Состоится ли когда-нибудь межзвездный перелет и какова должна быть его цель? 

– Человек во плоти никогда не сможет отправиться в межзвездный полет, – считает Борис Штерн. – Лететь нужно в зону обитаемости для того, чтобы распространить жизнь, чтобы она появилась на других планетах. 

Если это удастся сделать, то жизнь будет неубиваемой. Потенциально подходящие планеты находятся на расстоянии 15-30 световых лет. В этом диапазоне есть большая вероятность того, что можно встретить что-то похожее на Землю. Нужна планета, на которой есть вода, атмосфера. Там может не быть кислорода, почвы, но это дело поправимое. Полет займет тысячу лет. Выдержать такое смогут только замороженные эмбрионы. Но эмбрион один не полетит, нужен очень развитый искусственный интеллект. Сначала надо отправлять сине-зеленые водоросли, потом растения, которые выделяют кислород, потом личинки насекомых, которые дают пищу для более развитых животных, потом уже лягушек, рыб и так далее. Можно отправить сразу все, но оживлять последовательно. Главное, чтобы искусственный интеллект с этим справился. Конечно, нужно еще решить вопрос, как преодолеть такое огромное расстояние… Помимо технических проблем, есть проблема гуманитарная – увы, никто не готов инвестировать в то, что может произойти через тысячу лет. Для межзвездного перелета человек должен измениться, стать более альтруистичным. В среднем человек стал менее агрессивным, то есть изменения происходят. 

- Есть ли внеземная жизнь в галактике? 

– Полемика по этому поводу продолжается. Знаменитейший биолог Евгений Кунин пишет: «Вероятность спонтанной сборки саморегулирующейся РНК 10 в минус тысячной степени. Мы одни в пределах горизонта». 

Профессор МГУ Армен Мулкиджанян, выдвинувший теорию, что жизнь зародилась в гидротермальных источниках, считает, что даже в случае существования жизни на других планетах, она «застряла» на начальной стадии.  

Записала Александра Махлина.