Жизнь во Вселенной - рутинное дело: в ближайшие 50 лет она будет обнаружена инструментально
Академик РАН, астрофизик, научный руководитель Специальной астрофизической обсерватории Юрий Балега на радиостанции "Комсомольская правда"
Фото: Иван МАКЕЕВ. Перейти в Фотобанк КП
Зачем ученые ищут экзопланеты? Какую практическую пользу приносят людям наблюдения за далеким космосом? Если жизнь во Вселенной рядовое явление, почему не встречаем братьев по разуму?
Эти и другие темы в программе «Время науки» на Радио “Комсомольская правда” (97,2 FM) обсуждали:
- радиожурналист Мария Баченина,
- академик РАН Александр Сергеев, научный руководитель Национального центра физики и математики (НЦФМ),
- их гость – Юрий Балега, академик РАН, астрофизик, доктор физико-математических наук, научный руководитель Специальной астрофизической обсерватории.
ПОЧЕМУ В ТЕЛЕСКОП УЖЕ НИКТО НЕ СМОТРИТ?
Мария Баченина:
- Юрий Юрьевич, объясните, как ученые наблюдают за Вселенной? Мы с детства знаем, что такое телескоп: это подзорная труба, которая зрительно приближает объект. Но кажется, сейчас ученые глазом никуда уже не смотрят, современные телескопы используют рентгеновское излучение, инфракрасные волны и тому подобные диковинные штуки. И ученые изучают какие-то линии излучения или поглощения, какие-то полосочки спектра, циферки на экране…
Юрий Балега:
- Астрономия, как древняя наука началась с того, что человек просто невооруженным глазом смотрел на небо. При этом наблюдая объекты он сочинял всякие легенды, строил картинки созвездий, представляя, что это какие-то божественные объекты. Но постепенно начал технически вооружаться. Галилей взял голландскую подзорную трубу, голландцы были большие мастера, делали прекрасную оптику, умели полировать линзы. И Галилей в начале XVII века увидел, что вокруг Юпитера вращаются спутники.
Почему сейчас оптические телескопы не в ходу? Большинство людей думают, что телескоп нужен для того, чтобы увеличивать изображение. Я увеличу и увижу мелкие детали. Но беда в том, что мы смотрим на звездные объекты со дна Мирового воздушного океана. Над нами многокилометровый слой воздуха, в нем происходят турбулентности, возникают тепловые неоднородности, которые дают неоднородности показателей преломления. И когда плоская волна из космоса - фронт далекого объекта - проходит сквозь этот океан, картинка оказывается искажена непрерывно перемешиваемой рябью. И мы не можем увеличивать изображение многократно, потому что оно размывается. Я вам приведу простой пример: допустим вы на Луне хотите разглядеть какие-то детали. Изображения, которое вы увидите в маленькую трубочку Галилея и в огромный шестиметровый телескоп - они будут одинаковые. Потому что мешает атмосфера - именно она определяет разрешающую способность.
ОТКУДА МЫ УЗНАЛИ, ЧТО ГАЛАКТИКА РАСШИРЯЕТСЯ
Мария Баченина:
- А в каком веке закончилась эпоха визуальных наблюдений?
Юрий Балега:
- В начале ХХ века уже перестали смотреть глазом. Сейчас в основном используют камеры, где стоят ПЗС-матрицы (сокращение от «прибор с зарядовой связью») - маленькие кремневые пластиночки из светочувствительных фотодиодов, которые дают оцифрованные изображения.
На телескопах работают различного рода детекторы – одни чувствуют инфракрасный диапазон, то есть тепло, другие - ультрафиолет, жесткое рентгеновское излучение или гамма-диапазон. И конечно, большинство физической информации астрономы получают не из картинки. Хотя рассматривать картинки того же “Хаббла” приятно и интересно. Но нам важно получить спектр, когда изображение объекта растягивается в полосочку ярких цветов, потому что в этом спектре есть паспорт химических элементов. По этим полоскам мы узнаем температуру, разнообразие химических элементов, скорость вращения. Можем даже определить расстояние до этого объекта благодаря тому, что спектр смещается в красную часть, когда объект двигается, уходя от нас. А если приближается к нам, то спектр перемещается в голубую часть.
Александр Сергеев:
- Это очень важный момент, потому что по этому спектральному смещению мы можем сделать вывод о расширении Галактики. Юрий Юрьевич, вы один из ученых, который активно участвовал в работе по поиску первых российских экзопланет. Это добавило что-то существенное к нашему пониманию Вселенной? По-прежнему есть надежда, что именно на экзопланетах мы увидим следы других цивилизаций или какой-то другой жизни?
Юрий Балега:
- По-прежнему главный вопрос: есть ли жизнь на других планетах? Первую экзопланету документально обнаружил мой друг Мишель Майор со своей командой в 1995 году. И получил Нобелевскую премию за это открытие. Это планета называется 51 Пегаса b, она представляет собой горячий Юпитер, который очень близко вращается вокруг материнской звезды, с периодом несколько десятков дней. И очень сильно ее дергает. Собственно, по дерганию этой звезды - 51 Пегаса, он понял, что вокруг нее что-то вращается. На сегодняшний день астрономам известно около 8 тысяч экзопланет у 5 тысяч звезд. И есть еще более 10 тысяч кандидатов. Среди них большинство - это газовые гиганты, такие, как Юпитер, или даже больше - эдакие неудавшиеся звезды.
Александр Сергеев:
- Их просто обнаружить проще.
Юрий Балега:
- Да, конечно, потому что они массивные, хотя плотность у них очень маленькая. У большинства плотность в диапазоне 0,2 грамма на кубический сантиметр и меньше.
Ведущие программы "Время науки" Александр Сергеев и Мария Баченина и академик РАН, астрофизик, научный руководитель Специальной астрофизической обсерватории Юрий Балега
Фото: Иван МАКЕЕВ. Перейти в Фотобанк КП
ЧТО МЫ ИЩЕМ НА ЭКЗОПЛАНЕТАХ
Александр Сергеев:
- А потом включается ваша спектрометрия, и вы по спектрам смотрите, что там за химический состав? И есть ли признаки жизни?
Юрий Балега:
- У этих газовых гигантов признаков жизни нет.
Александр Сергеев:
- Может быть, мы не то ищем?
Юрий Балега:
- Мы ищем жизнь подобную земной, потому что другой не знаем. Поэтому даже в фантастических фильмах инопланетяне так или иначе похожи на нас, как две капли воды. Да, они могут быть зеленого цвета, с другими ушами, глазами, как блюдца, но принципиальная схема - та же. Поскольку другую жизнь мы себе не представляем, то ищем плотные каменные планеты небольшого размера, где есть кислород, вода и те же температурные условия. Таких планет с плотностью, как и у нас- порядка 5,5 грамм на кубический сантиметр, найдено уже очень много, где-то десятки.
Мария Баченина:
- Мы ведем поиск экзопланет, чтобы найти там жизнь?
Юрий Балега:
- В том числе. А еще для того, чтобы понять, уникальна ли наша система. Ведь мы раньше не знали других планетных систем. Думали, что Солнце — это уникальная вещь, а оказалось, что это - рядовая звезда. Сейчас в нашей Галактике, примерно 500 миллиардов звезд. Я думаю, планет в десять раз больше. Из них, может быть, несколько сотен миллионов планет имеют условия, подобные Земле. Конечно, до них тяжело добраться, и нужны гигантские инструменты, прежде всего космические, чтобы это все наблюдать. Но, по-видимому, жизнь — это рутинное явление во Вселенной.
Академик РАН, астрофизик, научный руководитель Специальной астрофизической обсерватории Юрий Балега на радиостанции "Комсомольская правда"
Фото: Иван МАКЕЕВ. Перейти в Фотобанк КП
ВО ВСЕЛЕННОЙ ДЛЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЖИЗНИ СОЗДАНО ВСЕ
Мария Баченина:
- Вы серьезно? Жизнь – это рутинное явление во Вселенной?
Юрий Балега:
- Возьмем ближайшую к нам область, где рождаются молодые звезды. Это туманность Ориона - совсем рядом с нами, расстояние до нее около тысячи световых лет. В Орионе рождаются молодые звезды. Мы сейчас наблюдаем некоторые звезды, возраст которых 100 тысяч лет. Я изучаю одну такую звезду, она называется Тета-1 Ориона С, ее возраст даже меньше 100 тысяч лет. Это очень горячая звезда с массой 35 солнечных масс, двойная, сложная. Она только-только родилась, и еще не сдула с себя остатки газа, которые были в звездном облаке. И там, в этих облаках холодного газа, находятся сложнейшие химические элементы, кирпичики жизни. Там есть все - спирты, аммиаки, сахара, формальдегиды, сложнейшие молекулы, которые мы в лабораториях даже не можем вырастить. Это все кирпичики жизни. И еще огромное количество воды. Мы придерживаемся теории, которая гласит, что жизнь — это естественный эволюционный процесс усложнения материи. Если исходить из этого, то химическая эволюция переходит в живую природу.
Мария Баченина:
- А чего на этих звездах не хватает? Если кирпичики жизни есть, а пазл не складывается, то кто виноват? Строителя нет?
Юрий Балега:
- Жизнь должна быть. Большинство астрофизиков считают, что жизнь — это обычное явление во Вселенной. Другое дело, что мы бы хотели, чтобы она была синхронизирована с нами по времени с точностью до 10 лет. А это просто невероятно, понимаете?
ЦИВИЛИЗАЦИИ ВОЗНИКАЮТ И УМИРАЮТ В ОДНО МГНОВЕНИЕ ДЛЯ КОСМОСА
Александр Сергеев:
- Нет, нам не обязательно нужна разумная обезьяна, мы готовы и на Солярис - на мыслящий океан, или разум в любой другой форме. Я понимаю, что вы говорите про такую же химию, как у нас - углеродную. Но почему не может быть какой-нибудь метановой жизни?
Юрий Балега:
- В теории может быть, конечно. Почему нет?
Мария Баченина:
- Я вообще готова даже представить разумные бактерии или вирусы, либо газообразную или кремниевую форму жизни. Мыслящий песок - это просто замечательно! Но почему вы считаете, что для Вселенной жизнь – обычное дело? Мы ищем уже десятки лет, но космос пуст…
Юрий Балега:
- Есть одна проблема, которую не все понимают. Звезды типа Солнца живут 10 миллиардов лет. А жизнь цивилизации на этом временном отрезке - это маленький штришок шириной в микрон. Цивилизация появилась и исчезла. А в масштабах Вселенной это событие настолько мимолетное, что его практически невозможно заметить. И наша цивилизация также бесследно исчезнет, мы-то с вами это прекрасно понимаем.
Мария Баченина:
- Какой ужас!...
Александр Сергеев:
- Это трезвый взгляд астрофизика!
Юрий Балега:
- При этом мы хотим, чтобы наша жизнь на отрезке в 10 миллиардов лет и жизнь другой цивилизации совпали по времени, и чтобы они находились на одинаковом уровне развития, передвигались на бензиновых авто, ели бутерброды, воевали пистолетиками… Ну, это просто смешно. Хотя я осознаю, что нам сложно отказаться от антропоцентрического представления об устройстве космоса. Мы должны понимать, что жизнь во Вселенной есть. Я гарантирую, что в ближайшие 50 лет она будет обнаружена астрономами на других площадках.
Александр Сергеев:
- Может быть, мы с вами, сидя в этой студии, уже являемся субъектами наблюдения некоего разума?
Юрий Балега:
- Вполне может быть. Наше представление об окружающем мире - это отражение нашей биологической природы. Поэтому нам сложно представить разумную жизнь, например, в виде некой плесени, которая образовалась на поверхности планеты и обладает коллективным мозгом. Потому что лично у нас - разумных существ на Земле - коллективно мыслить получается плохо. Мы внутри человечества не можем решить элементарные простейшие вопросы, связанные, например, с экономикой. Мы видим Вселенную, исходя из тех наблюдательных возможностей и тех моделей, которые построили физики. Но реальная картина может быть гораздо более сложной, недоступной нашему серому веществу.
Академик РАН, астрофизик, научный руководитель Специальной астрофизической обсерватории Юрий Балега на радиостанции "Комсомольская правда"
Фото: Иван МАКЕЕВ. Перейти в Фотобанк КП
ИЗ-ЗА ЗАСВЕТКИ ГОРОДОВ ЛЮДИ УЖЕ НЕ МОГУТ РАЗГЛЯДЕТЬ МЛЕЧНЫЙ ПУТЬ
Александр Сергеев:
- Если возвратиться к наблюдательной астрономии, а каким вы видите ее будущее? Я, прежде всего, имею в виду те проблемы, которые связаны с наземными наблюдениями. Это засветка, наступление городов, по оценкам, чуть ли не 80% землян уже не могут видеть Млечный Путь! Это значит, что все наше астрономическое хозяйство придется выносить в космос, где засветка не мешает?
Юрий Балега:
- В ближайшее время наземные обсерватории будут сосуществовать с космическими. Но, конечно, будущее астрономической науки в космосе. Наземная астрономия, как наблюдательная дисциплина, уйдет. Сколько бы ни говорил выдающийся ученый современности Дональд Трамп о том, что глобального потепления нет - оно есть! Это значит, что в целом в атмосфере становится больше углекислого газа, больше водяных паров и погода портится даже в Чили, на высокогорных обсерваториях. А сейчас на Земле нет лучше места для наблюдения, чем чилийская высокогорная пустыня Атакама. Там построена огромная обсерватория ALMA - (от Atacama Large Millimeter Array) и на высоте 5 километров мы уходим от нижних слоев атмосферы, которые поглощают излучение и рассеивают его. Есть хорошие телескопы и обсерватории на вершинах вулканов на Гавайях. Сейчас в Китае, в высокогорном Тибете нашли места выше 4 километров, которые тоже подходят для наземных астрономических наблюдений. Есть хорошие места в Антарктиде, возможно, у нас в Якутии можно найти подходящие площадки, но просто из-за труднодоступности мы пока плохо это понимаем.
Но понятно, что наземные обсерватории рано или поздно уйдут в небытие. Все будут наблюдать из космоса. У нас сейчас работает в космосе потрясающий проект –астрофизическая обсерватория «Спектр-РГ» («Спектр-Рентген-Гамма»)...
Александр Сергеев:
- И сейчас в России новый проект запущен - «Спектр-РГН», где “Н” означает навигация. Это навигационная система будущего, которая ориентируется по рентгеновским пульсарам.
Юрий Балега:
- Да, это рентгеновский телескоп, который видит мир в рентгене. Это немного похоже на то, как пациентов просвечивают в рентгеновских кабинетах, но немножко другой диапазон. Это выдающийся проект, который возглавляет академик Рашид Алиевич Сюняев. Там будут потрясающие результаты: будут обнаружены тысячи, может быть, даже сотни тысяч новых объектов - квазаров, черных дыр, но самое главное, рентгеновские лучи позволят нам построить общую картину Вселенной. Не нашей Галактики, а всей Вселенной! Еще один пример – это наш 10-метровый телескоп «Миллиметрон». Его идея заложена ушедшим от нас академиком Николаем Семеновичем Кардашевым. Предполагалось, что один телескоп будет находиться в точке Лагранжа на полутора миллионах километров, а на Земле будет установлен другой телескоп-близнец. И вместе они будут изучать один и тот же объект. Благодаря этой огромной базе - расстоянию между двумя телескопами - мы получим сверхвысокое угловое разрешение и сможем увидеть структуру черных дыр.
ЧЕМ АСТРОНОМАМ НЕ НРАВИТСЯ ИЛОН МАСК
Александр Сергеев:
- В прошлом году прошла информация, что чилийская компания собирается строить мощный завод по производству водород и аммиака как раз недалеко от пустыни Атакама. С одной стороны, это вроде бы делается ради нашего зеленого будущего, для чистой энергетики, но отрицательное влияние на астрономию становится существенным.
Юрий Балега:
- Есть еще одна проблема - огромное количество космического мусора. Плюс спутники! Я недавно поехал к себе в обсерваторию, вышел вечером посмотреть на небо, и пришел в ужас: вверх поднимается цепочка ярких огней, штук двадцать. Это были запущенные Маском спутники Starlink.
Мария Баченина:
- А почему мы этого не видим?
Юрий Балега:
- В Москве звезд почти не видно. У нас пасмурная погода.
НАВИГАТОРЫ, СЕЛФИ И ЛУКИ: ЧТО ПОЛЕЗНОГО ДЛЯ ПОВСЕДНЕВНОЙ ЖИЗНИ ДАЛИ АСТРОНОМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Мария Баченина:
- Я не могу не задать этот вопрос: тайны Вселенной - это замечательно. Но сколько денег, сил и ресурсов тратится, чтобы познать то, что происходит за тысячи световых лет от Земли? Зачем оно нам надо?
Юрий Балега:
- Затем что, когда астрономия делает шаг вперед, она двигает за собой множество прикладных технологий: связь, коммуникации, навигация и так далее. Ваша машина едет по навигатору. Откуда вы берете эти координаты?
Мария Баченина:
- Со спутника.
Юрий Балега:
- А спутник к чему привязывается, как определяет свое местоположение? Он привязывается к далеким квазарам - это радиоисточники далеких ядер Галактики. А вы знаете, что ПЗС-матрица, на которую вы делаете селфи и луки вашим смартфоном, первоначально была разработана для астрономии? Я еще в СССР в 1991 году получил Государственную премию за разработку цифровых телевизионных систем на базе ПЗС-матрицы, вместе с питерскими коллегами из научного центра «Электрон» и Института телевидения. Вот вам прикладное значение астрономических исследований.
Мария Баченина:
- Юрий Юрьевич, а есть ли у вас какой-то нерешенный научный вопрос, голубая мечта в астрофизике, которую хотелось бы осуществить?
Юрий Балега:
- У меня очень много таких вопросов. Я большую часть жизни занимался физикой звезд и звездных систем. Звезды, в отличие от нашего Солнца, в основном живут парами или группами. Наше Солнце не совсем типичная для Вселенной одиночная звезда. И у меня масса вопросов, на которые пока нет ответа. Например, есть симбиотические звезды - результат симбиоза. Одна из них - красный гигант, звезда, которая уже завершает свою жизнь, и резко увеличилась в объеме. Такая судьба ждет Солнце через 4-5 миллиардов лет, оно распухнет до такого объема, что поглотит даже Землю - орбита нашей планеты будет внутри Солнца. А в симбиотических системах рядом с красным гигантом возникает белый карлик. Это ядро, оставшееся после смерти звезды. СН Лебедя - это как раз такая симбиотическая система. Очень загадочная. Почему-то этот крохотный белый карлик (у него поверхность маленькая, размером с нашу планетку), съедает вещество с поверхности распухшей остывшей звезды, вещество падает на поверхность этого диска и светится. Причем этот белый карлик светится ярче, чем гигантская, в миллионы раз большая, звезда. При этом они довольно далеко друг от друга. За счет чего может возникнуть такой поток вещества? Загадка.
Еще есть движения кратных звезд, которые не подчиняются кеплеровским законам. Законы Кеплера — это орбитальное движение. Но есть список звезд, которые движутся совершенно необычно - не по Кеплеру. Значит, там есть нечто, что мы не видим. Изучение таких звезд для меня – это вызов, и я хотел бы успеть найти ответы на эти вопросы.
СЛУШАЙТЕ ТАКЖЕ