Эксклюзив

№34 от 22 августа 2019 года

Статья

Комментарии (0)

Вселенная: от Большого взрыва до расширения

Массмедиа недавно шумели холодящей душу новостью: «Земля вскоре столкнется с таинственной планетой Нибиру!». Называли даже конкретную дату:
12 августа.

Накануне «апокалипсиса» наш корреспондент отправилась в белорусский офис Международного центра релятивистской астрофизики ICRANet Minsk, органично вписавшегося в структуру Института физики Национальной академии наук Беларуси. Здесь мы встретились с кандидатом физико-математических наук Иваном Сивцовым, знающим о современной космологии все. Первое, о чем мы поинтересовались у эксперта: так что из написанного о Нибиру правда?

Планета, которой нет?

– Нибиру – это скорее мифическая угроза. Да, в конце XIX века появилась теория, что Солнце является двойной звездой, за которой – по очень вытянутой эллиптической орбите – движется аналог Солнца: тусклая звезда Нибиру. Сейчас мы видим, что наша звезда (Солнце) не является двойной. Она – доминирующая звезда для всех объектов, находящихся от нас на расстоянии до 1 светового года. Нибиру до сих пор никто не обнаружил.

Да, не так давно были открыты новые карликовые планеты нашей системы, в том числе Эрида и другие. К карликам отнесли и известный давно Плутон. Но Нибиру не нашел никто.

– А какие космические силы (тела) угрожают Земле?

– Самая серьезная угроза – астероиды. Их уже зарегистрировано более 200 тыс. Они заполнили всю Солнечную систему и время от времени подлетают близко к Земле.

Несколько недель назад нашли (случайно!) астероид размером в десятки метров, который пролетал близко от нашей планеты. Обнаружили его, когда он уже улетал. Если бы упал, масштабы разрушения были бы такие же, как от Тунгусского метеорита.

Но на Землю падали астероиды и покрупнее. Например, в Африке, южнее экватора, в Банги. Это было задолго до появления динозавров. Там остался кратер диаметром несколько сотен километров...

– Являются ли для нас угрозой кометы? Например, Шумейкеров-Леви здорово похулиганила на Юпитере. А ведь к Земле время от времени подлетает комета Галлея...

– Нет, не угрожают. Структура комет очень рыхлая. Они состоят преимущественно изо льда, по-этому, когда подлетают к Солнцу, многие растворяются, тают, превращаясь иногда в астероиды. Если говорить о комете Галлея, то она крупная: ее хватит на несколько сотен прилетов к нам, и возвращается она, как правило, раз в 77 лет, но близко не подлетает...

«Дыхание» черных дыр 

– Сможет ли ваш центр ICRANet Minsk, входящий в международную сеть, вовремя предупредить об угрожающей землянам опасности?

– Мы работаем с феноменами высоких энергий, в частности, с происходящими во Вселенной гамма-всплесками (гамма-излучением). Они фиксируются в удаленных галактиках и бывают двух видов: длинные и короткие. 

В прошлом году удалось доказать, что короткие гамма-всплески возникают в результате слияния двух нейтронных звезд, которые по космическим масштабам являются сравнительно небольшими объектами. Тем не менее они дают большой выброс энергии, который конвертируется (превращается) в гамма-всплеск.

Ожидаем и подтверждения источников более крупных энергетических событий – длинных гамма-всплесков. Предвидится коллапс центральной части одной очень массивной звезды в созвездии Киля. Центральная часть такой звезды «схлопывается» – превращается в черную дыру. При этом выделяется огромное количество энергии. Она иногда эквивалентна одной солнечной массе в секунду, поэтому будет светить в таком состоянии сильнее, чем все галактики вместе взятые.

– И как часто такое происходит во Вселенной? Фиксировались ли гамма-всплески в нашей галактике – на Млечном Пути?

– Если бы они были в нашей галактике, то нам бы угрожала сильная радиация, которая привела бы к массовому вымиранию на Земле. Пока такого рода угроз в обозримом будущем для нас нет.

Но в других галактиках астрономы события такого рода фиксируют довольно часто. Например, максимальный гамма-всплеск был виден нево-оруженным глазом в 2008 году. Мы, астрофизики, как правило, получаем картинку со спутников, которые фиксируют гамма-всплески, а также со спутника, специально охотящегося за ними. Один из них – FERMI – принадлежит НАСА, а другой – Swift – НАСА и европейцам.

Гамма-всплески во Вселенной – одна из горячих научных тем, важных для будущего планеты. Они рождаются в источниках, где температура значительно выше, чем на Солнце. Сравните: на Солнце она доходит до 16 млн Кельвинов, а в источнике гамма-всплесков – 1 миллиард и выше. Их изучением и занимается наш центр. Ученые пока не знают точно, как гамма-всплески возникают: есть только предположения, поэтому нам остается их только изучать.

– Европейцы и американцы,  делятся данными?

– Безусловно, делятся: эмбарго на информацию короткое. После обработки данных, уже через несколько часов после того, как всплеск был зафиксирован, сведения лежат в открытом доступе.

От Минска до Рио-де-Жанейро

– Иван Александрович, какой вуз нужно окончить, чтобы заниматься релятивистской астрофизикой?

– Я окончил физфак Белгос-университета, потом учился в аспирантуре и параллельно преподавал физику в медицинском университете. Поработав еще два года в Институте физики, уехал в город Пескара, что в 150 километрах от Рима, но только с другого берега Апеннинского полуострова. Там в центре релятивистской астрофизики ICRANet пять лет занимался наукой. Подготовил и защитил диссертацию по теме: «Релятивистская плазма и прозрачность в гамма-всплесках и равновесные самогравитирующие системы фермионов».

Потом было два года в Рио-де-Жанейро (Бразилия), где также есть сильная научная астрофизическая школа. Специализировался исключительно на гамма-всплесках.

– Вопрос не в тему, но очень любопытно: в Бразилии по-прежнему много диких обезьян?

– Как ни странно, да. В городе, как правило, обезьяны не часто спускаются на землю. Они в основном лазают по проводам, даже с детенышами на спине. А проводов в Рио тьма. Каждая квартира подключается отдельно: имеет свои телефонные, электрические и прочие провода. В парках города обезьяны могут стащить сумки, телефоны и другие вещи. Тропики для мармозеток, тамарин, саков, уакари – дом родной.

Космология нам в помощь

– Недавно вы выступали перед научным сообществом (физиками, философами) с докладом: «Современная космология и наше место во Вселенной». Кто был родоначальником космологии?

– Ньютон, который решил «приложить» теорию гравитации ко Вселенной и предложил гипотезу о конечности числа звезд, за которыми в пространстве нет ничего... Это стало началом физической космологии.

– Он заблуждался?

– Современная космология говорит о том, что если бы Вселенная была бесконечной и существовала вечно, тогда бы сработал парадокс Ольберса, суть которого в том, что если Вселенная бесконечна и везде заполнена звездами, то ночное небо должно светиться везде, с яркостью диска Солнца. Этого мы не видим... Так что Ньютон не ошибался. Но обоснование его гипотезы было неверным.

Еще одним родоначальником космологии был Эйнштейн. Он применил свою теорию относительности к гравитации и предположил, что время бесконечно, как и Вселенная, представляющая собой сферу, – без краев. Где нет ее – нет ничего. Даже пустоты.

– Он также ошибался?

– В определенной степени. В основе современной космологии лежит общепринятая теория инфляции. Инфляционная модель Вселенной основана на действии закона расширения Вселенной после Большого взрыва экспоненциально – то есть нелинейно. Та часть Вселенной, которую мы можем наблюдать (видимая ее часть), – должна быть меньше, чем тот кусок, который мог взаимодействовать друг с другом до начала инфляции.

Мы понимаем, что в разных частях Вселенной могли реализоваться разные физические законы, существующие за пределами нашего знания. Современная космология пытается применить те законы, которые считаются истинными здесь, к масштабам Вселенной, начиная с Эйнштейна и продолжая российским ученым Фридманом – отцом-основателем современной космологии. Последний доказал, что Вселенная неустойчива.

Прощайте, галактики!

– И в чем суть утверждения Фридмана: Вселенной угрожает схлопывание?

– Нет, не угрожает. Наоборот: наша Вселенная после Большого взрыва расширяется, как было доказано американским астрономом Хабблом, – вся космология основана на этом. Долго шли дебаты о скорости расширения, подсчеты того, сколько во Вселенной вещества. Оказывается, что ровно столько, чтобы быть на границе между бесконечной и замкнутой Вселенной – которая и схлопнулась бы. Но в 1998 году было доказано, что во Вселенной существует энергия вакуума, поэтому она расширяется, даже с ускорением. Ее расталкивает эта энергия. Подсчитано, что в 1 м3 вакуума содержится энергия, эквивалентная примерно одному протону по массе. И ее воздействие направлено наружу.

Да, мы не закончим через миллиарды лет Большим сжатием. Но ускоренное расширение все больше отталкивает от нас далекие галактики. Между нами и ими надувается «мыльный пузырь» – разрастается пространство. И рост этого расстояния быстрее скорости света.

Ряд ученых считают, что энергия расширения Вселенной должна быть сложнее простой постоянной энергии вакуума. Есть много-много моделей космологии.

– Как часто астрофизики имеют возможность наблюдать за звездами в телескоп? Какие из них вас больше всего поразили?

– За звездами в последний раз наблюдал в обсерватории в Ницце. Честно сказать, меня больше притягивают не звезды, а туманности, которые, например, дают взрывы сверхновых звезд. У них красивая структура. Разлетающееся во все стороны вещество еще и взаимодействует друг с другом, и излучение частиц под ударными волнами создает живую картину во всех диапазонах спектра.

– Какая из стран сильнее всех в технологиях наблюдения за Вселенной?

– США, и с ними соревнуется Евросоюз. Дело в том, что с Земли очень сложно наблюдать за космосом. Да, есть небольшие «окна», однако атмосфера обычно поглощает излучения. Есть и другие препятствия. В результате «чистую» картинку часто можно получить лишь при съемках с шара, поднявшегося на высоту 40 километров, либо со спутника.

Мы рассчитываем на сотрудничество с Россией, которая некоторое время назад разработала программу «Гамма-400». Если запустим спутник совместно, то сможем надеяться на данные о сверхэнергетических частицах (и не только), а также получим ответы о фундаментальной природе пространства. Изучение гамма-всплесков позволит больше знать об их воздействии и в целом на Вселенную, и на Землю в частности.

Наука, Бог и инопланетяне

– На ваших лекциях по космологии спрашивают о том, верите ли вы в Бога?

– Я неверующий, к сожалению или к счастью. Признаю за религией ее полезные свойства. Она может поддерживать человека. Но я не вижу в ней возможностей для себя.

Я – атеист, точнее, игтеист: для меня концепция Бога полна логических противоречий. Возможно, кто-то (что-то) существует, но это вряд ли является Богом. С научной точки зрения, этот вопрос не имеет ответа. Успех научного познания пока не дает оснований предполагать существование Бога.

– А как же ваша бессмертная душа и возможность ее дальнейшего существования после ухода в мир иной хотя бы в информационном поле Земли?

– Я не верю в бессмертие души. Мы – чудовищно сложные машины, одним из дополнительных, как говорят ученые, «эмерджентных»,  свойств которых является душа. Я не вижу, как она может существовать вне нас. А информационное поле вокруг Земли пока физика не смогла зарегистрировать.

– Это говорит об ограниченности наших инструментов?

– Возможно. Но сейчас дела обстоят именно так.

– Верите ли вы в инопланетян?

– Если во Вселенной существует миллиарды галактик, а в них миллиарды планет, не исключено, что на какой-то из них, а может быть, даже не на одной, обитают такие же (или не такие) существа, как мы. И, вполне возможно, какая-то из историй о появлении инопланетного корабля на Земле соответствует истине. Но наука занимается повторяющимися феноменами, а с этим в вопросе о существовании инопланетян большая проблема.

Снимки сделаны телескопом «Хаббл» (НАСА)