Чи небезпечний космос: що ми насправді знаємо про Галактику

Космос великий  і страшний. Наша Галактика приховує мільйони небезпек: мандрівні зорі, пульсари, чорні діри, спалахи наднових. Багато хто вважає, що науковці нічого не знають про них. Однак насправді це не зовсім так. Розберімося в цьому разом!

Страшний світ за межами Сонячної системи

Люди бояться усього великого й таємничого, і в цьому плані ніщо не може зрівнятися з космосом. Скільки б науковці не розповідали, що насправді відбувається навколо нас, люди все одно будуть боятися невідомого.

І якщо стосовно Сонячної системи страхи відносно невеликі, бо, зрештою, рух планет може спостерігати кожен, та  і вчені достатньо впевнено говорять про можливість передбачення руху небесних тіл, то за її межами починається загадкове щось, що зветься Галактикою. В уявленні багатьох це щось подібне до країв старих географічних карт, де поруч із контурами далеких берегів можна було зустріти написи «тут живуть дракони».

Наші наукові уявлення про Галактику справді молоді. Хоча смугу Чумацького Шляху на небі люди бачили ще з дописемних часів, а Аристарх Самоський висловив думку, що зорі — це далекі сонця, ще у III столітті до н. е., протягом наступних двох тисяч років саме питання про структуру того, що лежить за орбітою Сатурна — останньої, як тоді вважали, планети, — здавалося безглуздим. Там існувала лише сфера нерухомих зір.

І тільки після того, як Галілео Галілей за допомогою телескопа виділив у Чумацькому Шляху окремі зорі, думка про те, що Галактика (а це слово тривалий час було повним синонімом Чумацького Шляху) — це насправді щось, невеликою частиною чого є Сонячна система,  почало проникати у свідомість як астрономів, так і простих людей.

Розміри Галактики

Головна причина, чому чітке визнання того, що за межами Сонячної системи є величезний світ, полягала у тому, що дуже довго астрономи не мали жодних орієнтирів щодо того, на якій відстані  від нас розташована зоря.

Ще Аристарху Самоському у ІІІ столітті до н.е. було зрозуміло, що якщо Земля циклічно переміщується навколо Сонця, то це має супроводжуватися зміщеннями світил, як будь-яких віддалених об’єктів. Це явище називається річним паралаксом, і за його величиною  можна було б легко не тільки довести сам факт правильності геліоцентричної моделі нашої системи, а й встановити відстані до зір.

Проте жодного паралакса не спостерігалося. Астрономи знали, що пояснення цього — те, що відстані до світил неймовірно великі у порівнянні з радіусом орбіти нашої планети, однак це все одно ставило під сильний сумнів усі їхні побудови включно з оцінкою розміру Галактики, зробленою у 1785 році Вільямом і Кароліною Гершель.

До речі, видатні астрономи тоді помилилися у 13–15 разів. Вони правильно визначили, що її форма близька до лінзи або диску, але оцінили його розмір лише у 6–7 тис. св. років, тоді як в реальності він близький до 100 тис. світлових років. Причиною було незнання факту наявності речовини у міжзоряному просторі, яке сильно поглинає світло найвіддаленіших світил.

Однак у 1830-х роках завдяки застосуванню фотографії річний паралакс таки виміряли. Людство усвідомило, що світло, якому треба лише 8 хвилин, щоб дістатися від Сонця до Землі, навіть до найближчих зір мандруватиме роками й десятиліттями.

Зазвичай це сприймається людьми як ще один страшний факт, але це також означає, що між нами й ними нічого немає, зокрема й нічого небезпечного. І навіть якщо щось страшне рухається від них у наш бік, швидше за світло воно дістатися до нас не може. А значить, у нас так чи інакше є роки й десятиліття для підготовки.

Також людей лякає та безліч зір, які ми бачимо, але це означає, що ховатися від нас їм практично немає де. Попри наявність міжзоряного газу та пилу, космос прозорий, там немає обрію. А значить, ми бачимо кожну зорю,  принаймні в околицях Сонця, і ми знаємо, куди вона буде рухатися.

Тут можна було б заперечити щодо того, що якщо існує річний паралакс, то як ми можемо бути впевнені, що всі рухи зір не є його наслідком? Але річ у тім, що величина зміщення, спричинена самим рухом Землі навколо Сонця, — відома величина. А значить, усе, що виходить за її межі — результат власного руху зір.

Галактика Чумацький Шлях

Саме тому вчені не тільки знають про положення неймовірної кількості зір, але й їхні фізичні характеристики та вектори руху. Усі разом вони складають Галактику, як вихор матерії, що рухається навколо центра.

Кількість зір Чумацького Шляху, відомих людям, вражає. Ще у каталогах, виданих наприкінці ХІХ століття, їх кількість сягала кілька десятків тисяч. У каталозі початку ХХІ століття Tycho-2, містилося вже 2,5 млн світил. А ось у третьому релізі даних космічного телескопа Gaia містяться дані вже про 1,8 млрд зір. Це все ще менше, ніж 1 % від усіх світил Чумацького Шляху, але вже дає змогу зрозуміти, як обертається принаймні та частина Галактики, в якій розташована Сонячна система.

Галактика — це не лише зорі, а й туманності. Докладно про ці протяжні хмари міжзоряного газу можна прочитати у цій статті, а якщо коротко, їх відомо вже багато сотень. І все це обертається навколо надмасивної чорної діри в центрі Чумацького Шляху.

Це — неймовірний монстр масою 4,3 млн сонячних. Але він перебуває від нас на відстані у 27 тис. світлових років, тобто настільки далеко, що навіть фотонам звідти треба було стартувати ще в часи, коли людство виживало під час льодовикового періоду.

Приховані монстри

Наше розуміння Чумацького Шляху максимально далеке від уявлення «ми нічого про це не знаємо». Насправді вчені мають стільки інформації, що середньовічним картографам, які малювали біля незвіданих земель неймовірних монстрів, таке й не снилося. Жоден людський мозок не здатен осягнути весь цей масив даних.

Але виникає запитання: оскільки це усе менше, ніж 1 % Галактики, то чи не пропустили науковці щось важливе поруч із нами? Можливо, монстри причаїлися прямо «за дверима» Сонячної системи? Відповідь — ні. Річ у тім, що більшість світил у каталозі Gaia — це саме близькі до нас зорі.

У цьому каталозі міститься 331 312 світил, які розташовані від Сонця не далі, ніж 100 парсеків, тобто 330 св. років. Це означає, що ми бачимо майже всі об’єкти в цій околиці, тож непоміченими їм причаїтися вкрай важко. А рухаються вони в просторі значно повільніше за світло.

А це означає, що зіткнення Сонця з іншою зорею чи її небезпечне зближення нам не загрожує. Науковці знають це, адже їм відомі вектори руху зір у нашій околиці, і серед них немає таких, що вказували б на подібний сценарій навіть у масштабах часу, які значно перевищують писемну історію людства.

Проте є в космосі монстри страшніші за просто зорі. Це — пульсари та чорні діри зоряної маси. Ось тільки найближчі з нейтронних зір, що породжує жорсткі й дуже часті імпульси радіації, розташовані від нас на відстані 200–700 світлових років. Це робить їх безпечними для нас. Рухаються вони в космосі не швидше за звичайні зорі, а серед них немає таких, які в найближчі мільйони років зближуватимуться із Сонцем.

Ще далі перебуває найближча чорна діра, що розташована у кратній системі. Нам це добре відомо, бо в результаті акреції ці об’єкти виділяють стільки випромінювання, що ми точно б помітили, якби щось схоже було ближче.

Але тут можна згадати, що одиничні нейтронні зорі й особливо чорні діри, практично невидимі через відсутність випромінювання, але насправді вчені й щодо них упевнені, що в радіусі найближчих 20–30 св. років їх немає. 

Бо насправді вони взаємодіють і з міжзоряною речовиною, і з випромінюванням об’єктів за ними. Тобто астрономи мали б бачити й гравітаційне лінзування, і хоча б якесь теплове випромінювання, не кажучи вже про радіосигнали. Усе це мало б супроводжуватися значним річним паралаксом, який свідчив би про надзвичайну близькість такого об’єкта.

Це добре видно хоча б із того, що астрономи вже знаходили поруч із Сонцем об’єкти, які раніше залишалися невидимими. Це коричневі карлики — об’єкти, трохи більші за Юпітер, але з масою в кілька десятків разів більшою.

За мірками Галактики вони випромінюють надзвичайно мало, і все одно науковці їх зрештою побачили завдяки інфрачервоному огляду неба WISE. Що характерно відкривали їх і за 10–20 св. років від Землі, але жоден не позбавив Проксиму Центавра статусу найближчої до нас зорі. А отже, ближче таких об’єктів просто немає.

Саме тому науковці можуть з упевненістю сказати, що принаймні найближча до нас частина Галактики в наступні кілька тисяч років залишиться безпечною для людства. Тож космос не такий страшний, як може здатися.