Сфера Дайсона. Что это такое и возможно ли ее создание в принципе?
В бескрайних просторах Вселенной, среди мириадов звезд и галактик, существуют загадки, которые ставят под сомнение наши представления о реальности. Одной из таких загадок является концепция сферы Дайсона – гипотетической мегаструктуры, окружающей звезду и способной полностью использовать ее энергию.
Идея сферы Дайсона была впервые предложена в 1960 году физиком Фрименом Дайсоном, который задался вопросом: как могла бы выглядеть высокоразвитая инопланетная цивилизация, достигшая такого уровня технологического прогресса, что смогла бы полностью использовать энергию своей родной звезды? Ответ, который он предложил, был поистине грандиозным и захватывающим.
Фримен Дайсон
Представьте себе огромную сферическую конструкцию, окружающую звезду и собирающую всю ее энергию. Такая мегаструктура могла бы обеспечить практически неограниченные ресурсы для развития цивилизации, позволяя ей достичь невообразимых высот. Но возможно ли вообще создание подобного гигантского сооружения? Или это всего лишь плод фантазии ученых?
Визуализация сферы Дайсона
В этой статье мы погрузимся в мир альтернативной истории и попытаемся разобраться, насколько реалистична идея сферы Дайсона. Мы рассмотрим различные теории и гипотезы, связанные с этой концепцией, и проанализируем, какие технологии потребовались бы для ее воплощения в жизнь. Возможно, где-то во Вселенной уже существуют следы подобных мегаструктур, созданных инопланетными цивилизациями?
Присоединяйтесь к нам в этом захватывающем путешествии по граням реальности и неизведанного. Вместе мы попытаемся приоткрыть завесу тайны и узнать, что скрывается за идеей сферы Дайсона – величайшей инженерной задачи, когда-либо задуманной разумными существами. Готовы ли вы бросить вызов своим представлениям о возможном и невозможном?
Идея сферы Дайсона поистине захватывает воображение. Представьте себе гигантскую сферическую конструкцию, окружающую звезду и полностью использующую ее энергию. Такая мегаструктура могла бы обеспечить практически неограниченные ресурсы для развития цивилизации, позволяя ей достичь невероятных высот.
Но что именно представляет собой сфера Дайсона и как она может работать?
В своей первоначальной концепции Дайсон предположил, что высокоразвитая инопланетная цивилизация, нуждающаяся в огромных количествах энергии, могла бы построить сферическую оболочку вокруг своей родной звезды. Эта оболочка, состоящая из множества отдельных элементов, могла бы полностью поглощать излучение звезды и использовать его для своих нужд.
Представьте себе, что вся поверхность сферы Дайсона покрыта солнечными панелями или другими устройствами для сбора энергии. Вся энергия, излучаемая звездой, будет собираться и преобразовываться в электричество или другие формы энергии, необходимые для поддержания жизни и деятельности цивилизации.
Но это лишь одна из возможных концепций сферы Дайсона. Другие ученые предлагали альтернативные варианты, такие как сфера, состоящая из множества отдельных станций, вращающихся вокруг звезды на определенном расстоянии. Эти станции могли бы собирать энергию звезды и передавать ее друг другу, образуя своего рода "энергетическую сеть".
Или же такие как "сфера Дайсона из облаков". В этой идее вместо сплошной оболочки используются миллиарды отдельных элементов, собирающих энергию звезды и передающих ее друг другу. Такая система может быть более гибкой и легче в реализации, но также имеет свои недостатки и сложности.
Независимо от конкретной реализации, идея сферы Дайсона поднимает множество вопросов и загадок. Какие технологии потребовались бы для ее создания? Сможет ли когда-нибудь человечество достичь такого уровня развития? И, самое главное, существуют ли где-то во Вселенной следы подобных мегаструктур, созданных инопланетными цивилизациями?
Ниже мы рассмотрим некоторые теории и гипотезы, связанные с возможностью создания сферы Дайсона, а также проанализируем, какие технологические достижения потребовались бы для ее воплощения в жизнь.
Несмотря на кажущуюся фантастичность идеи сферы Дайсона, ученые всерьез рассматривают возможность ее создания в далеком будущем. Для этого, однако, потребуются поистине гигантские технологические достижения и ресурсы.
Одна из ключевых проблем заключается в масштабах такого проекта. Для создания сферы Дайсона вокруг Солнца потребовалось бы огромное количество материалов – по некоторым оценкам, эквивалентное массе Юпитера или даже больше. Добыча и транспортировка такого объема ресурсов представляется крайне сложной задачей даже для высокоразвитой цивилизации.
Кроме того, необходимо решить вопрос о том, как удержать такую гигантскую конструкцию на орбите вокруг звезды. Одним из возможных решений может быть использование силы гравитации самой сферы для ее стабилизации. Однако это потребует невероятно точных расчетов и инженерных решений.
Несмотря на кажущуюся фантастичность идеи сферы Дайсона, ученые продолжают изучать возможности ее практической реализации. Одним из ключевых вопросов является выбор материалов и технологий для строительства подобной гигантской конструкции.
Традиционные строительные материалы, такие как сталь или бетон, не подходят для создания сферы Дайсона из-за их огромной массы и недостаточной прочности. Гораздо более перспективными являются прочные и легкие материалы на основе углерода, такие как углеродные нанотрубки или аэрогели.
Углеродные нанотрубки обладают удивительной прочностью на разрыв, в сотни раз превышающей прочность стали при гораздо меньшей плотности. Кроме того, они могут эффективно проводить электрический ток, что позволит использовать их для передачи энергии по всей сфере.
Визуализация нанотрубки
Аэрогели – это уникальные пористые материалы с очень низкой плотностью и высокой изоляционной способностью. Они могут быть использованы для создания легких и прочных конструкций, защищающих от экстремальных температур и излучения.
Кирпич массой 2,5 кг стоит на куске аэрогеля массой 2,38 г
Для сборки столь масштабного сооружения потребуются принципиально новые технологии автоматизированного строительства в космосе. Одним из вариантов может стать использование огромных 3D-принтеров, работающих с расплавленными материалами или специальными строительными составами.
Другой подход – применение нанороботов, способных самостоятельно собирать конструкции из отдельных молекул и атомов. Такие наноразмерные роботы смогут создавать прочные и сверхлегкие структуры, недоступные для традиционных технологий.
Для питания нанороботов и других систем автоматизированного строительства может использоваться энергия самой звезды. Часть излучения светила будет собираться и преобразовываться в электрическую энергию для обеспечения работы строительных механизмов.
Конечно, реализация подобных грандиозных проектов потребует колоссальных ресурсов и усилий. Однако некоторые ученые считают, что при достаточном технологическом развитии создание сферы Дайсона вполне возможно в отдаленном будущем.
Несмотря на теоретическую привлекательность идеи сферы Дайсона, ее практическая реализация сталкивается с огромными, возможно, даже непреодолимыми трудностями применительно к нашему современному уровню знаний. Создание подобной гигантской инженерной конструкции требует колоссальных ресурсов и технологий, которые на данный момент даже трудно себе представить.
Рассмотрим уровень технологии нашей цивилизации на данный момент согласно шкале Кардашева
Шкала цивилизаций Кардашева классифицирует цивилизации по их способности использовать и контролировать энергию. Вот объяснение различных типов цивилизаций по этой шкале:
Цивилизация 0 типа - это современная человеческая цивилизация, которая использует энергию, доступную на планете, такую как ископаемое топливо, гидроэлектроэнергию, ядерную энергию и возобновляемые источники энергии.
Цивилизация 1 типа - это цивилизация, способная использовать всю энергию, излучаемую их родной звездой. Это означает, что они могут собирать и использовать всю энергию, производимую звездой, что в миллионы раз превышает текущее энергопотребление человечества.
Цивилизация 2 типа - это цивилизация, которая может контролировать и использовать всю энергию своей родной галактики. Это потребляемая энергия на несколько порядков выше, чем у цивилизации 1 типа.
Для постройки сферы Дайсона - гигантской конструкции, окружающей звезду и улавливающей всю ее энергию - требуется цивилизация 1 типа. Сфера Дайсона является одним из способов использования всей энергии звезды, что является определяющей характеристикой цивилизации 1 типа по шкале Кардашова.
Таким образом, для создания сферы Дайсона необходимо достичь уровня цивилизации 1 типа, что означает полный контроль над энергетическими ресурсами родной звезды
Одной из главных проблем является масштаб проекта. Для того чтобы полностью окружить звезду типа Солнца, сфера Дайсона должна иметь радиус около 150 миллионов километров. Это означает, что для ее строительства потребуется невероятное количество материалов, исчисляемое массой целых планет.
Даже если использовать самые прочные и легкие материалы, известные науке, общая масса сферы будет астрономической. Доставка такого огромного количества ресурсов в космос с поверхности планеты представляется невыполнимой задачей.
Кроме того, сфера Дайсона должна выдерживать экстремальные условия открытого космоса: вакуум, перепады температур, интенсивное излучение звезды. Создание надежной защиты от этих факторов потребует применения передовых, возможно, пока даже не открытых технологий.
Еще одной серьезной, если не САМОЙ ГЛАВНОЙ проблемой, является стабилизация такой гигантской конструкции.
Сфера Дайсона должна сохранять свою форму и положение относительно звезды, несмотря на гравитационные возмущения и другие внешние воздействия. Решение этой задачи требует глубокого понимания законов физики и разработки принципиально новых инженерных решений.
Наконец, само строительство сферы Дайсона в космосе является беспрецедентной технологической задачей. Для ее выполнения потребуются полностью автоматизированные системы, способные работать в условиях открытого космоса без участия человека. Создание подобных самовоспроизводящихся роботизированных комплексов на сегодняшний день кажется фантастикой.
Таким образом, хотя концепция сферы Дайсона и привлекает воображение, ее воплощение в реальность в обозримом будущем представляется маловероятным. Для ее реализации человечеству потребуется достичь невиданного технологического и научного прогресса, преодолев множество фундаментальных ограничений. Возможно, более реалистичным вариантом будет создание менее масштабных инженерных сооружений в космосе, таких как орбитальные солнечные электростанции или поселения на других планетах.
Хотя создание полноценной сферы Дайсона на данный момент кажется фантастической идеей, ученые не исключают, что следы подобных мегаструктур могут быть обнаружены в космосе. Поиск признаков деятельности внеземных цивилизаций ведется уже несколько десятилетий в рамках проекта SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence).
Одним из потенциальных признаков существования сферы Дайсона может быть необычное инфракрасное излучение вокруг звезды. Поскольку сфера собирает большую часть энергии светила, она должна излучать огромное количество тепла в инфракрасном диапазоне. Такие аномалии могут быть зафиксированы современными телескопами.
Кроме того, ученые рассматривают возможность обнаружения индустриальных следов деятельности цивилизации, способной построить сферу Дайсона. Например, в окрестностях звезды могут присутствовать необычные химические элементы или соединения, характерные для промышленного производства.
Еще один возможный признак – наличие крупных инженерных сооружений вокруг звезды.
В 2015 году астрономы объявили об обнаружении необычной звезды KIC 8462852 (Звезда Табби), которая демонстрировала странные колебания яркости. Одной из гипотез, объясняющих это явление, была деятельность внеземной цивилизации по строительству крупной мегаструктуры вокруг светила. Однако позже были выдвинуты и более правдоподобные естественные причины.
Тем не менее, поиск следов инопланетных мегаструктур продолжается с использованием все более совершенных телескопов и методов наблюдения. Обнаружение сферы Дайсона стало бы величайшим открытием в истории науки, доказательством существования внеземного разума.
Поиск признаков сферы Дайсона и других следов деятельности внеземных цивилизаций остается одной из самых интригующих и перспективных областей современной астрономии и астробиологии. Возможно, уже в ближайшие десятилетия человечество получит первые достоверные доказательства того, что мы не одиноки во Вселенной.
Наш Telegram-канал. Еще больше тайн, паранормального и неизведанного.
Наш TikTok. Короткие ролики сверхъестественных явлений
Говорят, если гуманитарий пройдет это головоломку до конца, он может считать себя технарем
А еще получит ачивку в профиль. Рискнете?
NGC 4565 — галактика "Игла"
Вид спиральной галактики во многом зависит от того, под каким углом мы на неё смотрим. Для эллиптических галактик такой разницы нет — всё равно, с какой стороны смотреть на шар. Но спиральная галактика по сути представляет собой диск, толщина которого плавно сходит на нет к его краям, а в середине этого диска есть некоторое вздутие — балдж — словно кабина летающей тарелки. Нет лучшей аллегории для спиральной галактики, чем "летающая тарелка", ведь и - плоская, как десертная тарелка, и - летает, причем, быстрее всех других физических образований нашей Вселенной.
Но, астрономы уже успели напридумывать для галактик странных имен. Впрочем, надо же было их как-то называть — каталожные номера безлики, и превращают астрономию (самую романтическую и возвышенную из наук) в бухгалтерксий учет. Астрономы, как могут, противостоят такому подходу, и по сей день выдумывают для небесных объектов оригинальные названия, одно другого остроумнее.
Зарисовка галактики "Игла" выполненная сыном Уильяма Гершеля - Джоном Гершелем - в 1833 году. Изображение зеркальное, как и любое изображение, полученное при помощи телескопа системы Гершеля.
Галактика "Игла" была открыта Уильямом Гершелем в 1785 году, и никаких тогда каталогов, кроме каталога Мессье, в ходу не было. Гершель как раз составлял следующий. Разумеется, ни о каких галактиках тогда речи быть не могло — все, непохожие на планеты, звезды и скопления звезд, объекты астрономы относили к туманностям. Это тоже было отнесено к ним, и названо "Туманность Игла" — за продолговатый и исключительно тонкий, если не сказать — острый, внешний вид объекта. Какой номер был ему присвоен, это сейчас выяснить трудно, потому что каталог Уильяма Гершеля широкого распространения не получил. Столетие спустя объекту был присвоен номер 4565 в Новом Общем Каталоге, с пометкой "Игла". Номер мало кто помнит, а название "Игла" практически для каждого астронома поднимает из архивов памяти образ космического объекта, о котором идет речь — ни с чем другим его не перепутаешь.
Любительский астрофотоснимок галактики "Игла". Автор: Nicoletta Guarniera
Галактика "Игла" необыкновенно красива. Есть в её облике и изящество, гармоничность формы, и грандиозность космического масштаба, легкая иррациональность, выраженная легким изгибом краев, и хаотичность фактуры пылевого наполнения, расчерчивающая галактику вдоль диаметра небрежными линиями. Этот звездный остров, хоть и достаточно далек от нас, но доступен в любительские телескопы средней силы. Квалифицированные астрофотографы с удовольствием фотографируют "Иглу" и получают очень детальные снимки. Видеоролик в начале статьи сделан на основе любительского снимка этой галактики. Её сфотографировала итальянская любительница астрономии Николетта Гарньера 5 мая 2024 года. Это совсем свежий снимок. В сети можно отыскать еще множество изображений галактики NGC 4565, среди которых есть совершенно поразительные — от крупнейших телескопов Земли и Космоса. Орбитальный телескоп имени Хаббла тоже на эту галактику смотрел.
Фрагмент галактики "Игла". Космический телескоп имени Хаббла
Столько внимания приковано к этой галактике не случайно. Её уникальная ориентация позволяет изучать спиральные ветви с редкого ракурса.. Существует не так много галактик, видимых точно с ребра. Даже знаменитая "Сомбреро" (тоже веселое название) на самом деле не столь точно ребром к нам ориентирована. Трудно было бы найти другую галактику, в системе координат которой наш Млечный путь попадал бы строго в галактический экватор... Да! Если переместиться в эту галактику, то окажется, что наша галактика для её жителей будет располагаться строго на линии их галактического экватора. Правда, это же обстоятельство сделает Млечный путь невидимым для большинства её наблюдателей — мы окажемся скрытыми за многочисленными пылевыми облаками, коих в галактике "Игле" предостаточно.
В это же самое время, в нашем небе "Игла" располагается практически точно в направлении галактического полюса Млечного пути. Это означает, что оттуда мы видны идеально плашмя.
Вот такая у нас невзаимность. Мы развернуты к Игле всей плоскостью, а она показывает нам лишь своё единственное ребро.
Расположение галактики NGC 4565 в созвездии Волосы Вероники
Галактический полюс Млечного пути расположен в пределах созвездия Волос Вероники. Именно в нем и находится галактика "Игла" — на расстоянии 56 миллионов световых лет. Долгое время расстояние до неё оценивалось в 40 миллионов световых лет, но потом оказалось, что "Игла" в полтора раза дальше, а следовательно заметно больше в линейных размерах и существенно ярче по абсолютной светимости. И последнее обстоятельство делает "Иглу" самой яркой галактикой среди относительно близких к нам звёздных городов.
Что подразумевается, когда говорится о необычно высокой яркости галактики "Игла"?
Ведь, увидеть её можно лишь в телескоп, да при том — не самый дешевый.
Астрономы разделяют понятия видимой яркости и светимости. Видимая яркость очень относительна. Всякая звезда, или галактика (являющаяся по сути скоплением большого количества звезд) может быть очень яркой, если находится поблизости, но может оказаться совершенно невидима с очень большого расстояния. Но светимость — некоторое абсолютное свойство, говорящее о том, сколько света во Вселенную испускает тот или иной источник. И чтобы сравнивать по абсолютной яркости — звезды, или галактики — не столь важно, что именно — необходимо поместить объекты сравнения в идентичные условия. Давайте проделаем такой фокус.
По видимой яркости на нашем небе (среди спиральных галактик) лидирует Галактика Андромеды. Она имеет интегральный блеск 3,5m. То есть сравнима по блеску с звездой 3-4 звездной величины.
Галактика "Игла" имеет видимую яркость 9,5m — на 6 звездных величин слабее Галактики Андромеды. Но она в 22 раза дальше.
Из физики (оптики) нам известно, что яркость объекта убывает обратно пропорционально квадрату расстояния. То есть, приближая "Иглу" на расстояние Галактики Андромеды (ставя её в те же условия) мы бы увидели как она поярчала в 22 в квадрате раз = 484 раза (почти в 500 раз).
Но сколько это звёздных величин?
Перепад яркости в 1 звездную величину равен 2,5 раза. Сколько таких перепадов в 500-кратном различии — эта задача решается через логарифмирование и соответствует разнице в 7 звездных величин. Из этого следует, что оказавшись на месте Галактики Андромеда, "Игла" была бы на половину звездной величины ярче... как говорится, хорошо, но мало — что такое "половина звёздной величины"? — на глаз не всякий заметит разницу.
Тут мы вспоминаем, что "Игла", хоть и оказалась заметно ближе (в этом мысленном эксперименте), но по прежнему демонстрирует нам свое узкое запыленное ребро. А что будет если мы развернём её на 12,5 градусов, чтобы она была видна под тем же углом, как и Галактика Андромеды? И вдруг окажется, что нашему взору откроются светящиеся пространства "Иглы" в несколько раз более широкие, что еще в несколько раз повысит её видимую яркость (сейчас-то она — как кольцо Сатурна при исчезновении — почти невидима, а всё еще какая яркая!). И в итоге галактика "Игла" окажется по меньше мере на пару-тройку звездных величин ярче Галактики Андромеды. Её яркость на земном небе оказалась бы примерно 1m, будь галактика NGC 4565 в совершенно тех же условиях, как Галактика Андромеды (относительно наблюдателя, расположенного в Галактике Млечный путь).
При этом, по размерам и массе "Игла" вполне соответствует Млечному пути. И содержит столько же шаровых звездных скоплений — как-будто типичная спиральная галактика, только очень и очень яркая.
Исторический самый первый астрофотоснимок галактики "Игла", выполненный пионером астрофотографии Исааком Робертсом в 1896 году. Эта же галактика была одной из первых, для которых Весто Слайфер смог измерить лучевую скорость — 1250 километров в секунду.
Что является причиной такой высокой светимости "Иглы"?
Прежде всего бурное звёздообразование, которое уже породило огромное количество ярких звезд-гигантов и несчетное количество молодых звезд средних масс. Причиной резкого всплеска рождения молодых звезд является поглощение небольшой галактики, неосторожно проплывавшей мимо "Иглы" от 300 до 500 млн.лет назад. Это "читается" по характерному искривлению плоскости диска галактики. Поглощение привнесло некоторое количество хаоса в размеренное движение звезд по их орбитам, и пробудило сверхмассивную черную дыру в ядре. И с тех пор ядро галактики NGC 4565 проявляет довольно высокою активность, что дает основания причислять галактику "Игла" к Сейфертовским галактикам (американский астроном Карл Сейферт положил начало изучения галактик с активными ядрами, и теперь этот класс носит его имя).
Яркий галактический центр прибивается сквозь густую пылевую завесу спиральных ветвей галактики "Игла". Снимок космического телескопа имени Хаббла
Хотелось надеяться, что с течением времени последствия слияния нивелируются, активность ядра угаснет, и галактика "Игла" сменит стиль жизни на менее расточительный. Но уже сейчас назревает новое слияние — к галактике NGC 4565 стремительно приближается карликовая галактика IC 3571, которая непременно повторит судьбу своей предшественницы.
Карликовая галактика IC 3571
Карликовая галактика IC 3571, которая обречена на слияние с Галактикой NGC 4565 в самой ближайшей перспективе. Это маленькое звездное облачко хорошо заметно на фотографии Николетты Гарньера, угадывается на историческом снимке Исаака Робертса, и присутствует даже на зарисовке Джона Гершеля, хотя официально эта галактика была открыта лишь в 1903 года немецким астрономом Максом Вольфом
Эти метагалактические просторы астрономы именуют как "Coma I" или галактическое облако "Волосы Вероники I". Это некоторый аналог Местной Группы Галактик, возглавляемой Галактикой Андромеды и Млечным Путем. Только там другие лидеры — спиральная галактика NGC 4274, эллиптическая галактика NGC 4278 и наша "Игла" — NGC 4565, а кроме того — еще пара десятков вполне солидных галактик, которые всем своим галактическим роем прямо сейчас вливаются в скопление Девы, совершая слияние более высокого порядка. Оказывается, сливаются между собой не только галактики, но и целые их скопления. Это гораздо более медленный и величественный процесс, таймлапс которого можно было бы заснять делая 1 кадр в миллион лет. Прокручивать же полученный ролик пришлось бы с умопомрачительным ускорением тока времени, в котором миллиард лет пронесся бы менее чем за минуту.
Снимок галактики NGC 4565 в инфракрасном диапазоне спектра. Получен космическим телескопом Спитцер
Полярное сияние в Ростове-на-Дону 11 мая 2024
Не могу не поддержать волну своими снимками полярного сияния. Вид из Ростова-на-Дону в 1 час 23-26 минут. Впервые удалось взглянуть на нереальное для нас явление.
Сначала небо начало слегка розоветь. Сильнее и сильнее, пока не не накрыло с головой. Чуть выше горизонта зелёная полоска, которую приняли за застветку города. Но сравнив с предварительной фотографией до сияния застет не обнаружен. Значит это часть сияния.
Потом розовое. Исчезло. И вновь появилось, озарив полянку. Начало меняться, переливаться, перетекать. То там, то тут светлые столбы. Родовые, немного голубого.
Невооружённым глазом видно, но с помощью камеры удалось заснять то, что видно было очень плохо. Везде выдержка 8 секунд, iso 1600, 12mm.
Первое из дошедших сияний ушло на запад и затухло. На фото сильнейшее, ушло на восток, закрыв всё небо.
Сияние в виде торта.
В виде столбов.
Сияние в виде птицы.
Этой ночью вселенная подарила сочинцам невероятное представление
Кадры из наших чатов. Сделаны в Головинке, Сириусе, Эсто-Садке и Красной Поляне.
Кто пропустил, вот инфа на этот счёт:
После вспышек на солнце на Земле возникла мощная магнитная буря, что и привело к появлению полярного сияния. На юге его видим красным, поскольку таков цвет свечения на большой высоте. Институт прикладной физики зафиксировал сильную магнитную бурю уровня G4, прогноз — рост до G5.
Красота небес - галактика NGC 4565 ИГЛА. Показываю в любительский телескоп прямо сейчас. Без обработки
30 минут выдержки
Наклоненная в одну сторону, как парящая птица, галактика широко простирает в стороны свой, очевидно состоящий из спиральных ветвей, тонкий диск, а в центре сильно сплющенным шаром горит ядро, кажущееся плотной светящейся массой. Отчетливо видно, насколько плоски звездные острова — галактику можно сравнить с тонким колесом часового механизма. Края колеса нечетки, как бы растворяются в бездонной тьме пространства.
Иван Ефремов «Туманность Андромеды» 1956 г.
Гигантская эллиптическая галактика UGC 10143
Чаще всего на поражающих воображение фотографиях, сделанных орбитальными телескопами, фигурируют спиральные галактики (если телескоп фотографирует что-то космологически далекое от нас). Спиральные галактики красивы, фактурны - в них прослеживается интересная структурность и детализация, они разноцветны - есть на что посмотреть. Да мы и сами живем практически в образцовой спиральной галактике, поэтому наши симпатии к подобным вселенским конструкциям понятны, а может быть даже подсознательны и очень глубоки в нас.
Но мир галактик не исчерпывается только звездными городами со спиральной архитектурой. Есть не менее многочисленный и не менее впечатляющий класс эллиптических галактик. Но поблизости от нас таких немного. Чаще всего мы даже путаем их с теми несчастными бедолагами, которые при неосторожном взаимодействии с более крупными и сильными жителями Вселенной лишились своих спиральных ветвей, обнажив беззащитный балдж. Яркий тому пример - спутники Галактики Андромеды, долгое время считавшиеся карликовыми эллиптическими галактиками, но теперь мы знаем, что перед нами разоренные спиральные галактики небольшого размера, не устоявшие перед гравитацией более крупной галактики.
Пришло время посмотреть на истинную эллиптическую галактику, чтобы понять, что представляет собой эта разновидность вселенских островов из триллионов звезд.
Снимок одной из очень крупных эллиптических галактик сделал космический телескоп имени Хаббла. Фотография была опубликована два года назад - 13 мая 2022 года. Правда, сейчас этот снимок переживает новый всплеск популярности.
Эллиптическая галактика UGC 10143, как её "увидел" космический телескоп имени Эдвина Хаббла 13 мая 2022 года
Галактика с каталожным номером UGC 10143 (или - PGC 56784) расположена в созвездии Змеи. Змея - уникальное созвездие - единственное на звездной карте, разделенное на части - голову и хвост. Данная галактика находится в "Голове Змеи", на продолжении жала, выступающего из разинутой пасти небесного пресмыкающегося. Она очень далека от нас - почти 500 миллионов световых лет расстояние до этого огромного звёздного города. Но не только до него - до целого скопления галактик, в центральной части которого она оказалась, как можно догадаться, не случайно. Галактика UGC 10143 - не просто звездный город, она - столица целой метагалактической республики, которую астрономы нарекли Abell 2147. Это скопление, насчитывающее несколько десятков галактик среднего и небольшого размера, в свою очередь, погружено в середину сверхскопления Геркулеса, и вероятнее всего является его ядром. Само оно удаляется от нас со скоростью около 10 тысяч километров в секунду - это как раз то самое космологическое разбегание галактик. Но члены скопления, напротив, стягиваются друг к другу - сближаются, и в перспективе многие из них сольются в нечто очень большое.
Положение галактики UGC 10143 на границе созвездий Змеи и Геркулеса
Судя по всему, центром тяжести скопления галактик Abell 2147, а может быть даже всего сверхскопления Геркулеса, является грандиозная эллиптическая галактика UGC 10143, о которой наш сегодняшний разговор.
Фотография галактического кластера Abell 2147 с эллиптической галактикой UGC 10143 в центре кадра
Нетрудно догадаться, что эта галактика сама является результатом множества галактических слияний - не случайно она столь огромна. Она представляет собой сферу из звезд, в два раза превышающую поперечник галактики Андромеды. Но если галактика Андромеды - это в первую очередь тонкий диск из звезд, то галактика UGC 10143 - в первом приближении шар (точнее - эллипсоид вращения), и понятно, что её объем плотно населенный звездами, словно одно большое шаровое звёздное скопление, содержит в сотни или тысячи раз больше светил, чем любая из соразмерных с ней спиральных галактик. А сколько всего в ней звезд - сотни триллионов или квинтиллион звёзд? - этого астрономы пока еще не знают.
Все эти бесчисленные звезды достались галактике UGC 10143 от её предшественниц, которые слились между собой в далеком прошлом, и образовали вот такой исполинский звездный мегаполис. Среди тех галактик наверняка были и спиральные. Но в итоге все собралось в одну эллиптическую. И сам собой возникает вопрос: "В будущем все спиральные галактики обречены превратиться в эллиптические, утратив свои спиральные структуры?"
По всей видимости - да.
Спиральные галактики - молодые вселенские структуры. Они могут быть небольших или средних размеров. Вся их молодость заключена в спиральных ветвях - там преимущественно горят голубые новорожденные звезды, и на всех фотографиях спиральные ветви имеют белый или сине-голубой оттенок. Ядро и балдж спиральных галактик желтоватые или даже красно-оранжевые - там преимущественно живут старые звезды. По сути своей, когда галактика теряет свои спиральные ветви, от неё остается лишь ядро и балдж (сфероидальное уплотнение вокруг ядра), а это и есть основа эллиптической галактики.
Но куда же деваются спиральные ветви?
Существует несколько механизмов их потери.
Самый простой и понятный, это - слияние галактик. Уже само сближение массивных звездных островов вносит хаос в их симметрию, разрушает гармоничную динамику вращения звёздного диска. Часть звезд из ветвей начинает падать на ядро, а другие устремляются вдаль от него, и навсегда покидают окрестности своей галактики, в которой родились. Слияния и даже просто сближение галактик всегда сопровождаются значительным рассеянием населения спиральных ветвей. Но звезды галактического ядра и балджа как правило очень хорошо скреплены взаимной гравитацией - они там ближе друг к другу, и связь их прочнее - они не разбегаются. Поэтому, после слияния, ядра галактик и их балджи могут уцелеть, объединиться. А оставшемуся населению разрушенных спиральных ветвей ничего не остается, как влиться в этот звездный шар.
Галактики "Антенны" - NGC 4038 и NGC 4039 - сливаясь теряют часть своих спиральных ветвей и превращаются (как показывает моделирование) в эллиптическую галактику
Второй механизм не подразумевает слияния сам по себе. Достаточно одной спиральной галактики, но с пробужденной сверхмассивной черной дырой в её центре, чтобы избавиться от спиральных ветвей. Дело в том, что галактический диск состоит не только из звезд. Значительную часть его массы составляет межзвездный газ. Он кажется прозрачным - как-будто невесомым. Но это не так. Масса газовой составляющей может превосходить звездную, или как минимум равняться ей. Потому что почти в каждой спиральной галактике в настоящую эпоху скрыт потенциал звёздообразования сравнимый с тем, что уже реализовалось в виде сияющих в ней звезд. Вот, сколько в галактике уже зажглось светил, еще столько же может с течением времени образоваться из наполняющего её спиральные ветви межзвездного газа... если только он куда-нибудь не денется...
А как он может пропасть?
Благодаря активности сверхмассивной черной дыры, которая пробудилась, начала поглощать газ и даже неосторожные звезды в своих окрестностях, разрывая их перед этим. А то, что в неё по каким-то причинам не попало, выбрасывать в виде звёздного ветра во все (или - некоторые) стороны, причем настолько интенсивно, что этот поток излучения и плазмы из ядра галактики буквально выдувает водород из галактического диска и гало.
Казалось бы, как можно выдуть столько газа, масса которого сравнима с массой звезд галактического диска? Ведь звезды не выдуваются...
Не забываем, что галактика вращается, и достаточно небольшого импульса, чтобы газовой составляющей пришлось покинуть свою устойчивую орбиту. А звезды не выдуваются, потому что они в галактических масштабах практически точечные - парусность у них нулевая.
И вот тогда, когда водород в галактике иссяк, вдруг выясняется, что равномерное и устойчивое вращение звездного галактического диска - и спиральных ветвей в его составе - поддерживать уже больше нечем. Масса газовой составляющей была слагаемым равновесия, без которой оставшиеся звезды частично выгорают от старости, а частично уходят вдаль от ядра, покидая пределы его гравитационного влияния (или, как альтернативный вариант, - падают на ядро, вливаясь в него).
Как говаривал один старый Джедай:
"Не дай Бог Вам родиться в галактике с активной черной дырой в ядре!"
Галактика "Сигара" или M82 уже никогда не будет прежней после внезапной активизации двойной сверхмассивной черной дыры в её ядре
Ну, а о банальном галактическом каннибализме, когда проходящая мимо массивная галактика просто забирает себе спиральные ветви меньшей по размеру и массе галактики, мы уже много раз говорили.
В итоге, рано или поздно, большинство спиральных галактик проэволюционируют в эллиптические - либо сбросят ветви, либо сольются.
Занятно, как одновременно во Вселенной работают два противоречивых механизма - разбегание галактик, и слияние галактик в нечто более крупное, чем привычный для нас звездный город. Результатом таких разнонаправленных тенденций станут огромные галактики-шары, из которых другие галактики в некоторый момент перестанут быть наблюдаемыми. И их жители (если таковые станут возможны) будут иметь все основания считать, что никаких других галактик в этом мире, кроме их собственной, более не существует.
Взаимное расположение скоплений и сверхскоплений галактик в нашем ближайшем метагалактическом окружении. В условное наше время
Но вернемся в процветающее галактическое скопление Abell 2147, и к возглавляющей его галактике UGC 10143.
Космический телескоп не случайно сделал эту фотографию, и уж точно не ради наших лайков в соцсетях. Это часть большой исследовательской работы по изучению шаровых звездных скоплений в далеких галактиках. Дело в том, что с расстояния в пол-миллиарда световых лет разделить на отдельные звезды галактики ни в какой современный телескоп не получится. Но можно посчитать в них шаровые звездные скопления, которые с такого расстояния видны телескопу имени Эдвина Хаббла как звезды - можно даже исследовать их спектры и понять, какой процент тяжелых химических элементов присутствует в их звёздах.
Шаровые звездные скопления - своеобразные исторические маркеры внутри каждой галактики, который рассказывает нам о том, из чего данная галактика сложилась. А сложилась она из других галактик - путем слияния. Многие шаровые скопления являются ядрами тех самых галактических кирпичиков, их которых построены современные крупные галактики - как спиральные, так и эллиптические. Посчитайте, сколько в галактике шаровых скоплений и узнаете, сколько слияний она имела в своей истори (не ровно столько же, но близко к тому). Например, в нашей Галактике Млечный путь известно около 150 шаровых звездных сколплений. Не все из них являются бывшими ядрами галактик, но некоторая пропорциональная часть (предположим, что - половина). В галактике Андромеды нам известны 400 шаровых скоплений, хотя вероятно, что их немного больше - до пятисот. А в эллиптической галактике UGC 10143 астрономы насчитали порядка 20 тысяч шаровых звездных скоплений - в 40 раз больше, чем в самой крупной галактике Местной Группы Галактик.
Глядя на галактику UGC 10143 приходится удивляться тому, насколько насыщенной бывает жизнь некоторых галактик.
В 2010 году в этой галактике вспыхнула сверхновая звезда, предположительно II типа, но, к сожалению, астрономы пропустили это событие, и свидетельство этой вспышки было обнаружено сильно позже - на архивных фотоснимках Ликской обсерватории, сделанных примерно неделю спустя после максимума вспышки, и звезда уже почти угасла до уровня шумов и помех. Надеяться на скорую вспышку еще одной сверхновой не приходится - в спиральных галактиках они могут быть частыми, особенно на излете очередной волны активного звёздообразования. А в эллиптических галактиках звездообразование сошло на нет - здесь только старые звезды, которые медленно тлеют, но сверхновыми вспыхивают крайне редко. А молодым короткоживущим гигантам, завершающим свой звездный путь вспышкой сверхновой, здесь взяться не из чего - нет в этой галактике достаточного количества водорода - кончился. Разве что, пыль осталась. Но и той немного. Поэтому никаких, характерных для спиральный ветвей, темных пылевых полос в эллиптических галактиках как правило нет. В лучшем случае на фоне сияния этого звездного шара можно заметить лишь самые неуловимые неоднородности, но и те с течением времени рассеяться - покинут пределы этого звездного города - стерильного как больничная палата, где ни один из пациентов никогда не будет выписан.
Впрочем, такая безрадостная перспектива ждет всю нашу Вселенную, если в ней ничего не изменится. Но разве не для того в ней возникла жизнь, чтобы появился шанс переписать несколько скучный финал вселенской истории, или вовсе избавить её от какого бы то ни было однозначного финала.
Фрагмент эллиптической галактики UGC 10143 и кластера Abell 2147. Космический Телескоп имени Эдвина Хаббла