Загадки космосу, політ на Марс та тривимірна мапа галактики. Як українські науковці досліджують Всесвіт

Загадки космосу, політ на Марс та тривимірна мапа галактики. Як українські науковці досліджують Всесвіт

Ми поспілкувалися зі старшим науковим співробітником Астрономічної обсерваторії Одеського національного університету Тамарою Мішеніною про те, що нам вже відомо про космос, а що - це ні.

Тамара Василівна Мішеніна – доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Астрономічної обсерваторії Одеського національного університету імені В. Мечникова. Вона єдиний представник від України, який цього року побував на симпозіумі міжнародного астрономічного союзу "Астрометрія і астрофізика; в небі Gaia " в Ніцці.

На форумі обговорювалися результати двох з половиною років наукового спостереження, виконані космічною місією Gaia – одного з найбільш амбітних і проривних астрономічних проектів, який може серйозно вплинути на подальший розвиток астрономії.

Gaia (англ. Global Astrometric Interferometer for Astrophysics) — космічний телескоп Європейського космічного агентства, наступник проекту Гіппарх (Hipparcos). Він був запущений з космодрому Куру 19 грудня 2013 року. Головне завдання телескопа — скласти докладну мапу розподілу зірок нашої Галактики. Місія розрахована на 5 років.

У вересні 2016 року науковою командою Gaia був опублікований перший набір даних (англ. Data Release 1, DR1 – ред.), складений за результатами спостережень за 14 місяців від липня до вересня 2016 року.

В наборі опубліковані позиції (з точністю близько 10 mas) і яскравість 1,1 мільярда зірок, а також розраховані докладні параметри для більш ніж 2 мільйонів зірок, загальних для Gaia і каталогу Tycho-2 (TGAS - Тихо-Gaia Astrometric Solution), з точністю позицій у 0.3 +-0.3 mas і точністю визначення власного руху 1 mas на рік.

ТСН.ua поспілкувався з Тамарою Мішеніною після її повернення з симпозіуму. Про результати місії Gaia, про те, що нам на цей момент відомо про Всесвіт, про дослідження екзопланет, про їхню можливу колонізацію, про політ на Марс, про тривимірну карту галактики й інші космічні відкриття – читайте в нашому інтерв'ю.

Тамара Мішеніна
- Тамаро Василівно, для початку хотілося б дізнатися, як минув симпозіум в Ніцці. Що нового і цікавого вдалося дізнатися про наш Всесвіт?

- Симпозіум був досить вдалим і продуктивним в інформаційному плані. У вересні минулого року вийшов перший випуск Gaia Data Release – це каталог, у якому описані спостереження супутника Gaia (Гайя – ред.), і на цьому симпозіумі якраз звіряли нові дані з тими, які були отримані раніше. Результати – чудові.

Взагалі, у телескопа Гайя було два завдання. Перше – за допомогою тривимірної карти Галактики і дослідження руху зірок отримати координати кожної зірки, подивитися, як вона рухається в просторі і відновити всі структурні особливості галактики. Власне, для цього був створений цей телескоп. Якщо ми матимемо дані, отримані в процесі його роботи, то зможемо дізнатися, якою була наша Галактика (Чумацький шлях – ред.) на самому початку, як вона розвивалася і до чого це все призвело.

- Чим місія Гейя відрізняється від Кеплера?

Це як раз стосується другого завдання, яке була поставлене перед Гайя – пошук екзопланет. Цим же, як відомо, займається і Кеплер. Так от, Кеплеру вдалося методом оцінки проходження по диску зірок оцінити зміни їхнього блиску і можливість наявності планет у 4 700 зірок. Для тисячі зірок були отримані вже наземні підтвердження. Що ж стосується Гайя, то планується отримати таку інформацію для 20 тисяч зірок. Варто також зазначити, що оброблення даних з Гайя плануються на 15 років вперед, що дозволить нам отримати набагато більше інформації [ніж з Кеплера] про наявність планетних систем, деякі з яких можуть виявитися потенційно населеними.

- Ви згадали тривимірну карту Галактики. Як вона допоможе в роботі вченим і коли її можна буде побачити?

Поки що цю мапу можуть бачити тільки науковці, її частина якраз була показана на конференції. Мапа все ще перебуває в розробці, оскільки спостереження за зірками триває. Для звичайної публіки ця опція поки недоступна, але в найближчому майбутньому у міру того як відбуватиметься дослідження зірок, гадаю, така можливість обов'язково з'явиться.

Гайя займається дослідженням нашої Галактики, але у нас є ще й супутники – Мала та Велика Магелланові хмари, які мають досить яскраві зірки, що дозволяє супутнику спостерігати їх. Крім того, отримані дані з супутника говорять нам, що існує певний зв'язок між нашою Галактикою і Магеллановими хмарами. Підтвердженням цього є виявлений своєрідний місток із зірок між галактиками.

Мапа Чумацького шляху, зіставлена на базі данних Гайя. / Фото: ESA

- Зовсім недавно НАСА заявило про відкриття 7 екзопланет. Чому я згадала про них, дослідники зазначали, що вони потенційно придатні для життя. Як ви вважаєте, чи зможемо ми колись дістатися такої планети й колонізувати її?

Насправді таких варіантів (мається на увазі відкриття екзопланет – ред.) є декілька. Остання презентація НАСА просто стала яскравим узагальнювальним прикладом роботи космічного агентства. Але думаю, що колонізувати одну з таких планет не вдасться дуже скоро. Але за сучасного темпу розвитку, за методів, що прогресують, включаючи медичні [оскільки людина має вижити в таких умовах, принаймні долетіти туди], думаю, що це можливо. Ілон Маск вселяє надію.

- Скільки на цей момент існує потенційно придатних для життя планет і як нам до них дістатися?

Одразу важко сказати, хоча минулого року у мене вийшла робота щодо дослідження зірок з планетними системами та особливостей їх хімічного складу, там більше детально можна почитати (з роботою можна ознайомитися тут).

Судячи з тих даних, які ми маємо, колонізація Марса можлива.

Тамара Мішеніна

Щодо самих планет – то вони розташовані дуже далеко. Але знову ж, важко сказати, що ми зможемо до того часу зробити. Мені здається, найважливіше полягає в тому, щоб людина змогла вивчити умови й можливості, а також створити такі умови, щоб людина в них змогла долетіти і жити там.

Це більше залежить не від енергії, і не від корабля, і власне, Ілон Маск нам весь час говорить, що немає меж для людського пізнання і можливостей. Але мені здається, що найбільш уразливим, слабким і вразливим місцем є сама людина. Попри те, що вона володіє такими могутніми розумовими і розумовими здібностями, все-таки її тіло міститься в "крихкій посудині".

- Давайте розглянемо більш реальний наразі варіант – політ на Марс. І НАСА, і Ілон Маск активно до цього готуються. Чи зможемо ми колись переселитися на Марс, або принаймні вільно подорожувати туди.

Судячи з тих даних, які ми маємо, колонізація Марса можлива. Не знаю, чи можливо жити, проте польоти туди – так. Ілон Маск, мені здається, дуже оптимістичний у тому, що це можливо вже 2020 року. Проблема, мені здається, у біологічному факторі – у біологічних можливостях людського тіла. Проте, до 2050 року, думаю, це цілком можливо. Не можу сказати, що до цього часу в організмах вже буде все замінено і людина стане майже роботом, проте прогрес буде дуже серйозним.

- Що нам може завадити в освоєнні Марса?

- Насамперед – це умови існування. Там або необхідно створити певний клімат, або вже має бути відповідний клімат. Завдяки місіям, які ми запускаємо на Марс, зокрема, Curiosity (К'юріосіті – ред.), ми отримуємо ці дані. І все ж після того, як людина біологічно зможе існувати там у створених умовах, не менш важливим залишатиметься психологічний момент. На мою думку, він буде найважчим.

- Останнім часом дослідники все частіше наголошують, що наша планета поступово стає занедбаною. Що варто робити в такому випадку – шукати місце у Всесвіті, куди варто евакуюватися або ж намагатися врятувати Землю?

 - Безперечно, першочерговим завданням має бути порятунок нашої планети. Але, як запасний варіант, треба шукати й можливість життя поза Землею. А план порятунку – це певні комплексні речі: і екологія, і роззброєння. Треба людству шукати спільну мету та ідеї, не тільки навколо екології чи глобального потепління, але й загалом працювати над виживанням різних етносів, людей, країн. Мені здається, ми швидше знищимо себе самі, ніж природні умови та катаклізми.

- Чи не здається вам, що людина, переселившись на іншу планету, теж її занедбає?

- Думаю, так. Тому  робити це потрібно дуже обережно. Це нагадує заселення Америки – бідних індіанців та їхню цивілізацію. Вона хоч якось і жевріє, але загалом – загинула. Це ж може статись і в космосі.

- Кілька років тому справжньою сенсацією в науковому світі було відкриття бозона Ґіґґса. Яка зараз є практична користь від цього відкриття? І чи правда, що це відкриття було таким сенсаційним?

- Так, це було достатньо цікаво, оскільки вирішувалось принципове питання наявності маси. Тобто, частка мала масу, і це було важливо. Теорія походження Всесвіту, на яку ми зараз спираємося, теорія Великого вибуху та походження елементів, їй якраз і не вистачало цього знання – чи мав бозон Ґіґґса масу. Теорія стала повною, і наші уявлення отримали реальне підтвердження.

- Чи виправдала себе робота Великого адронного колайдера? І чим він зараз займається?

- У нас є співробітник, який їздить туди щороку (мається на увазі до Європейської організації з ядерних досліджень – ЦЕРН – що розташований у Швейцарії ). Дослідження там продовжуються, колайдер працює. І виправдовує себе не тільки у відкритті бозону, але й в інших дослідженнях – там отримують цікаві результати. Наприклад, 2013-го року командою вчених LHCb на прискорювачі була виявлена частинка під назвою Пентакварк. Ця знахідка вчених стала другою за значимістю після бозону.

- Його будували ж лише для того, щоб упіймати бозон Ґіґґса?

- Від початку – так, оскільки ми ж не можемо потрапити у початок всесвіту та подивитись, як все відбувалось. Все базується на таких теоретичних речах та експериментах.

- Що нам досі залишається невідомим про космос? Які дослідження проводяться, які місії плануються?

- Як і раніше, нас цікавить наша галактика. І після місії Gaia NASA планує запустити схожий телескоп, який назвуть ім'ям першого директора агентства, і можливо, він зможе дослідити більшу кількість зірок. Що стосується пошуку планет – у найближчі 5-10 років планується запуск супутників, які працюють інакше – наприклад, вони отримуватимуть дані спектрографа, і за променевими швидкостями визначатимуть наявність планет.

- Тобто ключова ідея – пошук екзопланет?

- Одна з основних. Крім того, хоч ми і підтвердили теорію Великого вибуху, та дослідження продовжуються. Тому, що структура навіть нашої Галактики не вивчена достатньо. Галактика – це складна система: окрім сонячної системи, є галактичний диск, товстий диск, сферична система Галла, є корона з частками дуже високих енергій, які оточують цей диск тощо. Наприклад, на конференції дуже багато говорили про товстий диск. Є така структура, і ніхто не може поки сказати, як вона утворилися у нашій Галактиці.

- Це таке ж загадкове утворення, як і чорні дірки?

- Ні, не настільки. Диск галактики ми бачимо на небі, як Чумацький Шлях. Є більш щільний та тонкий диск, який складається з зірок, газу, скупчень тощо. А є більш ширший та більший за висотою диск. І як він утворився, у рамках сучасних теорій утворення галактики, дуже складно взагалі показати – чи це було в результаті захоплення, коли якась інша галактика пройшла через нашу, і залишила слід у вигляді товстого диску нам на пам'ять. А можливо, це були окремі маленькі гала, які падали на нашу Галактику. А може, це просто міграція зірок, які рухались, адже вони рухаються навколо центру Галактики.

Серед завдань - і дослідження балджу. Це утворення у центрі галактики, схоже на горіх, від якого відходять спіральні "рукави", ми досі не можемо навіть точно сказати, скільки спіральних рукавів у нашій галактиці. Тому що перебуваємо всередині, і дослідити структуру, перебуваючи усередині, дуже важко. Тому надія дійсно на нові місії, щоб встановити насамперед структуру галактики.

Чорна діра. Зображення Європейського космічного агентства. / Фото: ESA

І, звісно, нам цікава сонячна система, адже ми не все знаємо про астероїди, не все знаємо про зовнішні планети, хмару Оорта, яка розташована за всіма орбітами наших планет. Повної картини ще немає, вона не вивчена, оскільки це дуже важко зробити. Крім того, важливим є, зокрема, для місії Гайя, вивчення темної енергії. Оскільки навіть у нашій галактиці її крива обертання дещо відрізняється.

Якщо масу взяти такою, як ми її знаємо – це речовина, що світиться, то крива обертання, вона інакша, тобто, ми маємо якусь невраховану масу, темну матерію. Раніше вважалося, що це якісь залишки, якісь охололі зірки, які ми не можемо бачити. Зараз це питання відкрите. Дослідження того, що є темною матерією та скільки її в нашій галактиці – незавершені.

-  А чорні діри вже належним чином досліджені чи все ж потребують вивчення?

- Є загальне уявлення, що це певна система, що гравітує. Тобто, це було щось велике, що почало стискатись та стиснулось до чорної діри, і в цьому напрямі проводяться дослідження, аби довести, що такі об'єкти існують. Доказом може служити рух зірок, які розташовані навколо, коли ми нічого поруч не бачимо, але бачимо їхній рух навколо певного центру мас. І ми говоримо, що, ймовірно, вони рухаються навколо чорної діри. І така чорна діра є в центрі нашої галактики, і вже оцінено її масу, саме за рухом зірок. Це джерелоSagittarius A* (Стрілець А* – ред.), який ми не бачимо, але поруч є інше джерело, яке дає радіовипромінювання, це, ймовірно, світиться пил чи газ, що притягується чорною дірою. Саму діру, звичайно, ми бачити не можемо, але за скупченням зірок, які притягуються до центру галактики, ми оцінюємо масу – це приблизно 10 у шостому ступені сонячних мас. І це науково доведений факт.

- Фантасти припускають, що за допомогою чорних дірок можна перетинати канву простору-часу і таким чином подорожувати в часі. Чи далекі вони від істини?

- Це поки залишається фантастикою. Але наш космолог якось на семінарі сказав таку фразу: "Так, звичайно, ми можемо потрапити у підпростір, але шпарка дуже вузька – 10 у -30 ступені сантиметрів". Тобто, теоретично – це можливо, але поки це фантастика.

 - Україна і космос. Хочеться перейти до цієї теми. Який внесок наразі українські вчені роблять у дослідження космосу, в яких місіях беруть участь?

- Якщо говорити про конференції, в якій я брала участь, у деяких програмах з дослідження структури галактики беруть участь вчені Харківського університету та Київської академічної обсерваторії, і їхні доповіді були представлені на цій конференції.

- Чи є в України потенціал запускати власні ракети?

- Хоча це й не мій профіль, проте, мені здається – справа в грошах. Якби було фінансування і молоді науковці не їхали з України, це можна було б вирішити. Щоправда, ми і так будуємо ракети і потенціал в нас є. Думаю, що "Южмаш" має такий потенціал, але вся проблема у фінансуванні.

- Ваш Інститут отримує державне фінансування чи існує на гранти та спонсорські кошти?

- Я працюю в астрономічній обсерваторії, яка належить Одеському національному університету. В нас є фінансування від Міністерства освіти, але воно фактично побудоване на грантовій системі. Тобто, ми подаємо наші плани проектів на три роки, від експертної ради отримуємо бали, і вже за цими балами отримуємо фінансування.

- Легше отримати гранти чи державну підтримку? Держава йде назустріч інноваційним розробкам?

- Я би сказала, вони намагаються щось робити. Якісь проекти, які потрапляють до нас з-за кордону, державою підтримуються. Зараз є проекти, наприклад, "Горизонт 2020" – це європейський проект, де можна разом з європейськими вченими подавати гранти. Дуже цікавий проект, але треба знайти там учених, які вивчають подібні проблеми, які зацікавлені у вашій роботі, і в цьому сенсі держава перешкод не чинить, такі варіанти можливі.

- Чи багато молоді зараз цікавиться астрономією?

- Насправді, зараз набагато менше людей цікавиться астрономією, але вони є, і ми цьому раді.

- Тобто, абітурієнтів мало?

- Абітурієнти є, хоча їх і небагато. Раніше у нас на держзамовлення набиралось 10 людей, нині тільки 5. Харківський університет зміг зберегти 10 місць для держзамовлення. Оця невеличка кількість людей, ми їх набираємо.

 - Після навчання студенти залишаються працювати в цій сфері? Чи переключаються на інші галузі, чи їдуть за кордон продовжувати свої дослідження?

- По-різному. Невеличка кількість залишається працювати у нас, багато хто йде працювати на комерційні компанії, де ця робота краще оплачується, а деякі дійсно їдуть за кордон. Наші випускники – дві особи – працювали на VLT, це найбільший телескоп, що розташований у Чилі. Є наша випускниця і в американській обсерваторії. Але, коли залишаються в нас, це нас тішить, адже дефіцит молодих кадрів у нас дуже відчувається. 

Повʼязані теми:

Стаття з добірки новин:
Космічна Одіссея
Наступна публікація