Галактический каннибализм: как Млечный Путь поглощал соседние галактики

Где-то в тишине космоса между светом звезд и тенью темной материи хранятся следы прошлого. Их невозможно потрогать руками, но можно прочесть — если знать, где искать. Марина Ищенко, старший исследователь отдела физики звезд и галактик Главной астрономической обсерватории НАН, — галактический археолог. Она исследует скопления звезд, как археолог изучает осколки глиняных сосудов. Ее работа — это попытка заглянуть в юность Вселенной, собрать пазл из осколков карликовых галактик, когда-то поглощенных Млечным Путем. Это история о том, как мы открываем себя, глядя в прошлое звезд.

ZN.UA побеседовало с Мариной Ищенко о том, что ученым удалось узнать о прошлом Млечного Пути и Вселенной.

— Пани Марина, что интересного удалось «раскопать» о прошлом нашей Галактики и над чем вы сейчас работаете?

— Мы исследуем, какие карликовые галактики съела на своем жизненном пути наша Галактика Млечный Путь — их было около десяти. Даже был введен такой термин — «галактический каннибализм». Благодаря тому, что мы понимаем, какими были съеденные объекты, мы можем восстановить, как же формировалась наша Галактика, как наращивала свою массу. Этот процесс длится миллиарды лет. Если 10–12 миллиардов лет назад, в эпоху ранней Вселенной, поглощения галактик были очень активными, то теперь таких поглощений будет меньше — Вселенная, как известно, расширяется. Отмечу, что как раз сейчас, наша Галактика «обедает» карликовой галактикой под названием Сагиттариус. Обед растянется еще на пару миллиардов лет, после чего ее звезды, пыль, газ и другие структуры и объекты станут частью Млечного Пути.

— Как астрономы изучают прошлое звезд?

— У нас есть хорошо определенные координаты и скорость движения звезд. Имея эти параметры, имея суперкомпьютер или очень хороший компьютер, можно реконструировать ее орбиту в нашей Галактике: как она жила, например 8 миллиардов лет назад, где она могла находиться в то время.

Когда мы говорим о галактической археологии, нужно понимать, что наша Галактика не статична. Постоянно менялись ее масса и размеры. Она постоянно наращивала массу. Не было, например, такого, что кто-то большой (имеется ввиду другая галактика, больше нашей по массе) прошел мимо нас и откусил кусок.

— Можем ли мы сказать, что уже знаем «биографию» нашей Галактики или это только несколько первых страниц? И насколько эта биография достоверна?

— Из того, что мы знаем сейчас и с учетом уровня развития технологий, инструментов, программного обеспечения, из того, как мы умеем определять химический состав звезд, реконструировать их орбиты, я бы сказала, что реконструированная нами биография нашей Галактики достаточно достоверна. Конечно, может произойти нечто, что перевернет все. Например окажется, что какая-то константа была измерена неправильно. Но с тех пор, как человек смог выводить телескопы на орбиту и получать более точные снимки, более точные спектры космических объектов, достоверность этих результатов можно оценить как высокую.

По крайней мере мы уже точно знаем, что примерно через 4 миллиарда лет мы столкнемся с гораздо большей галактикой — Андромедой. Примерно в это же время Солнце перейдет в стадию красного гиганта, сбросив с себя внешние оболочки, которые поглотят планеты, включая Землю и, возможно, даже Марс. А мы, человечество, — не то что мгновение, мы какая-то доля секунды в масштабе Вселенной.

Касательно того, все ли мы знаем о прошлом нашей Галактики, я бы сказала, что из книги ее биографии мы прочитали лишь первую главу. Остальное — темная материя. Мы знаем, что в центре нашей Галактики находится сверхмассивная черная дыра Стрелец-А. Но мы не знаем, какова была ее активность в прошлом. Хотя видим, что нам «повезло» — у нас достаточно тихая черная дыра с умеренным аппетитом.

С другой стороны, мы знаем структуру нашей Галактики. Она состоит из нескольких частей. Балдж — центральная, выпуклая ее часть. В ней сосредоточено огромное количество старых звезд и сверхмассивная черная дыра. Диск — плоская часть, которая состоит из двух структур — тонкого и толстого дисков. Здесь сосредоточено большое количество звезд, газа и пыли. В тонком диске — молодые звезды, здесь идет активное звездообразование, в толстом — звезды постарше. Плюс гало — сферическая оболочка вокруг Галактики. Здесь находятся очень старые звезды, а также поглощенные «чужие» звезды и темная материя.

И нужно еще отметить, что нам повезло с положением нашей Солнечной системы в Галактике — мы находимся в самой тихой зоне. У нас нет поблизости какого-то пульсара с его убийственным излучением. Возможно, поэтому жизнь и смогла зародиться на Земле.

— Если говорить о космическом прошлом, нельзя не упомянуть об одной из самых больших тайн — о моменте рождения всей Вселенной, о Большом взрыве. Что известно о нем?

— Из того, что нам сейчас известно, мы не можем детально рассказать, что было примерно тринадцать с половиной миллиардов лет назад, у нас есть только предположения. Однако за последние 20–30 лет ряд предположений удалось подтвердить, в частности в результате экспериментов в Большом адронном коллайдере. Например, смогли воспроизвести кварк-глюонную плазму: это такое состояние материи, которое существовало в первые микросекунды после Большого взрыва. Еще одним примером может быть открытие Бозона Хиггса. Эта частица может играть роль в инфляционной модели ранней Вселенной — теории, объясняющей ее стремительное расширение сразу после Большого взрыва.

— Темная материя — это большая часть Вселенной, но она невидима для нас. Действуют ли на нее те же физические законы, что и на «легкую» материю?

— Сначала математика, а потом уже и наблюдения подтвердили, что если сложить все, что мы видим во Вселенной, это будет лишь несколько процентов от ее массы. Другую ее часть, которую мы не можем наблюдать, но которая проявляет себя при гравитационном взаимодействии (влияет на движение звезд, галактик и даже «искривляет» свет), решили назвать «темной материей». Теоретически постулирована еще и темная энергия. Какого-то такого прорыва, понимания природы этих явлений, не говоря уже об обнаружении, нет. И это больше вопрос к космологам.

— Вы работаете в украинской науке во время войны. Удалось ли сохранить исследовательскую инфраструктуру, международное сотрудничество?

— Мне бы здесь хотелось в первую очередь сказать о проблеме человеческого ресурса, не только в астрономии, а в науке вообще. Часть ученых выехала в ЕС, получила там гранты, поддержку. Есть ли стимул вернуться? Учитывая низкую оплату труда ученых в Украине — вопрос спорный. Возьмем мой пример. У меня уже 20 лет стажа в академической организации, есть надбавка за кандидатскую степень и за научное звание старшего исследователя. Но после вычета всех налогов на руки я получаю 15–17 тысяч гривен. При этом аренда квартиры сейчас стоит 13 тысяч. Когда я прочитала пару недель назад в новостях, что средняя зарплата в Киеве 26–40 тысяч гривен, стало очевидно, что это не про нас, не про ученых.

Если говорить об исследовательской инфраструктуре, она на данный момент практически не пострадала — наблюдения ведутся. Продолжает работу солнечный телескоп, станция лазерного мониторинга искусственных спутников Земли и прочее.

Что касается моей работы — она целиком построена на моделировании, и для этого нужен не просто компьютер, а суперкомпьютер. Однако даже с учетом немногих грантовых конкурсов от МОН, заложить в грант средства на покупку дорогостоящего оборудования или публикацию в ведущих журналах по астрономии невозможно.

Но где-то двери закрылись, а где-то — открылись: появились возможности участвовать в международных грантах, акцентированных на поддержке украинской науки. Так, например летом 2022 года благодаря инициативе коллег Института астрофизики Канарских островов я получила возможность поработать на телескопе в Тенерифе.

Фундаментальная наука — это всегда инвестиции в будущее. В развитых странах именно фундаментальная наука в приоритете, потому что она — то знание, которое выстрелит через 10, 20, 30 лет. На то она и фундаментальная. Это залог развития нации, страны. Это внутренний импульс человечества к познанию себя и Вселенной. Это путь, по которому мы растем — от любопытства к пониманию, от вопросов к открытиям и далее — к технологиям.