Астрофизик Сергей Попов — о чёрных дырах, гравитационных волнах и внеземных цивилизациях

Изучение чёрной дыры в центре галактики Messier 87 и получение её радиоизображения — это пилотный проект, который позволит узнать, как устроены другие галактики. Об этом в беседе с RT заявил ведущий научный сотрудник Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга МГУ Сергей Попов. Он также рассказал о главных событиях в астрофизике за последние несколько десятилетий, о технологиях наблюдения за космическими объектами и о том, почему следы внеземных цивилизаций до сих пор не обнаружены.
— Сергей Борисович, как была сделана первая фотография чёрной дыры?

— Это не обычная фотография, а радиоизображение чёрной дыры в галактике Messier 87 в созвездии Девы. Оно было получено с помощью нескольких радиотелескопов, разбросанных по всему миру. Важной составной частью данного проекта было компьютерное моделирование.
— Можно ли сказать, что до получения этого изображения само существование чёрных дыр было лишь теорией?
— Чёрная дыра — очень хорошая консервативная гипотеза, которая позволяет объяснить существование ряда астрономических объектов. Сама природа чёрной дыры такова, что очень трудно доказать, что это именно она, а не ещё более экзотический объект, который на неё похож. В течение десятилетий люди получали различные данные, которые позволяли отбрасывать другие гипотезы или существенно их ограничивать. Получение изображения — это ещё один важный шаг в пользу гипотезы чёрной дыры, прекрасный научный результат, самый сильный со времён первой регистрации гравитационно-волнового всплеска от слияния чёрных дыр.
— Расскажите о самом объекте. Как он был выбран? Насколько известно, это одна из самых массивных чёрных дыр во Вселенной.
— Действительно. Учёные наблюдали за двумя сверхмассивными чёрными дырами в центре нашей галактики и в M87. В астрономических наблюдениях для нас всегда важен не линейный, а угловой размер объекта — насколько это большая «дыра» на небе. Чёрные дыры устроены просто: чем больше масса, тем больше размер. Например, если теоретически сжать Солнце до состояния чёрной дыры, то получится шарик диаметром в 6 км. Чёрная дыра в центре нашей галактики в 4 млн раз тяжелее, чем Солнце в сжатом виде, и её диаметр составляет 24 млн км. А диаметр чёрной дыры в М87 — 24 млрд км. Она в тысячу раз массивнее, чем объект в центре нашей галактики. Чёрные дыры в M87 и в нашей галактике были выбраны как две наиболее доступные цели для наблюдения. Однако объект в центре нашей галактики не такой уж большой, окружающее его вещество вращается быстро, и картинка немного смазывается. Поэтому она до сих пор не получена. Работать с более массивной и отдалённой чёрной дырой в М87 оказалось легче, поскольку она достаточно медленно меняется. За восемь часов наблюдений её изображение остаётся несмазанным.
— Как получение этого изображения повлияло на науку?
— Важно показать, что сама технология работает и её можно совершенствовать. Всегда важен демонстрационный, пилотный шаг. Чёрная дыра в М87 — это активный объект, условный прототип других ядер галактик, которых очень много. Изучение одного из них позволяет нам узнать, как устроены другие.

— В апреле этого года после модернизации оборудования в обсерваториях начался новый период наблюдений. Что уже удалось увидеть?
— Мы сразу поняли, что очень сильно возросла чувствительность установок. Мы рассчитывали на то, что будем наблюдать в среднем одно событие в неделю, но они регистрируются чаще. В основном мы наблюдаем за слиянием двух чёрных дыр. Это помогает собирать статистические данные. У нас появляется шанс обнаружить интересные пары, например, вращающиеся в разные стороны объекты. Ещё одним важным шагом стало обнаружение слияний нейтронных звёзд с другими нейтронными звёздами и с чёрными дырами. Это помогает лучше понять, как устроены эти космические объекты. Часто люди утверждают, что незачем их исследовать, поскольку они находятся далеко от нас и мы никогда к ним не полетим. Однако изучение внутреннего строения нейтронных звёзд содействует развитию ядерной физики и других прикладных областей знаний.

— Вы можете назвать самые главные открытия в астрофизике последних лет и те, на которые учёные рассчитывают в будущем?
— В 1960-е годы были открыты квазары, пульсары, реликтовые излучения, то есть окончательно оформилась теория горячего Большого взрыва. В 1990-е учёные обнаружили экзопланеты, сделали открытие об ускоренном расширении Вселенной, а в 2015 году зарегистрировали гравитационные волны. Сейчас на орбите работает телескоп «Гея» (Gaia), собравший данные о более чем миллиарде звёзд. Он видит астероиды в Солнечной системе и далёкие галактики. В ближайшие годы мы получим первую трёхмерную карту Млечного Пути. Через несколько лет начнут работать большие наземные оптические телескопы нового поколения. С их помощью в 2020-х годах мы получим первые данные об атмосфере землеподобных экзопланет и обнаружим планеты с большим содержанием кислорода. Также ждём запуска ультрасовременного космического телескопа «Джеймс Уэбб».
— Почему открытие гравитационных волн было так важно?
— Можно представить пространство и время как ткань, трёхмерную структуру, которая искажается из-за наличия массивных тел. Если мы будем вращать массивное симметричное тело, то его показатели не изменятся. Но если мы станем крутить объект в форме сигары или огурца, то увидим трансформации, поскольку часть симметрии будет потеряна. Когда предмет вращается с определёнными периодом и частотой, мы видим изменение гравитационного поля. С конца 1960-х годов люди пытались зарегистрировать волны далёких источников, строили более чувствительные детекторы. Они были спроектированы таким образом, чтобы гарантированно получить результат. В 2015 году было зафиксировано первое событие, как и предсказывалось. Для наблюдения за чёрными дырами, у которых нет никаких проявлений, кроме гравитационных, это не просто лучший, а единственный способ изучения.
— Давайте поговорим о Парадоксе Ферми — отсутствии видимых следов деятельности инопланетных цивилизаций. Почему же молчит Вселенная?
— Начиная с 1960-х годов люди активно ищут следы инопланетной жизни. Несмотря на десятилетия тщательных исследований, мы ничего не обнаружили — Вселенная молчит. На пике холодной войны была популярна точка зрения о том, что высокоразвитые цивилизации долго не живут. Также есть мнение, что разумная жизнь — очень редкое явление, поэтому мы такие одни, по крайней мере, в значительной части нашей галактики. Когда мы получим возможность изучать атмосферу землеподобных планет, то будем знать больше.
— Как вы относитесь к проектам по поиску внеземных цивилизаций?
— До первого возможного контакта с инопланетной расой лежит целая пропасть, поскольку нам мешают большие космические расстояния. Пока мы мечтаем о том, чтобы отправить человека на Марс. Это очень близкая и лёгкая цель. Я думаю, что нет никакой опасности в поиске следов инопланетной жизни и передаче в космос посланий о нашем существовании. Высокоразвитые технические цивилизации, обладающие средствами перемещения между звёздами, смогут нас легко обнаружить, даже если мы выключим все радиотелескопы. Земля много что излучает: работают радары, телевизионные станции.
— Как вы относитесь к моде на астрофизику, которая появилась в последние годы?
— Всегда есть какая-то наука, которая популярнее других. Астрофизика переживает период быстрого экстенсивного развития: часто создаются крупные телескопы, спутники, которые позволяют нам получать новые данные. Это интересная, достоверная и понятная информация. Например, астрономы открыли самую близкую экзопланету. В этой новости все слова ясны. А если вы начнёте читать про какое-нибудь важное открытие в физике твёрдого тела, то не поймёте в нём ни одного слова. Поэтому астрофизика, будучи очень маленькой наукой, занимает большую часть новостного потока в СМИ, выдаёт много интересных открытий с красивыми картинками. Когда-нибудь это закончится, и в моду вместо астрофизики, возможно, войдёт биология или фундаментальная медицина.
Источник