1 октября в Российском государственном университете нефти и газа имени Губкина в рамках Университетских суббот прошла лекция, посвященная изучению планет вне солнечной системы. Доцент физического факультета Московского государственного университета Владимир Сурдин рассказал об открытии, связанном с жизнью небесных тел, находящихся вне солнечной системы. Сетевое издание M24.ru приводит полную текстовую версию выступления лектора.
- Институт, в котором мы находимся, - его выпускники ищут полезные ископаемые на нашей планете Земле. А я астроном, я расскажу вам о том, как астрономы ищут другие планеты. На них тоже могут быть полезные ископаемые, но это еще надо узнать, а пока поговорим о том, как разыскивают другие планеты в нашей солнечной системе и соседних планетных системах.
Фото: ИТАР-ТАСС
Принято считать, что есть два метода научного исследования: наблюдение и эксперимент, - и обычно считается, что астрономы наблюдают. Мы не можем дотянуться руками до далеких светил, до планет, поэтому только смотрим на них издалека в телескоп. А физики экспериментируют. Физики, химики и биологи - все, кто могут свой объект положить на стол, разрезать, заглянуть внутрь, разбить молотком и так далее, – это эксперименты. Ну вообще, говорится так, хотя бывают и смешанные случаи: не всегда физики могут дотянуться, электрон трудно разбить молотком, приходится на него смотреть. А у нас бывают случаи, когда мы экспериментируем, и последнее время все чаще, потому что мы можем летать, посылать роботов к другим планетам, а люди уже и на Луну летали.
Давайте посмотрим. Типичные астрономические открытия - они тоже делятся на два вида: случайные и запланированные. Ну, собственно в любой науке есть и те и другие: и случайные открытия, и те, к которым полномерно, зная, что хотят найти... Вот пример случайного открытия: конец XVIII века, местный наблюдатель неба Вильям Гершель просто обозревал небо, смотрел, что на нем есть интересного. Кстати, сам делал большие телескопы свои, руками (в магазине тогда было невозможно купить телескоп), и с делом наблюдал. А это его сестра, она помогала вести наблюдения. И так ночь за ночью они смотрели, много чего нашли, и вдруг нашли маленькое - ну, это современная фотография - Гершель увидел маленькое пятнышко туманное и подумал, что он сделал открытие, комету открыл. Он был уверен, что комета. Но расчеты показали, что это огромная, новая, далекая, неизвестная ранее планета. Так впервые в солнечной системе была открыта новая планета. С древних времен, с древности люди глазом наблюдали, видели пять планет, включая Сатурн, а за Сатурном оказалась еще одна планета, Уран, потом еще одна. И вот это чисто случайное открытие: смотрел, смотрел и натолкнулся.
Уран. Фото: http://photojournal.jpl.nasa.gov/
А вот открытие запланированное, сделанное за письменным столом. Когда вновь открытый Уран астрономы стали наблюдать, год за годом, десятилетие за десятилетием, выяснилось, что как-то неправильна орбита Урана. Все прочие, там, Земля, Венера, Юпитер - они внутри. Орбита Урана - оказалось, что не соответствует его движению, не соответствует вычислениям на основе Ньютоновой теории. А мы все знаем, что Ньютон гений, его механика тогда считалась идеальной, и все в природе ей подчинялось. Французский математик Леверье сделал расчеты, сказал, что наверное, кроме Урана, за ним, еще дальше от Солнца, еще какая-то планета, которая своим притяжением мешает ему двигаться по уравнениям Ньютона, и теоретически рассчитал, где бы она могла быть, чтобы именно так вмешиваться в движение Урана. Рассчитал и сказал: "посмотрите на эту область неба", и вы найдете там новую планету. В тот же вечер астрономы посмотрели туда и нашли. Это удивительное, говорят, открытие было сделано на кончике пера, то есть, он у себя дома, за письменным столом, открыл новую планету и сказал: "Она должна быть там". И она там и оказалась. Это последняя крупная планета в солнечной системе – Нептун, гигантская планета. Таким образом, и математик может открыть новую планету.
А следующую планету, за Нептуном, как открывали? Вот тут уже трудно сказать, что это было: закономерное, то есть запланированное заранее, или случайное открытие. Дело в том, что и Уран, и Нептун тоже не совсем правильно двигались, как тогда казалось, не в соответствии с законами физики. Ну тогда естественно была идея: Значит, тут еще какая-то планета на дальних рубежах солнечной системы. Стали ее искать, стали вычислять, где бы она могла быть, искали год за годом, десятилетие за десятилетием, ничего не получалось. И тогда в Соединенных Штатах на частную обсерваторию, которую организовал Лоувелл, такой известный меценат и любитель астрономии, решили пригласить молодого человека. Это он уже при галстуке, в жилетке, когда уже сделал открытие, такой вот импозантный был молодой человек, а когда его позвали, он был школьник с фермы, даже не доучившийся в школе, но влюбившийся в астрономию и страстно наблюдавший небо все свободное время. И вот он несколько лет занимался поисками следующей планеты, вы уже догадываетесь, это был Плутон, и открыл его.
Но как это происходило? Работа астронома в середине XX века: вот астроном идет, опять же в костюме, при галстуке - редко такое, на ночную работу у телескопа, это уже так, для фотографии. Идет обычно закутанный в тулуп, какую-то теплую обувь обувают, потому что просидеть всю ночь у телескопа - это то еще удовольствие. Идет, неся под мышкой, как вы думаете? Сейчас скажете, "ноутбук". Нет, это не ноутбук, это такая коробка под названием кассета. В ней, в абсолютной темноте лежит стеклянная пластинка, покрытая слоем химического вещества, эмульсией, светочувствительным веществом, которое раньше у нас работало как приемник света у фотографа, а теперь называется матрицей. Идет, прикрепляет ее к телескопу: здесь объектив, а здесь изображение, прикрепил, и всю ночь - вот примерно так, как на этой фотографии - всю ночь смотрит в другой телескоп, прицел, его называют гид, и с помощью маленького пульта в руках регулирует движение большого телескопа, по сути большого фотоаппарата, который фотографирует небо. Час за часом, так до утра. Потом утром, естественно, снимает эту штуку, вынимает оттуда стеклянную пластинку, и эти пластинки у астрономов - самое большое богатство, которое только у нас есть. Их хранят в специальных шкафах, ну, это древнее... в конце XIX века хранилище под пластинки, гигантская обсерватория - именно там пластинники, о которых я говорил, где открыты были те планеты.
Сегодня это выглядит более технологично: там особый климат, особая влажность. На фотопластинках сфотографирована вселенная, какой она была в прошедшие десятилетия и столетия, это уже не повторится, это наш самый ценный материал. И утром, когда пластинка проявлена, вот одна пластинка, на ней изображение - кусочка неба, а вот тут вторая, за этим микроскопом, и астроном ставит их две и наводит на них микроскоп специальный с двумя объективами и с одним окуляром. Каждая из пластинок фотографирует ночь за ночью одну и ту же область неба. Эта вчера, эта сегодня ночью, и астроном смотрит то на одну, сквозь один объектив, то на другую глазом, быстро меняя ручкой направление зрения. И что он увидит? Одна и та же часть неба, если звездочка какая-то, она и тут есть, эта звездочка есть, эта есть. Но если за ночь или за две, прошедшие между этими двумя фотографиями, какой-то объект переместился на фотопластинке, заметно изменил свое положение, значит, он недалеко от нас. Если бы он был там, где звезды, за две-три ночи он бы не сдвинулся с места. Вот, пожалуйста, вот объектик, а на следующую ночь он здесь - именно так была открыта девятая планета солнечной системы – Плутон, которая теперь называется Планета-карлик, тогда ее просто планетой называли, и вот Клайд Томбо заметил это перемещение.
Современные фотоаппараты, конечно, выглядят не так. Это не телескоп. Телескоп был бы там с эту аудиторию. Это фотоаппаратик, привешенный к телескопу большому, современному, его светочувствительная пластинка, уже не фото, электронная пластинка, охлаждается жидким азотом, поэтому хорошие снимки получаются. Она большая, их называют ПЗС или, если привыкли к английской аббревиатуре CCD. ПЗС – прибор с зарядовой связью, по-русски. И компьютер сразу получает изображение с нее и просматривает. Каждые полчаса делает снимки и видит: звезды на месте, а вот что-то за полчаса переместилось. Он быстренько проверяет, орбиту вычисляет этого тела, и если оно известно, то это будет известный астероид, нам о нем давно было ясно. Либо это новый какой-то астероид, комета, ну что-то новое в пределах солнечной системы.
Вот смотрите, как статистика открытий происходит. Это количество объектов в нашей с вами солнечной системе. До введения электронных приемников света, электронных фотоаппаратов, очень медленно нарастало количество открытых в солнечной системе тел. Ну, у нас 8 планет, по несколько десятков планет-карликов, спутники планет, но главное – это астероид, основная масса объектов - это вот большие камни размерами в километры, десятки или сотни километров астероидов, это в основном они. И вот примерно где-то в 99-м году появились электронные фотоаппараты, и телескопы стали, по сути, работать самостоятельно, астроном уже не нужен. Телескоп смотрит на небо, выявляет с помощью компьютера новые объекты, и к утру мы узнаем об их существовании - вот как пошла кривая открытий. Сегодня более полумиллиона объектов в солнечной системе обнаружено, в основном это астероиды и ядра комет. Иногда даже удается обнаруживать тела, которые близко подлетают к Земле и даже угрожают ей.
Челябинский метеорит. Фото: ИТАР-ТАСС
Все помнят, как на Челябинск падал метеорит, промахнулся? Но вот этот не промахнулся, смотрите, было единственный раз в истории астрономии, был случай, когда нам удалось еще в космосе заметить подлетающий объект, вычислить его орбиту и предсказать его попадание по Земле, несколько лет назад. Вот на фотографии он вытянут так, потому что за время экспозиции, он естественно сдвигается, очень близко к Земле летит и заметно сдвигается за несколько минут экспозиции. Вычислили орбиту и наблюдали за местом падения. Это Африка, это государственная граница, тут Египет, тут Судан. Ну, пустыня, в-общем, и там, и там. Навели на это место фотообъектив спутника - дело было ночью, поэтому в инфракрасных лучах сфотографировали, - и вот он врезался в атмосферу, горел там, взрывался. Небольшое тело, порядка 4-3 метров размера, ну, представьте камушек 4 метра - в-общем, это не очень приятно, но, слава Богу, он упал в ненаселенное место. Утром сфотографировали, так, почему слайд не переводится...
- Все, перелистнулся.
- А, это он думал так долго. Утром сфотографировали след от его разрушения в атмосфере и стали искать. Через несколько дней нашли. Это уникальный случай, когда прямо на глазах у астрономов там, у населения, упал метеорит предсказанный и нашли его осколки, вот они, черненькие, лежат. Для ученых это особенно интересно: вот только-только успел упасть на Землю, еще не заразился Земными микроорганизмами, и, исследуя этот метеорит, мы можем понять, есть в нем какие-нибудь пред биологические живые микроорганизмы? Это действительно очень важно - сразу подобрать после падения, и им это удалось.
Но это был первый и последний случай, когда астрономы выследили тело и сделали прогноз его падения, после этого пока не удавалось, в Челябинске упал неожиданно. В последние годы телескопы-роботы замечают все больше и больше небольших объектов, которые мимо Земли проскакивают, но пока еще не попадают. Обычно траектория видна так - за несколько минут экспозиция растягивается. Вот посмотрите, как недавно пролетал один. Это астероид маленький. Это орбита Луны, и вот он внедрился в орбиту Луны и ближе даже к нам оказался. Кстати, позавчера такой же еще пролетел, но не попал ни по Луне, ни по Земле. Когда есть прогноз, можно заранее наводить телескопы и изучать тела. Вот это радиоизображение, то есть радарное: посылается радиоимпульс, отражается от поверхности тела и получает обратный сигнал и может какие-то детали на поверхности рассмотреть и даже в телескоп: наводим, и в прямом эфире, так сказать, трансляции в интернет можем показать пролетающий мимо Земли предмет, камень.
Что нам мешает точно и заранее все такие события видеть? Мешает земная атмосфера очень сильно. Мы смотрим в наш телескоп на земле, над нами стокилометровый слой воздуха, он постоянно бурлит и размывает изображение. Посмотрите, как это происходит. Когда смотришь при небольшом увеличении на звездное небо, все звезды кажутся маленькими точками, но стоит сделать большое окно - или вот, пожалуйста, на Луну, кто-нибудь смотрел на Луну из вас в телескоп? смотрели, да? - примерно такое изображение качественное бывает.
Луна. Фото: http://www.nasa.gov
Но это при небольшом увеличении. А если сделать побольше, начинает все размываться, вроде картинка расползлась, но теряется резкость. Это не телескоп виноват, это воздух над телескопом виноват. И вот примерно так в живом, так сказать, прямом эфире вы видите при большом увеличении поверхность Луны, она вся дышит, переливается, резкость не наводится, потому что воздух преломляет световые лучи и мешает нам.
А это изображение одной звезды. Вот навели телескоп на звезду, и у вас такая "медуза" бегает перед глазами, что тоже не очень приятно, потому что ни координаты точно не измеришь, ни форму - ничего. Все это работа атмосферы. Ну еще и засвет у ночного неба ночным городским освещением. Скажем, в городе астроному делать нечего. Даже за городом и то тяжело работать. В Подмосковье пытаемся небо сфотографировать, какие-то звезды видны, какие-то планеты, это Юпитер, это - может, кто-то узнал - созвездие Орион. Но в городской среде оно все равно (и за 10, за 20 и за 50 км от Москвы) все равно засвечивает небо. А где хорошо? Для астрономов, конечно, хорошо, для всех остальных плохо. Высокогорная пустыня - это значит, тонкий слой воздуха у вас над головой, еще он сухой, в нем нет паров воды, а именно пары воды наиболее сильно преломляют свет. Это Аризона, посмотрите, звезды видны до самого горизонта, где уже очень толстый слой воздуха у нас вдоль луча, и, конечно, качество звезд массой, качество изображения очень хорошее. К сожалению, не всем это доступно. Вот мой институт, где я работаю... ну, это здание вы узнали, а это наш астрономический институт, он там же, рядом с главным зданием МГУ, в полукилометре отсюда, и мы, когда это все сооружалось, в середине XX века, - моим учителям казалось, что это все не Москва, где-то далеко от Москвы - Воробьевы Горы (Ленинские горы тогда называли) - они не в городе, вокруг тут были картофельные поля, деревни какие-то, абсолютная глушь, небо было темное, и вот соорудили довольно крупные телескопы (вот, видите, у нас тут башни-телескопы, и на крыше у нас 4 телескопа).
Но Москва росла, с тех пор она накрыла нас, и мы уже оказались внутри города, городской свет и смог, и грязь, и непрозрачный воздух нам сильно мешает. Вот мой институт (в те годы как выглядел, вот только-только начинали дома строиться, еще Дворца Пионеров не было, один котлован, кто знает эти места, наверно, узнает этот университетский проспект, а это Вернадский). Соорудить телескопы соорудили, а сегодня в них почти ничего не видно. Мы, конечно, постарались улучшить, так сказать, астроклимат, то есть качество воздуха вокруг себя, насадили деревьев, сегодня уже не такой голый пятачок, вот, видите что было тогда, а что сегодня. Институт не просто весь в зелени, это не просто чтобы там гулять, хотя гулять тоже там приятно, но главное, чтобы не нагревалась земля, чтобы днем солнечные лучи не достигали земной поверхности, потому что, нагретая днем, она ночью начинает отдавать тепло, поднимаются теплые потоки воздуха, а вы знаете, над теплым асфальтом иногда видно, преломляется свет летом. То же самое нам мешают все эти миражи. Мало уже помогает зелень, поскольку город у нас очень сильно меняет состояние неба. Посмотрите, какие облака, а сколько света вокруг университета, кошмар, это, конечно, красиво все выглядит, но нам этот свет очень мешает. В такую же ситуацию попали и другие астрономы. Это французская обсерватория XIX века – Медон. Когда-то она была под Парижем, а сегодня она уже внутри Парижа, и тут очень хороший телескоп, кстати, стоит под этим куполом, он тоже свои идеальные свойства потерял, потому что небо над ним стало блеклое, не черное, не звездное, а какое-то городское, не очень приятное.
Что придумали астрономы? Уходить из городов, естественно. Куда? В горы. Первая горная обсерватория появилась в США, это вот известная гора в Калифорнии, гора Гамильтон, на ней стоит вроде старая обсерватория конца 19 века, и там крупнейший в мире телескоп-рефрактор до сих пор работает хорошо, потому что условия там хорошие. Населения вокруг нет, света нет, воздух чистый в Калифорнии, там море рядом. В этом смысле им повезло, они эту горку выбрали правильно. В Европе - конечно, Европа очень густо населена людьми, и в ней найти место дикое, по ночам темное, тяжело. Но все-таки находят. Вот примерно Южная граница Франции, граница между Испанией и Францией, гора Эгюий-дю-Миди, около трех километров высотой - по-моему, это самое лучшее место в Европе или даже во всей Евразии для астрономических наблюдений, тут еще Французы соорудили в XIX веке обсерваторию. Вообще в Альпах много обсерваторий, как правило они не большие, приткнутые на горных вершинах. Там трудно работать, на этой вершине. Посмотрите, как с другой стороны эта башня выглядит, понятно, да?
Обсерватория в Европе. Фото: http://www.nasa.gov
Туда и забраться тяжело, дорогу автомобильную не проложишь, и тяжелое оборудование туда очень тяжело завести, большой телескоп не поставишь. Вот такие микро-обсерватории разбросаны в Альпах, во всех странах и в Австрии, в Швейцарии, Германии, но больших инструментов там нет, современных больших телескопов туда никто не устанавливает, а современный телескоп – это машина серьезная. Вот крупнейший наш Российский телескоп, диаметр его объектива - объектив у него не впереди, а сзади, скрыто там зеркало - зеркальный объектив фокусирующий диаметром шесть метров, вес одного только зеркала – 42 тонны, а сам телескоп, подвижная его часть, он еще вниз туда тянется, - тысяча тонн. Понятно, что тысячу тонн на такую маленькую горку, как вы видели прежде, не затащишь. Для него нужны какие-то вершины доступные, с дорогами, и такие вершины, конечно, находятся, но не всегда.
А это крупнейший американский телескоп середины 20-го века, он немного поменьше, диаметр зеркала 5 метров, но посмотрите, в каких условиях раньше работал астроном. Это 60-е, 70-е, да еще 80-е годы XX века. Вот астроном, он сидит внутри телескопа. Телескоп такой большой, что внутрь можно засунуть человека. Зеркало объектива там, внизу, а здесь, на уровне наблюдателя создается изображение, и человек всю ночь проводит внутри телескопа, управляя его работой, замерзая там. Он сидит в абсолютном холоде, нельзя отопительные приборы никакие ставить, все будет подниматься, в полной темноте, любой лучик света помешает работе. От звезд так мало света, что свой нельзя зажигать.
Кстати, это очень знаменитая спина, это спина Эдвина Хаббла, слышали наверно, да? Телескоп Хаббла летает на орбите, в его честь назван. И он, вот эта спина - он открыл расширение нашей вселенной, это его открытие. Вот такая средняя обсерватория на острове Ла Пальма, Канарские острова, это рядом с Африкой, там на Северо-западе Африка. Оказалось, что на островах очень выгодно строить астрономические обсерватории. Видите, телескоп стоит здесь, внутри башни, а облака плывут ниже обсерватории. А почему они так низко? Вы когда-нибудь видели облака не над собой, а под собой? Для этого надо в горы подняться, да? Но не на каждой горе, а на острове, в окружении холодной океанской воды, от холодной воды нету потоков воздуха исходящих, облака не подпрыгивают высоко, а низко летят и не достигают вершины, поэтому небо чистое над телескопом.
Конечно, современный астроном не сидит внутри или даже не стоит рядом с телескопом, не мерзнет всю ночь, он где-то отдельно, у себя в кабинете перед компьютером, может быть, в другой стране даже, сидит и через интернет управляет, а телескоп сам себе там под куполом работает где-нибудь на островах или на другом континенте. То есть работа наша стала более комфортной, может быть, менее романтической, нет темноты, уюта такого, когда один на один с небом раньше был, теперь ты в окружении сотрудников, чашечки кофе, и прочих, музыку можно включить, в-общем, комфорта стало больше, но эффективность работы конечно повысилась. Теперь многое делает компьютер вместо того, чтобы человек. Компьютер работает быстрее.
Вот типичная крупная современная обсерватория. Много телескопов разного назначения. Это для наблюдения звезд. Это солнечный, для наблюдения солнца. Это такая солидная, типичная обсерватория середины XX века, в Аризоне находится, обсерватория Китт-Пик. Что я вам хочу показать? Астроном, глядя на эту фотографию скажет: "Не, по нынешним временам это не оптимальное место". Почему? В горах, вокруг нет жилищ, а сразу бросается в глаза зелень. Там, где что-то растет, очевидно, воздух не может быть сухим. Значит, тут бывают дожди, бывают снегопады, иначе ничего бы не росло, вода-то нужна растениям. А вода в воздухе, пары воды - они мешают наблюдать. Надо бы местечко получше найти.
Съемки обсерватории в Чили. Фото: http://www.nasa.gov
Такие местечки находятся на земном шаре, вот одно из них. Одно из немногих, кстати, идеальных мест для астрономов. Это север, Чили (в Южной Америке находится Чили, на западном берегу Тихого океана, помните, худенькая такая сторона, как змея, вытянутая). И вот на севере Чили эти горы практически не знают ни снега, ни дождя. Тут такой сухой воздух, что в течении года ни капли может не выпасть. Нам дико об этом слышать - в Москве, что ни день, то дождь, а там, что ни год, может быть одна капля дождя выпадет, а может, и не выпадет. Ничего не растет, абсолютная суша, высота два с половиной километра. Это место, густо заселенное телескопами, называется Европейская Южная обсерватория, Ла-Силья. Тут, в странах западной Европы, на общие деньги сделали такой общий научный "колхоз" и забрались сюда. Потому что инфраструктуру трудно создать. Это же сердце пустыни. Люди здесь не живут, электричества нет, воды нет, надо дорогу за свой счет прокладывать, электричество, воду возить, конечно, это все накладно, поэтому обсерватория стремится интегрировать много инструментов на одной площадке.
А самым лучшим местом в мире для астрономических наблюдений считается вот это. Это вершина древнего вулкана Мауна-Кеа на острове Гавайи в середине Тихого океана. Высота больше четырех километров, вокруг холодный, Тихий океан - идеальное место, но очень дорогое для сооружения там чего-либо. Туда надо привезти, поднять, работать. Кстати, на такой высоте далеко не все могут нормально дышать, это уже требует кислород, многие люди просто не могут работать в разреженном воздухе. Тут крупнейшие в мире телескопы, самых богатых стран, тех, которые могут себе это позволить. Два американских телескопа, японские, это совместные. Ну наших пока тут нет. Мы еще себе не заработали на такие обсерватории, но время от времени наши сотрудники ездят наблюдать. У астрономов принято приглашать опытных людей на свои инструменты большие. Так что, если есть хорошие деньги, вас пустят туда, встаньте в очередь, получите время ночное.
А это крупнейший в мире телескоп под этим куполом стоит, выглядит он вот так, ну это картинка компьютерная, никто не резал башню, чтобы вам показать. Башня снаружи выглядит так. Мы называем башней вот это помещение, может, не всегда похоже на башню, ну так, астрономы говорят, башня телескопа. А это купол вращающийся. А открывается это – забрало. Оно так откидывается, как на шлеме у рыцаря, и телескоп в эту дырку и смотрит. Телескоп принадлежит испанцам, не самая богатая страна, но он крупнейший в мире, с одним единым зеркалом 10,5 метров длинной.
А в перспективе - то есть уже началось - строительство вообще супер-супер телескопа, вот испанцы смогли его сделать. Он будет видеть невероятно далеко и невероятно четко. Диаметр его объектива 40 метров, и, конечно, такое зеркало, да еще и точно параболоидной формы, невозможно сделать. Если сделаешь, то как его довезти вообще на гору куда-то? Он тоже в Чили будет работать. Вы видите на этом рисунке отдельные кусочки. 700 с лишним стеклянных панелей зеркальных выкладываются так, чтобы получилось одно большое зеркало. Посмотрим что получится, его делают Европейские страны, тоже на общие деньги. Мы пытаемся примазаться к этому проекту, нам бы тоже очень хотелось вступить в этот коллектив, который будет оперировать таким замечательным гигантским инструментом, но для этого надо большой взнос. 100 миллионов долларов ни у кого нет? Давайте, вот рука поднялась, после лекции дайте мне, и тогда мы вступим в коалицию этой научной компании. Взнос нужен 100 миллионов, и тогда нас примут. И каждый год еще по 10 миллионов выплачивать. С точки зрения большой науки это не очень много. Коллайдер гораздо дороже стоит. Ну, представляете, сколько такая штуковина может стоить? Но зато он нам покажет фантастические вещи. Будут открытие за открытием.
Тем не менее, хотя нет денег у каждой страны на строительство большого инструмента, есть кое-какие красивые идеи, которые удается реализовать при сравнительно скромных инструментах и улучшить качество их работы. В последние годы два прорыва осуществил в этой области, под названием "Активная оптика" и "Адаптивная оптика". Ну, активная - это более-менее понятно.
Фото: http://www.nasa.gov
Вернемся вот к этой картинке, представьте себе 700 кусочков зеркальных лежат, телескоп поворачивается, наводится то на одно место на небе, то на другое, кусочки эти двигаться, конечно, немного будут, будет искажаться их форма, а надо поддерживать идеальную параболоиду. Это может сделать компьютер. Он может эти кусочки подталкивать сзади, управляя ими домкратиками, и, как бы ни повернулось это гигантское зеркало, поддерживать его идеальную форму. Это активная оптика, и она реализуется довольно легко. А вот второе новшество - это совершенно удивительная вещь, адаптивная оптика, то есть подстраивающаяся. Мы видим, как атмосфера искажает изображения космических объектов, падает свет, пока он был за атмосферой, в космосе, волновой фронт, поверхность световой лучи, ой, овала Луны, была идеально плоской, но, пройдя сквозь атмосферу турбулентную, разумеется, исказилось. И мы получаем вот такую вот, ну вы видели, что мы получаем "медузу" вместо нормального маленького, четкого изображения, да еще танцующую "медузу". Как быть? А оказалось, можно исправить это дело, послать этот свет на мягкое зеркало, формой которого управляет компьютер быстро-быстро-быстро, сотни там толкающих маленьких пальчиков, которые быстро меняют форму этого мягкого зеркала и подстраивают ее так, чтобы, отразившись от него, свет снова приобрел идеальную плоскую форму световой волны, и тогда четкость повысится, и мы увидим, что там. В этой медузе - две звезды там было. Это адаптированная оптика, она требует очень мощных компьютеров, не тех, что у нас на столе или в сумочке, а настоящих суперкомпьютеров, которые со страшной скоростью вычисляют, как надо тысячи раз в секунду изменить форму этого мягкого зеркала, чтобы изображение восстановило свой идеальный четкий вид. И вот, смотрите, результат. Две фотографии. Без адаптивной оптики вот такое пятно в телескоп видно. Включаем систему адаптивной оптики, там две звезды было, а мы об этом никогда бы не догадались, если бы разглядывали эту чудовищную кляксу.
Еще один пример - планета Уран. До включения адаптированной оптики мы смотрим в телескоп, видим диск планеты, но не видим никаких деталей, там размытое изображение, ничего не видно. Включаем адаптированную оптику, четкость повысилась, видим слои воздуха: это экватор, так проходит ось вращения планеты, она на боку лежит, как говорят, вращается так. А вот совершенно замечательный пример, две фотографии Урана, эта сделана космическим телескопом "Хаббла", то есть ему вообще атмосфера Земли не мешает, а эта с земли, сквозь атмосферу, но с применением адаптивной оптики, эта более четкая оказалась. То есть на земле мы уже получаем изображения более четкие, чем космические телескопы могут дать. Вот это по-настоящему красивое открытие, и заслуга тут математиков, оптиков, инженеров - тех, кто эту систему создал. Прежде всего математики - довольно сложный алгоритм, как надо менять это мягкое зеркало.
И вот теперь, если вам пройдется побывать на большой обсерватории как раз на горе <...> два американских 10-ти метровых телескопа, вы можете ночью увидеть: вдруг из-под купола мощный лазерный луч поднимается и упирается куда-то в небо. Зачем? Или в какой-нибудь другой обсерватории. Вот это в Чили, большие европейские телескопы, тоже зачем-то телескоп стреляет мощным лазером. Может, это астроном балуется указкой? Хочет ослепить летчиков? Нет, наоборот, там система, которая не позволяет ослеплять летчиков. Она отслеживает все самолеты, которые в приделах видимости появляются, и тут же отключает этот лазер, а то так можно ослепить, мощный лазер. Зачем? А, оказывается, это помогает системе адаптированной оптики. На высоте примерно 90 километров над поверхностью земли, то есть высоко в стратосфере, есть слой воздуха, обогащенный атомами натрия, а они при соответствующем освещении могут ярко светиться - такой желтый свет давать. И у нас этот лазер возбуждает маленькую яркую точку в стратосфере над собой, и телескоп по этой маленькой точке, как по стандартной звезде - ее называют искусственная звезда - наводит резкость своей адаптивной оптики, дает им четкое изображение.
Млечный путь. Фото: http://www.nasa.gov
Посмотрите, что получается: этот телескоп сейчас смотрит в Млечный путь, более того, в центр Млечного пути, это наша галактика, звездная система. Что он там видит? Он там пытается рассмотреть самое-самое сердце галактики, самый ее центр. Раньше мы видели там сплошную мешанину из звезд и не могли ничего различить, видели вот такое. Включаем систему адаптивной оптики, смотрите, что получается: резкость улучшается, и мы видим отдельные звезды. До включения тут вообще непонятно было ничего - самый центр галактики. Включили – видим отдельные звезды. И вот уже более 15 лет каждую ночь фотографируется это место, и мы теперь можем проследить, как эти звезды в центре галактики движутся. Что оказалось? Оказалось, что они движутся в вокруг вот этого места, оно отмечено звездочкой, летают вокруг него. Но там ничего нет, что их туда притягивает? Планеты вокруг Солнца летают, это понятно, Солнце их притягивает. А эти звезды, вокруг чего они летают? Что их притягивает? Черная дыра. Оказалось, что в центре нашей галактики гигантская, в 4 миллиона раз более массивная, чем наше Солнце, Черная дыра. У некоторых это вызывает улыбку, объясните, почему?
- Я сказал, просто он опередил меня.
- А, вы хотели сказать, что это Черная дыра?
- Угу.
- В следующий раз вы скажете, что это Черная дыра, ладно? А он будет молчать. Вот она тут, и мы только так, благодаря системе адаптивной оптики догадались о ее существовании. Ну это я вам рассказал, как мы наблюдаем, теперь, что мы видели в солнечной системе. Во-первых, планеты рассмотрели очень внимательно, это ближайшая к Солнцу планета – Меркурий, раньше мы вообще ничего на ней не видели, но теперь подлетели. Вокруг нее сейчас летает этот космический аппарат, и теперь Меркурий известен нам не хуже, чем наша Луна. Вот так выглядит поверхность. Ну, довольно скучная планета Меркурий, атмосферы нет, близко к Солнцу, днем там жарко, ночью холодно, но кое-что интересное мы там заметили, например… на этом снимке трудно разглядеть, тут он оказался обрезан экраном, вот хребет этот видите, да? Оказалось, что эта планетка, она небольшая, меньше Земли, почти целиком сделана - состоит - из железа, и миллион за миллионом лет, охлаждаясь, это железо постепенно сжимается, и теперь на поверхности Меркурия появились такие наплывы, знаете, как апельсин, когда насыхает, он так съеживается, и кора у него становится не ровной. Вот так же точно планета, остывая, становится неровной, и бегут по ней волны каменные.
За пределом больших планетных систем мы тоже обнаружили целое скопище малых тел, его называют Пояс Койпера, и там малые тела, небольшие планеты, движутся, которые раньше мы не видели, а теперь в современные телескопы открыли. Вот так они примерно выглядят. Это для сравнения наша Земля и Луна, привычные нам, это тот самый Плутон, который раньше считался девятой планетой, сейчас его называют "планета-карлик". А это новооткрытые там объекты. Вот это все фотографии, а вот это рисунки. К сожалению, они так далеко, эти маленькие планеты, что мы их поверхности не видим, поэтому художник, как смог, представил. И таких маленьких планет размером примерно с нашу Луну - их открыто сейчас несколько десятков, и к ним, вообще говоря, большой интерес. Они далеко от Солнца, и на них медленно происходят изменения, они как бы застыли в прошлом и помнят то, чего уже не помнит наша Земля, ни Луна. Вот эти планеты-карлики. Даже, видите, вот у Плутона есть несколько своих спутников, у Эриды там - 1 спутник, у Хрумеи – 2 спутника. Иногда бывает атмосфера, воздушная оболочка поднимается над ним, когда он поближе к телу оказывается. Они самостоятельные такие, любопытные тела.
Сейчас в ту сторону летит один космический аппарат. К сожалению, телескоп мало чем помогает там рассмотреть, уж очень далеко, а аппарат летит с большой скоростью, называется он New Horizons, и в 2015 году, летом, он туда долетит, до Плутона.
Полет New Horizons. Фото: http://www.nasa.gov
Ну посмотрит и дальше за Плутоном полетит - и дальше к тем малым планетам, посмотрим, что он нам покажет. Пока мы можем... вот это реальная фотография сквозь телескоп сделанная - поверхность Плутона. Ну какие-то детали не видно. Мы видим, что вращается, но никаких деталей четко рассмотреть не можем, далеко. У Плутона обнаружилось несколько спутников, вот они открыты недавно, так что, когда подлетит этот аппарат, мы тоже поближе рассмотрим.
Вот, это целое семейство спутников Плутона, большой спутник Карон и несколько маленьких. Астероиды. Их много, около полумиллиона, но некоторым уже подлетали космические зонды, и их с близкого расстояния изучали, фотографировали. Вот перед вами несколько фотографий. Пока мы не знаем об их природе почти ничего. Не бурили, не ковыряли, никто на них не был, роботы, правда, прикасались к ним два раза. Было два аппарата, которые тихонечко их коснулось. Но как правило посадки на астероиды больших научных результатов пока не давали. Вот замечательный астероид – Веста, крупнейший из всех. Он огромный, сотни километров размер. Недавно рядом с ним побывал зонд космический, и теперь мы его со всех сторон можем увидеть и довольно четко рассмотреть.
Спутники планет. У нас одна - Луна, вот, у Земли – 1 спутник, у Марса – 2 спутника. И вот такое было состояние количества спутников, открытых астрономами к 80-му году, это такой вот год олимпиады ну и классический год сравнения. В этом году астрономия начала быстро развиваться, новые компьютерные технологии появились, и что мы имеем сегодня? Вот так взметнулось количество спутников планет, открытых в последние годы, спасибо телескопам роботам. Человек своим глазом и даже фотоаппаратом не отрыл, но автоматические телескопы делают это очень эффективно. Наша Луна - это, конечно, самый близкий к нам спутник. Это видимая сторона луны, это обратная, которую мы с Земли никогда не увидим, она исследована весьма четко, там были люди. Вокруг Луны постоянно работают орбитальные обсерватории, вот наиболее продвинутая из них, она уже несколько лет вокруг Луны летает, американская, называется Lunar Reconnaince Orbiter, то есть "Лунный орбитальный разведчик". В нем мощный объектив, и он фотографирует все детали на Луне крупнее 30 сантиметров. То есть след человека на ней, космонавта на Луне мы уже видели.
Это место посадки первого экипажа "Аполлон-1" в 69-м году, вот тут осталась нижняя ступень ракеты. Это снимок сделанный тогда, в 69-м, - Нил Армстронг, точнее, его тень. Он фотографирует свою ракету, вот тут, рядом с ним кратер небольшой. А это современный снимок, 2009 года, с орбиты, мы видим кратер, вот тут Нил Армстронг стоял и его ракета. Когда она улетала с Луны, верхняя часть ее с космонавтами улетела, а нижняя осталась на Луне, и она до сих пор там стоит. В ней топливо уже израсходовано. Это место посадки Аполлона-12, вот место прилунения, нижняя часть ракеты. А видите, тропиночки такие протоптаны? Это следы ног астронавтов, вот сюда они ходили. Когда они сели на Луну, они специально выбрали место рядом с ранее прилетевшим туда роботом. За три года до них туда опустился автомат. Вот здесь он опустился, а здесь опустились астронавты. Они пошли обошли этот кратер и встретились с ним, сняли с него кое-какие детальки, привезли их на Землю, то есть сейчас все эти следы с орбиты 40-летней давности наблюдаем. Ну, это Аполлон-14. Тоже вон тропинки протоптанные космонавтами. Вот место посадки, а это, видите, тропинка осталась. От чего она осталась? А вот они за собой какую-то тележку двухколесную возили, такая тачка у них была, научное оборудование перевозить, образцы грунта. А это следы ног астронавтов, шли, топтали пыль Лунную.
Так что сегодня мы все видим с орбитальных аппаратов. Следы - они же никуда не деваются. На Луне ветра нет, дождя нет, следы миллионы лет вот так будут оставаться. Спутники других планет, конечно, исследованы хуже, но надо сказать, они интереснее. Наша Луна довольно холодная, остывшее малопривлекательное тело, а большие спутники других планет, некоторые из них очень интересны.
Вот Юпитер, гигантская планета, у нее много спутников, а четыре из них такие же, как наша Луна, даже два из них покрупнее Луны. Вот смотрите, сравнительный снимок Луны, и в таком же масштабе 4 главных спутника Юпитера. Этот ближайший к Юпитеру, этот самый далекий от Юпитера. Они по удаленности расставлены. Конечно, вот эти два привлекают особое внимание. Ио – ближайший к Юпитеру спутник. Посмотрите, как он шикарно выглядит, совершенно удивительный, яркий цвет. Откуда такой цвет, что это за породы такие новые так ярко выглядят? А оказывается, это соединение серы покрывает поверхность этого спутника, и выбрасываются они из-под поверхности через жерла вулканов. Вот один вулкан, вон другой вулкан, более 50 действующих вулканов. Смотрите, как они действуют. Увеличенная фотография, вот горизонт, край спутника, и там за горизонтом работает один из вулканов. Он выкидывает пары воды, серы, летучих соединений на высоту 300 километров, у нас таких вулканов никто никогда не видел. Там, правда, сила тяжести маленькая, но все равно очень могучие вулканы. Разумеется, вся поверхность забросана этими вулканическими веществами.
Европа. Фото: http://www.nasa.gov
Второй спутник Юпитера – Европа. Совсем другая история. Холодный, похожий на нашу Антарктиду, покрытый толстой ледяной корой, но лед то этот трескается время от времени. Мы понимаем, раз лед трескается и движется, значит под ним жидкая вода. И много косвенных измерений по магнитному полю, по теплу показали, что под толстой ледяной коркой океан жидкой воды. Корка толстая, километров 30 толщиной этот лед, проковырять не так-то легко будет, но под ним стокилометровые глубины океана. Причем соленой воды при комнатной температуре. Представляете? Вода, комнатная температура, там может жизнь быть. Этот океан может быть населен какими-то удивительными существами. В полной темноте они там могут жить, но условия для жизни есть. Вопрос, как туда проникнуть, в этот океан, чтобы их изучить. Если мы где-нибудь найдем свежую открывшуюся полынью, то туда можно будет отправить какой-то робот автоматический. Пока что не находили.
Зато подарок преподнесла система спутников Сатурна. Сатурн - следующая планета-гигант, у нее тоже много спутников, некоторые очень интересные. Сам Сатурн, конечно, замечательная планета. Вот мы его обычно так видим с Земли, в телескопы, когда солнце освещает его прямо, вот здесь вот кольца есть, из пыли состоящие. А вот так Сатурн видит космический аппарат, который залетает за его темную сторону - Солнце там, за планетой, закрыто диском планеты - и мы на просвет видим кольца, совсем другая картина. Вот сравните, это в лоб освещенный Сатурн, а это наоборот освещение, нам на лицо идет свет. Кольца сами по себе загадка, но вряд ли там жизнь может быть, это холодные пылинки, снежинки, а в чем загадка? Как-то странно они летают - эти пылинки и снежинки, по очень выделенным орбитам, вот как честные автомобилисты, каждый по своей линии, не пересекая осевую. Видите, какие выделенные места для полета? А в некоторых местах темнота, там снежинок, пылинок поменьше. Вот как организовалась такая четкая структура у колец Сатурна - мы пока этого понять не можем. Некоторые кольца, недавно открытые, очень большого размера. Вот сам Сатурн со своими общеизвестными кольцами, а недавно открыли огромное газовое, опоясывающее его на большом расстоянии.
Сатурн. Фото: http://www.nasa.gov
Теперь посмотрите на спутник Сатурна, вот больше всех мне этот нравится. Он небольшой, 300 километров примерно размером, но весь как губка, он весь пронизан пещерами, туда можно залезть и гулять внутри спутника. Сила тяжести там такая маленькая, что вы будете весить грамм 20-25, ничего вы не весите практически, рюкзак бы вообще ничего не весил. Для альпинистов это вообще райское место, по таким пещерам... это не альпинисты, а спелеологи, кто в пещеры лазают. Вот это просто спелеологический рай. Но насчет жизни мы знаем, какие там условия. Еще один удивительный спутник Сатурна – Япет. С одной стороны черный как уголь, с другой стороны белый, как свежевыпавший снег. Как он таким оказался, пока непонятно. Наконец, вот этот. Это маленький, раньше не привлекавший к себе внимания спутник Энцелад, его поперечник 500 километров всего лишь, он тоже покрыт ледяной корой, но оказалось, что эта кора в некоторых местах, вот эти места, лопнула, вот свежие разломы в ледяной коре. И когда космический аппарат залетел за ночную сторону спутника и в контровом освещении это место сфотографировал, вот что он увидел. Из этих разломов бьет вода. То есть они открыты, и океан, прямо подводный океан, выпрыгивает в космическое пространство. Не надо пробиваться в него, он сам уже пробился к поверхности.
Летает сейчас в системе Сатурна один аппарат "Кассини", американский, он уже несколько лет там работает. На нем нет биологических приборов. Никто не думал, что природа такой подарок преподнесет, откроет нам океан и выплеснет оттуда воду. Если бы были биологические приборы, можно было бы анализ провести. Два раза этот аппарат Кассини пролетел сквозь эти фонтаны, просто доказал, что это вода, химические анализаторы на нем есть, но проверить эту воду на наличие этих микроорганизмов он не может, у него нет биологических сенсоров.
Наша Земля – планета живая, и раньше на ней условия для жизни были более благоприятны, чем сейчас. Океана было больше, суши почти не было, Земля потихонечку высыхает. Каждые несколько секунд мы теряем 2-3 килограмма воды и воздуха в космическое пространство. Вроде немного, но за миллиарды лет Земля высохнет заметно. В будущем она станет, через несколько миллиардов лет, сухой, и условия для жизни, конечно, будут не такие хорошие, как сегодня. Более того, примерно через 5 миллиардов лет Солнце наше очень сильно изменится и начнет крайне сильно освещать Землю и нагревать ее поверхность, так что надо искать запасную планету и с Земли куда-то переселяться.
Вот в качестве запасной планеты предлагается вот эта. Это один из спутников Сатурна, самый крупный, по имени Титан, и у него есть атмосфера. Видите, даже на этой фотографии мы видим толстый воздушный слой. Толстая, хорошая атмосфера. Давление на поверхности примерно как на Земле, и, что самое любопытное, состоит эта атмосфера, примерно из того же газа, которым сейчас заполнена эта аудитория. Какой тут главный газ, кто скажет? Азот. Тут три четверти азота, а там 90 с лишним процентов азота. Поверхность Титана похожа на Земную. Где Земля, а где Титан, быстро соображайте. Не смотрите наверх. Да, это наша пустыня, родная, на Юге Африки. А эта пустыня, дюна, на Титане. И там и там Дюны, и там и там ветер дует, носит песок, но только здесь у нас песок минеральный, силициум О2, а здесь песок из замерзшей воды. Там холодно, Титан далеко от Солнца, там холодно, -180, поэтому вода всегда там в твердом состоянии, лед песок, камни, ледяные камни.
Титан. Фото: http://www.nasa.gov
А вот снимок, сделанный с высоты 8 километров, когда небольшой зонд садился на поверхность Титана. Это единственный спутник, на который была посадка. Он летел на парашюте, опускался. Это облака, а это поверхность. Смотрите, что это такое? На реку похоже. Ну какие реки могут быть когда -180 градусов? Это речное русло, только течет по нему не вода, а... что может быть при низкой температуре быть жидким?
Есть газы, и их в этом институте изучают, это те газы, которые мы на кухонной плите пользуемся: пропан, бутан, метан и прочие углеводороды, которые при низкой температуре, при нормальном давлении становятся жидкими. Наверное, у некоторых из вас есть дачи, а на даче есть газовые плиты, и вы туда баллоны, не вы, а ваши родители, баллоны с газом возят, вот поболтайте баллон, услышите, как он там, газ в жидком состоянии, находится. Метан, вот облака из метана, дожди идут из метана, и реки текут из метана. Таким образом, запасная планета есть.
Теперь посмотрим подальше. А за пределами нашей солнечной системы есть какие-нибудь интересные планеты? Еще недавно казалось, что их невозможно там обнаружить, ну вот, смотрите, фотография кусочка звездного неба. Звезды мы видим, они яркие, они бьют в глаза, а как заметить планету рядом со звездой? Она маленькая, она слабо светится, и шансов обнаружить планету рядом с яркой звездой астрономы раньше не видели. Тем не менее, тут ситуация видите, какая? 4 фотографии одного участка неба. Делаем с маленькой экспозиции фотографию, видим яркую звезду, но слабосветящуюся планету рядом с ней заметить не можем. Увеличиваем экспозицию, звезда становится такой яркой на фотографии, что заливает своим светом все рядом с собой, и, даже если бы там отметилась планета, все равно в этом ярком Орионе звезды мы бы ее не заметили. Ситуация напоминает нам известную историю. Яркий источник света, маяк бьет нам в глаза, и мы думаем, интересно, рядом с этой мощной лампой что-нибудь там еще, какие-нибудь источники света есть? Как узнать, лампа же ослепляет нас. Ну хорошо, с маяком мы можем потушить. Потушили, о, что-то там, оказывается, еще светилось. Что это такое? Нет, это светлячок. Но планета примерно так же слабо светится по отношению к звезде, рядом с которой она живет, как светлячок рядом с мощным маяком. И тогда астрономы решили: Ладно, не разглядим, но хотя бы узнаем, что она там есть. Придумали вот такой способ, смотрите: звезда, вокруг нее вращается планета, планета по орбитке бегает, но и звезда не остается на месте, под влиянием планеты звезда тоже немножко перемещается, не очень сильно. Вокруг общего центра масс они, как говорят, центр тяжести, они обе движутся. Даже если мы не видим планету, мы же можем заметить, как звезда движется и догадаться о присутствии планеты. И вот физический метод. Мы наблюдаем в телескоп звезду, когда она по орбите, планеты мы не видим, она слабая, а звезда туда-сюда елозит, когда она к нам приближается, ее цвет немножко голубее. Это называется "эффект Доплера", немножко свет становится более коротковолновым, когда от нас, он немножко краснеет.
Вот таким вот образом можно заметить движение звезды, она в телескоп то приближается, то удаляется. Их спектр соблюдается то в красную сторону, то в голубую, и линии в спектре меняют свое положение. Это систематическое изменение может подсказать нам: ага, звезда же не просто так туда-сюда колеблется, наверное, рядом с ней кто-то маленький и тормошит. Этот маленький, может быть, планета. Впервые такое открытие планеты хотели сделать вот эти два человека, это известные американские астрономы, Марси и Батлер, они занялись это задачей, соорудили мощный телескоп, начали наблюдать. А вот эти два человека, швейцарские астронавты, очень известные. Студент, чуть ли не школьник еще тогда был. Они позже занялись этой проблемой, но им повезло. Они навели свой телескоп на ту звезду, которая имела рядом с собой планету, звезда 51 Пегас. И в 95 году впервые заметили колебания звезды систематически и объявили об открытии планет у другой звезды. Планеты у других звезд мы называем экзопланеты, то есть внешние планеты. И они считаются первооткрывателями первой планеты за пределами солнечной системы. Потом они по открывали много, больше всех, у них мощная аппаратура, но это было уже потом. А первое слово сказали 2 швейцарских астронома.
Смотрите, какая ситуация была год назад: это каталог экзопланет, кстати, адрес очень простой - exoplanet.eu (это значит европейский домен), - и вы попадаете в интерактивный каталог обнаруженных за пределами солнечной системы планет. Год назад их было открыто 800 с лишним. Сегодня, если вы зайдете в этот каталог, без нескольких штучек тысяча. То есть за год обнаружили более 100 новых планет рядом с звездами. Это значит, каждые 3 дня мы открываем, мы – это астрономы всего мира, открываем новую планету. Конечно, как правило, планеты находятся рядом со своими звездами, потому что они наиболее сильно тормошат, мы это замечаем, ну, по этой же причине они и нагреты очень сильно, поэтому вряд ли там жизнь может быть. Но уже начали обнаруживать и планеты более или менее похожие на Землю, с такими условиями, как у нас сейчас.
А это система звезды 55-я, рака. А это наша солнечная система, орбита Земли, орбита Юпитера, и в этом же масштабе соседняя с нам звезда и ее планета. В общем эти две похожи на Землю, ну может быть на Венеру с Меркурием. Это очень похожа на наш Юпитер, так что аналоги солнечной системы, можно сказать, уже обнаружены, осталось подыскать жизнь. Вот езе один метод интересный открытия экзопланет, если орбитальная плоскость на ребром представлена, то на каждом обороте планета проходит на фоне диска звезды, и чуть-чуть ее затмевает. И телескоп, особенно космический, легко это выявляет. Вот проходит планета на фоне диска звезды, и яркость звезды немного уменьшается. Это можно заметить и догадаться о присутствии там планеты. Особенно эффективным в этом смысле был вот такой вот телескоп в последние три года, телескоп Кеплер. Он открыл несколько тысяч заподозренных, сейчас еще проверяют эти открытия, экзопланет, но вот недавно он перестал работать, что-то на нем сломалось, но за 3 года работы он открыл столько, что оправдал свое сооружение.
Фото: http://www.nasa.gov
Теперь задача не только знать о том, что там планета, но реально сфотографировать ее, получить от нее свет, изучить этот свет и проверить на наличие жизни, каких-то признаков жизни. Первая фотография экзопланет, вот это реальная, вот здесь она находится, это звезда Фомальгаут на звездном небе, закрытая черным экраном, чтобы она не сильно ослепляла телескоп, и вот тут, год за годом, мы уже несколько лет прослеживаем движение планеты. Видим ее, не просто знаем о ее существовании, а видим. Вот система Фомальгаута, и там, вероятно, изнутрии, близко от звезды тоже есть планета похожая на Землю. Вот еще одна прямая фотография трех экзопланет рядом со звездой, с их материнской звездой. Это еще не портрет звезды, не подумайте, что звезды выглядят вот в калейдоскопе так красиво, нет, это чисто математическая грязь. Дело в том, что на исходном снимке звезда своим светом забивала все это пространство, и, обработав соответствующей математической процедурой, мы смогли как бы притушить свет звезды. Это оставшаяся грязь, но она уже не мешает, и выделить изображение трех планет. Вот они даже в более четком виде.
Хорошо, мы получили фотографии планет, конечно, детали поверхности мы еще нескоро увидим, но мы получили свет от этих планет. Как теперь узнать, жизнь там есть или нет? Вот если б вы рассматривали нашу Землю с большого расстояния только как светящуюся точку, как бы вы могли догадаться, есть ли на ней жизнь? Каким-то образом газы надатмосферные надо изучать. Прежде всего надо обращать внимание на те планеты, которые… Как найти планету, на которой условия похожи на Землю? Что нам надо для жизни в первую очередь? Мне, во всяком случае, нужна вода для жизни, не знаю, как вам. Вода. А на какой планете она может быть? Если слишком близко к Солнцу планета, там жарко, воды нет, она испаряется. Слишком далеко – там лед. Значит, в очень узком диапазоне температур, то есть расстояний, от звезды. Этот узкий диапазон мы называем зоной жизни. Ближе к Солнцу нельзя, дальше от Солнца нельзя, только в узком диапазоне расстояний вода может быть жидкой - в океанах, реках, озерах. Этот коридор расстояний, он понемножку перемещается… я понимаю, вы устали, я тоже устал. У меня не первая лекция сегодня в университете. 5 минут выдержите? Пять, больше и не надо.
Итак, зона жизни – она когда-то была поближе к Солнцу, поскольку Солнце не так мощно светило. Сегодня, по прошествию 4 миллиардов лет она отодвинулась от Солнца, Солнце начинает набирать мощность, становится все более сильным излучателем, но Земля как попадала, так и попадает в зону жизни. А вот в ближайшее время Марс туда попадет, на нем станет теплее. Значит, мы ищем планеты там, и других звезд, тоже попадающих в зону жизни своей звезды. Нашли, теперь нам надо попробовать их исследовать. Для этого астрономы придумали удивительный инструмент, пока это только проект, но, может быть, лет через 15 он будет реализован - гигантский космический инструмент, 4 космических телескопа, а пятый рядом с ними летает, собирает пойманный им свет и создает одно изображение, пользуясь четырьмя вот этими отдельными телескопами.
Эта машина - такой коллектив из телескопов смог бы увидеть далекие планеты, экзопланеты. Но стоит эта машина, сами понимаете, очень дорого, и пока ни у кого на ее сооружение нет денег. Но кое-что придумали и на земле. Если взять 2 наземных телескопа и навести на одну звезду с планеты, я не думаю, что вы все хорошо знаете и любите физику, но кто-то конечно знает явление, когда складываются два луча света, и они взаимно либо усиливают, либо ослабляют эффект друг друга, и вместо одного изображения получается такая линия. И вот изображение звезды у нас… Господа, чуть потише, или все уже? Предел? У кого нет, а у кого уже. Ну все, минутку. Одним словом, если в этом полосатом изображении мы найдем дырочки, вот эти, темные, то сквозь них сможем увидеть слабый свет планеты, и так уже начинают работать астрономы.
Еще один метод предложил нам Ломоносов, он наш университет организовал, и он 200 лет назад, 250 даже, придумал удивительную вещь. Он наблюдал нашу Венеру, когда она проходила на фоне солнца, и заметил у Венеры тоненький светлый ободочек, и догадался, что это атмосфера, что преломляется солнечный свет в атмосфере. Красивый эксперимент, и теперь мы точно так же можем поступать с далекими экзопланетами, ждать пока они проходят на фоне своей звезды, и ловить свет от этого ободочка, красивая идея. Ну хорошо, поймали свет, запустили его в спектроскоп, получили спектр, и что там скажет о наличии жизни? Во-первых, кислород. Во-вторых, вода. В-третьих, углекислый газ, мы же его выдыхаем. И вот еще газ такой непонятный вроде бы, CH4 -метан. А он то откуда? Оказывается, многие, да почти все живые организмы, но особенно крупнорогатый скот вовсю из себя выделяет этот самый метан. А еще микробы тоже выделяют. А метан - он быстро разлагается в атмосфере, и если мы найдем в спектре следы метана, то это значит, что там функционирует жизнь, такая жизнь, привычная, как у нас на Земле. Вот 4 биомаркера, которые могут нам пригодиться, когда мы будем исследовать экзопланеты. На этом я подошел к концу, кого это дело заинтересовало, можете такие книжки недавно изданные найти. Тут все про телескопы, тут все про нашу солнечную систему, но и, похвастаюсь в конце концов, мою книжку тоже можете купить, "Компрессия планеты" - много чего написано, а на этом я заканчиваю рассказ.