Свет во тьме. Черные дыры, Вселенная и мы

Комочки становятся планетами
В этих космических облаках образуются не только звезды. Исходя из данных наших сегодняшних наблюдений, мы также можем представить, как формировались и развивались целые планетные системы. Когда облака сжимаются, пыль собирается в большие диски, медленно вращающиеся вокруг звездного зародыша. Чем ближе к центру оказывается материя, тем быстрее она движется.
Мы все знакомы с этим эффектом по пируэту фигуристов: когда их руки вытянуты, спортсмены медленно вращаются на месте, а когда прижаты к телу, скорость вращения увеличивается. Физики описывают этот процесс в скучных научных терминах следующим образом: угловой момент равен произведению массы на радиус и на скорость, и он остается постоянным. Если радиус уменьшается, скорость должна увеличиться. То же самое и с пылевыми облаками в космосе, которые вращаются вокруг молодых звезд или даже полностью их обволакивают. Чем больше они сжимаются, тем быстрее вращаются, и тогда из материи начинают формироваться диски.
По сути, процесс, происходящий при образовании планет, точно такой же, как тот, что происходит при звездообразовании: внутри диска начинают формироваться небольшие комочки. Разница только в том, что теперь из комков пыли образуются не звезды, а планеты. Я бы сравнил этот процесс с приготовлением в сотейнике соуса из порошка: если, всыпав его в воду, вы перемешиваете смесь недостаточно быстро, то вместо загустевшей однородной массы – настоящего соуса – у вас получатся комочки, плавающие в жидкости. Эти протопланеты никогда не нагреваются настолько, чтобы внутри их ядер начался ядерный синтез, поскольку их масса слишком мала, а давление слишком низко. Планеты растут и, по мере движения по своим орбитам, всасывают пыль и проделывают борозды в пылевых дисках вокруг молодой звезды. На изображениях, полученных телескопом ALMA, вы можете увидеть такие диски с прорезанными вокруг протозвезд бороздами: они выглядят, как гигантские кольца Сатурна [61].
Вращение дисков также объясняет формирование орбит наших планет. Все планеты образовались внутри первичного пылевого диска, вращавшегося вокруг Солнца. Породила нашу планетную систему медленно нагревающаяся протозвезда, которая вначале была ледяной принцессой, а позже стала Солнцем.
На периферии нашей Солнечной системы все еще обнаруживаются куски льда, оставшиеся от ранней фазы этого процесса. Это кометы, которые образовались, когда вода, камни и пыль слипались в грязные глыбы льда. Не каждый маленький комочек во вращающемся пылевом диске становится маленькой протопланетой. Из некоторых в лучшем случае получаются карликовые планеты (такие как Плутон) или даже более мелкие каменные глыбы (такие как планетоиды и астероиды). Им не хватает гравитации, чтобы превратиться в объекты совершенной круглой формы.
В конечном счете строительный материал для зарождения жизни был занесен на Землю именно со звездной пылью. В результате этого процесса вода и множество органических молекул, очутившись на Земле, прижились там. Все элементы, из которых мы состоим, сначала были образованы внутри звезд, потом превратились в молекулы внутри облаков пыли, а затем, наконец, попали к нам на Землю во время ее рождения и младенчества. Мы, люди, существа космические, и наши тела в прямом смысле состоят из космической пыли [62].
Жизнь в космосе
При взгляде на эту пыль и на все эти планетарные диски мы начинаем задаваться вопросом: а не может ли жизнь существовать и еще где‐нибудь? Одиноки ли мы в космосе, или там есть другие формы жизни? Даже будучи маленьким ребенком, я спрашивал себя об этом, и подобные мысли должны возникать почти у любого человека, начинающего осознавать огромность Вселенной.
В середине 90-х годов, когда моя научная карьера только-только стартовала, за пределами нашей Солнечной системы была известна всего одна планета, и она, как ни странно, обращается вокруг мертвой звезды – пульсара PSR 1257+12. Ее в 1992 году открыли польский астроном Александр Вольщан и его американский коллега Дейл Фрайл. Тогда было высказано общее предположение, что среда на этой планете не особо пригодна для жизни. В 1995 году, вскоре после того, как я получил докторскую степень, Мишель Майор и его докторант Дидье Кело, работая в Обсерватории Верхнего Прованса, построенной недалеко от Марселя, открыли за пределами нашей Солнечной системы еще одну планету. Эти двое ученых получили за ее открытие Нобелевскую премию. Новая планета, которую позже назвали Димидий [63], находится в созвездии Пегас, в пятидесяти световых годах от нас. Она обращается вокруг звезды Гельвеций (51 Пегаса), очень похожей на наше Солнце.
 
К настоящему же моменту мы нашли свидетельства существования тысяч планет (их обычно называют экзопланетами) в других солнцеподобных системах. Но это почти ничто по сравнению с количеством планет, которые должны быть во всей галактике Млечный Путь. Согласно статистике, их может насчитываться до ста миллиардов, а то и намного больше. Но явных признаков жизни пока нигде не обнаружено. Тем не менее вполне вероятно, что в этом мире мы не одиноки. В настоящее время все больше и больше астрономов не только осмеливаются предполагать это вслух, но еще и рассуждают об инопланетянах.
Разумная жизнь могла бы обнаружить себя, отправляя в космос радиосигналы, и десять лет назад мы с моим аспирантом предприняли попытку найти сигналы от внеземных цивилизаций [64], просматривая данные с радиотелескопа LOFAR. (Из-за чего мои голландские коллеги начали бросать на меня странные взгляды.) Но позже, когда этот мой аспирант стал научным сотрудником в Калифорнийском университете в Беркли, последний получил от российского миллиардера Юрия Мильнера целых 100 миллионов долларов на финансирование проектов по поиску внеземных цивилизаций. Хотел бы я обзавестись такими финансами для своих исследований! Однако еще до истории с грантом от Мильнера астрофизик Джилл Тартер (прототип Элли – героини фильма “Контакт”) на средства от грантов основала Институт SETI в Калифорнии. Аббревиатура SETI расшифровывается как Search for extraterrestrial intelligence, что как раз и означает “поиск внеземного разума”.
Мы до сих пор не нашли никакого разума в космосе (а некоторые из моих коллег даже сказали бы, что и на Земле тоже), но зато процесс поиска инопланетян привел к нескольким техническим прорывам, которые оказались полезны для радиоастрономии. Проект SETI потребовал уникального программного обеспечения и мощных компьютеров для быстрой обработки больших объемов данных, а также компьютерных специалистов высочайшего класса, таких как Дэн Вертимер. (Вертимер был членом знаменитого Клуба домашних компьютеров, а также тусовки, в которую входили Билл Гейтс – основатель компании Microsoft – и создатели Apple Стив Джобс и Стив Возняк. Последние трое членов клуба, в отличие от Вертимера, впоследствии стали очень богатыми.) Он запустил проект SETI в Калифорнийском университете в Беркли. Позже мы стали использовать в своей работе быстрые компьютерные процессоры Вертимера, позволявшие справляться с потоком данных, полученных с помощью наших телескопов, и нам очень пригодилась его помощь.
В результате первым полученным нами изображением черной дыры мы обязаны не только телескопам субмиллиметрового диапазона (которые были построены, чтобы рассмотреть те области космоса, где рождаются звезды и молекулярные облака), но и казавшимся тогда эксцентричными поискам внеземных цивилизаций.
Есть ли на самом деле жизнь где‐то за пределами Земли, мы не узнаем, пока не найдем ее. Для меня это чисто научный вопрос. Ни общество, ни религия не рухнут, если мы обнаружим внеземную жизнь, и после небольшого переполоха мир вернется к своим обычным делам. То, кем мы являемся, зависит прежде всего от нас самих, а не от неких инопланетян, которые могут обитать где‐то ужасно далеко. Все потенциально обитаемые планеты находятся на расстоянии многих сотен или даже тысяч световых лет, так что любое общение с их обитателями может происходить на протяжении жизни нескольких поколений. Вместо того чтобы ждать спасения из космоса, мы должны бережно относиться друг к другу и следить за тем, чтобы все было в порядке с нашей собственной планетой.