Звезд во Вселенной в три раза больше, чем считалось ранее. Такая новость со ссылкой на публикацию в престижном научном журнале Nature прошла во многих интернет-СМИ. Насколько существенно влияет это открытие на современную астрономическую картину мира?
В своей статье американские астрофизики из Гарвардского, Йельского и Принстонского университетов сообщают об исследовании ряда галактик, которое показало, что в них втрое больше звезд, чем считалось прежде. И это, по-видимому, типично для большинства галактик. Представьте, что планет в Солнечной системе оказалось бы не 8, а 24. Или количество континентов на Земле выросло бы до 15. Или перепись показала, что населения в стране втрое больше, чем считалось ранее. Это радикально изменило бы картину мира. Однако реакция астрономов на трехкратное увеличение числа звезд во Вселенной оказалась на удивление спокойной. О том, почему это не воспринимается как научная сенсация, рассказывает старший научный сотрудник Государственного астрономического института имени Штернберга Сергей Попов.
– Сергей, как вообще подсчитывают звезды во всей Вселенной?
– Изучая звезды в далеких галактиках, астрономы не считают их поштучно. Потому что их число составляет сотни миллионов. Вот и теперь ученые получили спектры восьми галактик и использовали некоторые особенности спектров маломассивных звезд для того, чтобы определить их число в этих галактиках. Мелких вещей всегда больше, чем крупных. Среди звезд то же самое: маломассивных звезд гораздо больше, чем массивных. Но при этом массивные звезды светят ярче, их лучше видно, и основной вклад в светимость галактик вносят звезды достаточно массивные, такие как Солнце и тяжелее. А маломассивные звезды видны плохо, и поэтому их количество оценивать очень трудно. Представьте себе, что вы из космоса наблюдаете Москву и хотите узнать, сколько в ней лампочек. Вы оценили их количество по ночному снимку. Но основной вклад в него дали достаточно яркие уличные фонари. А потом другие люди провели более тонкие наблюдения и сказали, что на самом деле лампочек в три раза больше, потому что они сумели выявить вклад каких-нибудь светодиодов, которые спрятаны в квартирах. С открытием новых маломассивных звезд эффект примерно такой же.
– Переоценка числа звезд сделана только для восьми галактик, а вывод делается обо всей видимой части Вселенной. Можно ли сказать, что исследованные галактики характерны для нашей Вселенной?
– Да, это восемь достаточно типичных ярких массивных галактик, относительно близких, чтобы их можно было хорошо изучить. Галактик изучено всего восемь, потому что это очень трудоемкая работа. Использовался телескоп имени Кека ("Кек-1"). Это один из самых крупных, самых мощных инструментов на Земле. Поэтому они смогли с высоким качеством получить спектры для восьми галактик – это существенный результат, который требует много времени на наблюдения, и еще больше на обработку данных. Выводы делаются по небольшому набору объектов, которые отобраны в надежде, что они наиболее типичные.
– Если теперь правильно подсчитали звезды, сколько же их во Вселенной?
– Под Вселенной в данном случае мы понимаем видимую часть Вселенной. В ней около 10 в 11 степени (100 миллиардов) достаточно крупных массивных галактик. В каждой галактике примерно триллион (10 в 12 степени) звезд. Перемножив одно на другое, мы получаем некое число (порядка 10 в 23 степени). Оно неточно даже не с фактором двойка, а гораздо больше. С одной стороны есть более мелкие галактики, и их много. В то же время, все числа сильно округлены. И когда это число, каким бы оно ни было, при таких масштабах и точности изменяется в три раза, я бы сказал, что это незаметно, не надо бросаться ничего корректировать в научно-популярных книжках.
Если перемножить число галактик на среднее число звезд в каждой из них, то получится, что в видимой части Вселенной порядка 10 в 23 степени звезд. В обыденной жизни мы не сталкиваемся с такими большими числами, как 10 в 23 степени, поэтому трудно ощутить их величину. Например, в столовой ложке соли примерно столько же атомов, сколько звезд во Вселенной. Но такая аналогия тоже мало что проясняет, поскольку атомы не видны глазом. Другой пример. Если бы Вселенную купить за все деньги Земли, то звезды шли бы по курсу миллиард штук за один цент. Теперь они обесценятся еще в три раза.
– Но все же, каждая звезда, даже небольшая – это газовый шар, намного превосходящий Землю по размеру и массе. И если звезд становится втрое больше, то это ведь значит, что втрое больше может быть и планет, а значит, больше мест, потенциально пригодных для жизни. Разве это не существенное изменение в картине мира?
– Если говорить, о планетах, то, возможно. Однако с оговоркой, что речь идет о достаточно маленьких звездах, и мы не очень представляем, могут ли вокруг них существовать обитаемые планеты. Для исследований звезд и галактик этот результат, безусловно, очень интересный. Очень важно знать, как звезды распределены по массам. Допустим, мы моделируем, как образуется звездное скопление из облака газа – будет ли там много массивных звезд или их окажется поменьше, зато будет очень много маломассивных. Это для астрофизиков очень важный вопрос. От него зависит химическая эволюция галактик, свойства "звездного населения". Но для глобального понимания, как устроена Вселенная, это лишь небольшая поправка.
– Что подразумевается под "глобальным пониманием устройства Вселенной"?
– Звезды сделаны из обычного барионного вещества: протоны, нейтроны, электроны. Количество барионного вещества во Вселенной известно достаточно хорошо из космологических данных. Поэтому в представлениях о балансе вещества и энергии во Вселенной подобные исследования про число звезд вообще ничего не меняют, потому что полное число протонов и нейтронов во Вселенной остается неизменным. Слабые объекты трудно наблюдать, поэтому их количество действительно известно плохо. Споры тут все равно еще не закончены. Эта работа в любом случае не ставит точку. С ней будут спорить, результаты будут переоценивать, они почти наверняка скорректируются. Поэтому какой-то революции тут точно нет.
– И все же данная работа выполнена учеными из лучших университетов мира, на крупнейшем телескопе. Неужели она столь малозначительна? В чем ее ценность с точки зрения специалистов?
– Вообще, как звезды распределены по массам известно недостаточно хорошо. Это распределение называют функцией масс звезд и постоянно идут исследования, как выглядит эта функция масс, ее все уточняют и уточняют. Когда-то казалось, что это просто прямая линия, сейчас мы понимаем, что она устроена гораздо сложнее. Особенно трудно определить функцию масс для слабых звезд, здесь могут быть сюрпризы. Никто не удивится, если вдруг появится статья, что звезд в нашей Галактике в два раза больше или меньше, чем считалось. Но, с другой стороны, это никак не скажется на знаниях, скажем, о массе или других о свойствах Галактики. Зато результат красивый. Я понимаю коллег – если бы я сделал такую работу, я был бы очень рад и точно также "отпиарился". Потому что – результат действительно яркий.
В своей статье американские астрофизики из Гарвардского, Йельского и Принстонского университетов сообщают об исследовании ряда галактик, которое показало, что в них втрое больше звезд, чем считалось прежде. И это, по-видимому, типично для большинства галактик. Представьте, что планет в Солнечной системе оказалось бы не 8, а 24. Или количество континентов на Земле выросло бы до 15. Или перепись показала, что населения в стране втрое больше, чем считалось ранее. Это радикально изменило бы картину мира. Однако реакция астрономов на трехкратное увеличение числа звезд во Вселенной оказалась на удивление спокойной. О том, почему это не воспринимается как научная сенсация, рассказывает старший научный сотрудник Государственного астрономического института имени Штернберга Сергей Попов.
– Сергей, как вообще подсчитывают звезды во всей Вселенной?
– Изучая звезды в далеких галактиках, астрономы не считают их поштучно. Потому что их число составляет сотни миллионов. Вот и теперь ученые получили спектры восьми галактик и использовали некоторые особенности спектров маломассивных звезд для того, чтобы определить их число в этих галактиках. Мелких вещей всегда больше, чем крупных. Среди звезд то же самое: маломассивных звезд гораздо больше, чем массивных. Но при этом массивные звезды светят ярче, их лучше видно, и основной вклад в светимость галактик вносят звезды достаточно массивные, такие как Солнце и тяжелее. А маломассивные звезды видны плохо, и поэтому их количество оценивать очень трудно. Представьте себе, что вы из космоса наблюдаете Москву и хотите узнать, сколько в ней лампочек. Вы оценили их количество по ночному снимку. Но основной вклад в него дали достаточно яркие уличные фонари. А потом другие люди провели более тонкие наблюдения и сказали, что на самом деле лампочек в три раза больше, потому что они сумели выявить вклад каких-нибудь светодиодов, которые спрятаны в квартирах. С открытием новых маломассивных звезд эффект примерно такой же.
– Переоценка числа звезд сделана только для восьми галактик, а вывод делается обо всей видимой части Вселенной. Можно ли сказать, что исследованные галактики характерны для нашей Вселенной?
– Да, это восемь достаточно типичных ярких массивных галактик, относительно близких, чтобы их можно было хорошо изучить. Галактик изучено всего восемь, потому что это очень трудоемкая работа. Использовался телескоп имени Кека ("Кек-1"). Это один из самых крупных, самых мощных инструментов на Земле. Поэтому они смогли с высоким качеством получить спектры для восьми галактик – это существенный результат, который требует много времени на наблюдения, и еще больше на обработку данных. Выводы делаются по небольшому набору объектов, которые отобраны в надежде, что они наиболее типичные.
– Если теперь правильно подсчитали звезды, сколько же их во Вселенной?
– Под Вселенной в данном случае мы понимаем видимую часть Вселенной. В ней около 10 в 11 степени (100 миллиардов) достаточно крупных массивных галактик. В каждой галактике примерно триллион (10 в 12 степени) звезд. Перемножив одно на другое, мы получаем некое число (порядка 10 в 23 степени). Оно неточно даже не с фактором двойка, а гораздо больше. С одной стороны есть более мелкие галактики, и их много. В то же время, все числа сильно округлены. И когда это число, каким бы оно ни было, при таких масштабах и точности изменяется в три раза, я бы сказал, что это незаметно, не надо бросаться ничего корректировать в научно-популярных книжках.
Если перемножить число галактик на среднее число звезд в каждой из них, то получится, что в видимой части Вселенной порядка 10 в 23 степени звезд. В обыденной жизни мы не сталкиваемся с такими большими числами, как 10 в 23 степени, поэтому трудно ощутить их величину. Например, в столовой ложке соли примерно столько же атомов, сколько звезд во Вселенной. Но такая аналогия тоже мало что проясняет, поскольку атомы не видны глазом. Другой пример. Если бы Вселенную купить за все деньги Земли, то звезды шли бы по курсу миллиард штук за один цент. Теперь они обесценятся еще в три раза.
– Но все же, каждая звезда, даже небольшая – это газовый шар, намного превосходящий Землю по размеру и массе. И если звезд становится втрое больше, то это ведь значит, что втрое больше может быть и планет, а значит, больше мест, потенциально пригодных для жизни. Разве это не существенное изменение в картине мира?
– Если говорить, о планетах, то, возможно. Однако с оговоркой, что речь идет о достаточно маленьких звездах, и мы не очень представляем, могут ли вокруг них существовать обитаемые планеты. Для исследований звезд и галактик этот результат, безусловно, очень интересный. Очень важно знать, как звезды распределены по массам. Допустим, мы моделируем, как образуется звездное скопление из облака газа – будет ли там много массивных звезд или их окажется поменьше, зато будет очень много маломассивных. Это для астрофизиков очень важный вопрос. От него зависит химическая эволюция галактик, свойства "звездного населения". Но для глобального понимания, как устроена Вселенная, это лишь небольшая поправка.
– Что подразумевается под "глобальным пониманием устройства Вселенной"?
– Звезды сделаны из обычного барионного вещества: протоны, нейтроны, электроны. Количество барионного вещества во Вселенной известно достаточно хорошо из космологических данных. Поэтому в представлениях о балансе вещества и энергии во Вселенной подобные исследования про число звезд вообще ничего не меняют, потому что полное число протонов и нейтронов во Вселенной остается неизменным. Слабые объекты трудно наблюдать, поэтому их количество действительно известно плохо. Споры тут все равно еще не закончены. Эта работа в любом случае не ставит точку. С ней будут спорить, результаты будут переоценивать, они почти наверняка скорректируются. Поэтому какой-то революции тут точно нет.
– И все же данная работа выполнена учеными из лучших университетов мира, на крупнейшем телескопе. Неужели она столь малозначительна? В чем ее ценность с точки зрения специалистов?
– Вообще, как звезды распределены по массам известно недостаточно хорошо. Это распределение называют функцией масс звезд и постоянно идут исследования, как выглядит эта функция масс, ее все уточняют и уточняют. Когда-то казалось, что это просто прямая линия, сейчас мы понимаем, что она устроена гораздо сложнее. Особенно трудно определить функцию масс для слабых звезд, здесь могут быть сюрпризы. Никто не удивится, если вдруг появится статья, что звезд в нашей Галактике в два раза больше или меньше, чем считалось. Но, с другой стороны, это никак не скажется на знаниях, скажем, о массе или других о свойствах Галактики. Зато результат красивый. Я понимаю коллег – если бы я сделал такую работу, я был бы очень рад и точно также "отпиарился". Потому что – результат действительно яркий.