Жизнь и разум во Вселенной: проблема внеземных цивилизаций. Острова Вселенной: галактики

Сет Шостак (Seth Shostak), главный астроном калифорнийского Института поиска внеземных цивилизаций (Search for Extraterrestrial Life, SETI), подсчитал, что современные темпы роста характеристик радиотелескопов позволят человечеству уловить радиосигналы от других цивилизаций нашей Галактики, если таковые имеются, уже к 2025 году.

 По мнению американских астрономов, уже в ближайшие два десятилетия благодаря усовершенствованию характеристик современных компьютеров и радиотелескопов мы получим ответ на вопрос – есть ли в нашей Галактике разумная жизнь. Значения характеристик радиотелескопов удваиваются примерно каждые 18 месяцев. Такая динамика является проявлением закона Мура, утверждающего, что количество транзисторов в микросхемах удваивается каждые 2 года.

 

3.Поиски внеземных цивилизаций.

 

В настоящее время  наметилось несколько направлений  поиска следов активности внеземных цивилизаций:

1. Поиск следов астроинженерной  деятельности внеземных цивилизаций.  Предполагается, что технически  развитые цивилизации рано или  поздно должны начать строительство  искусственных спутников, зондов, искусственной биосферы и т.п. Изучение основной части таких астороинженерных сооружений должно быть сосредоточенно в инфракрасной области спектра. Такие исследования в настоящее время ведутся.

Недавно на территории обсерватории в Калифорнии официально начал свою работу новый радиотелескоп Allen Telescope Array (ATA), предназначенный для поиска внеземных цивилизаций. Пока функционируют только 42 антенны телескопа. В окончательном варианте их будет 350, диаметр каждой из которых составит 6 метров. Телескоп ATA будет сканировать космическое пространство на частотах 1-10 ГГц, поскольку, как считают ученые, единственным источником шумов в этом диапазоне является реликтовое излучение. Новый радиотелескоп обладает широким углом обзора и способен делать снимки областей звездного неба, размер которых эквивалентен размеру пяти полных лун.

2. Поиск следов посещения  внеземных цивилизаций на Земле.  Существуют предположения, что   такие цивилизации посещали Землю  в прошлом.  Возможно, такие посещения оставили следы в памятниках  материальной и духовной культуры. В истории, археологии есть немало  «белых пятен» - неразгаданных  тайн и загадок, таких как рисунки Наска, или рассказы о вознесении святых на небо. Можно предположить, что и Тунгусский метеорит был космическим кораблем – свидетели  утверждали, будто метеорит летел медленно по небу и менял траекторию полета. Такого рода гипотезы и предположения необходимо исследовать самым тщательным образом.

3. Поиск сигналов от внеземных цивилизаций, прежде всего поиск искусственных сигналов  в радио - и оптическом диапазонах.

Независимо от того, насколько  отличаются условия на разных планетах, несомненно  одно: жизнь и ее окружающая среда неразрывно связаны. Живые  организмы изменяют условия планеты, поскольку они потребляют пищу и энергию и выделяют отходы. Изменение планетной окружающей среды, вызванное биологической, геофизической или климатической активностью, в свою очередь, заставляет жизнь приспосабливаться к новым условиям, создавая в результате богатое разнообразие растений и животных, с которыми мы сталкиваемся на Земле.

Нигде эта зависимость  не проявляется так очевидно, как  в наблюдаемых характеристиках  атмосферы планеты. Так что предстоит  выяснить, каким образом атмосферные газы, произведенные геологической активностью, отличаются от тех, которые произведены жизнью. Анализируя спектры в инфракрасной области излучения, астрономы будут искать атмосферные газы, такие как углекислый газ, водяной пар и озон. Вместе с температурой и радиусом обнаруженной планеты эта информация позволит определить, какие планеты являются пригодными для жизни или даже уже населены ее зачаточными формами. Своеобразным признаком жизни может быть существование в атмосфере планеты большого количества кислорода. В земной атмосфере кислород является побочным продуктом фотосинтеза — процесса, с помощью которого зеленые растения и некоторые другие организмы, используя солнечный свет, превращают углекислый газ и воду в углеводы. Но молекула кислорода не остается в атмосфере долго, а объединяется с другими молекулами в процессе, называемом окислением. Поэтому планета с атмосферой, богатой кислородом (подобно Земле), должна содержать источник его пополнения (жизнь).

В 1960 году американские ученые направили свой радиотелескоп на самые близкие к нам, похожие на Солнце, звезды – тау Кита и эпсилон Эридана, чтобы выяснить, не идут ли оттуда сигналы искусственного происхождения. Считается, что подходящей частотой для передачи сигналов может быть частота вблизи 1420 МГц — частота излучения свободного атома водорода, одного из самых распространенных элементов во Вселенной. Любая цивилизация, технически способная построить радиомаяк, должна сознавать всю важность этой частоты. Так было положено начало сообществу, которое сейчас называется SETI (Поиск внеземных цивилизаций).

Прослушивание этих звезд  велось в течение нескольких месяцев, но никаких сигналов принять не удалось, и программа была прекращена. А  спустя 14 лет, используя телескоп «Аресибо» (Пуэрто-Рико), ученые решили сами отправить послание инопланетянам в направлении шарового звездного скопления М13 в созвездии Геркулеса. В этом созвездии около миллиона

    

Крупнейший  телескоп в мире «Аресибо».

 

звезд, подобных Солнцу, и вполне возможно, что хотя бы на одной из них существует цивилизация, способная принять данное послание. Отправленное «письмо», содержащее графический символ телескопа «Аресибо», человеческую фигуру и двойную цепочку ДНК, доберется до адресата только через 24 тыс. лет. В пределах двух сотен световых лет от Земли имеется почти 1 000 звезд, подобных Солнцу. Именно они, как полагают большинство исследователей из SETI, наиболее вероятные кандидаты для планетных систем, способных дать приют жизни, с которой мы могли бы установить связь.

Самый известный из всех проектов SETI — SETI@home захватил сегодня воображение миллионов людей во всем мире. Одна из проблем с SETI-исследованиями состоит в том, что для обнаружения сигнала компьютером должен быть проанализирован гигантский объем данных радиотелескопа. Так вот, SETI@home предложил свое решение: данные, собранные SERENDIP-приемником в «Аресибо», разделяются на рабочие единицы, затем посылаются через Интернет на индивидуальные домашние ПК, где они подвергаются автономной обработке, и только потом возвращаются в SETI@home. В настоящее время в проекте задействованы 1 млн. 400 тыс. участников из 244 стран, помогающих анализировать данные «Аресибо». Потратив суммарно 110 000 лет вычислительного времени, все они вместе практически сформировали суперкомпьютер.

 

    

 

 

Острова Вселенной: галактики.

1.Общее представление о галактиках и их изучении

 

Слово «гала́ктика» происходит от греческого названия нашей Галактики (kyklos galakxias означает «молочное кольцо» — как описание наблюдаемого явления на ночном небе). Впервые природа Млечного Пути была установлена итальянским астрономом Галилеем, когда он направил свой телескоп на небосвод зимой и увидел, что он состоит из огромного числа тусклых звезд.

В 18 столетии Уильям Гершель  построил телескоп с диаметром зеркала 1,2 м. Наблюдая за звездным небом, астроном-любитель стал понимать, что такое Млечный Путь на самом деле. Это вид изнутри на звезды, составляющих нашу звездную систему. Подсчитав звезды по обеим сторонам  от Млечного Пути, Гершель сделал вывод, что Галактика имеет линзовидную форму: она более толстая в центре и тоньше по краям. Также сэр Уильям Гершель со своей сестрой и сыном разглядели неизвестные ранее туманности и звездные скопления. В результате своих наблюдений они составили каталог,  в который вошло около 5000  туманностей.

Сначала туманности астрономов раздражали. Вплоть до середины XIX века обнаруженные туманности рассматривали как досадную помеху, мешавшую наблюдать звезды и искать новые кометы. Туманностями в астрономии называли любые неподвижные протяжённые светящиеся астрономические объекты, включая звёздные скопления или туманные пятна за пределами Млечного Пути, которые не удавалось разложить на звёзды.

По мере развития астрономии и разрешающей способности телескопов, понятие «туманность» всё более уточнялось. Часть «туманностей» была идентифицирована как звёздные скопления. Также были обнаружены тёмные газопылевые туманности, они представляют собой непрозрачные газопылевые облака. И, наконец, в 1920-х годах сначала К.Э.Лундмарку (1889 – 1958), а затем и Эдвину Хабблу (1889—1953) удалось доказать, что туманности за пределами Млечного Пути – это аналогичные ему галактики, состоящие из огромного количества звезд. Хаббл сумел разглядеть внешние части некоторых спиральных туманностей как скопления отдельных звёзд и определить среди них переменные-цефеиды. В 1936 Хаббл построил классификацию галактик, которая используется по сей день и называется последовательностью Хаббла.

Галактикой называется большая система из звёзд, межзвёздного газа и пыли, тёмной материи и, возможно, тёмной энергии, связанная силами гравитационного взаимодействия. Обычно галактики содержат от 10 миллионов  до 1 триллиона  и более звёзд, вращающихся вокруг общего центра тяжести.

Одна из главных задач  внегалактической астрономии связана  с определением расстояний до галактик и размеров самих галактик. Расстояния до ближайших галактик, которые можно  разложить на звезды, определяются по их светимости. Сложнее установить расстояние до далеких галактик.

Почти сто лет назад  американский астроном Весто Слайфер (1875—1969) обнаружил, что линии в спектрах излучения большинства галактик смещены к длинноволновому  (красному) краю. В то время космологических теорий, которые могли бы объяснить этот феномен, еще не было, как не существовало и общей теории относительности. Слайфер истолковал свои наблюдения, опираясь на эффект Доплера. Получилось, что галактики удаляются от нас, причем с довольно большими скоростями.

Позже Эдвин Хаббл обнаружил, что чем дальше галактика находится от нас, тем больше наблюдаемый сдвиг спектральных линий в красную сторону (то есть красное смещение) и, следовательно, с тем большей скоростью она улетает от Земли. Сейчас данные по красному смещению получены для десятков тысяч галактик, и почти все они удаляются от нас. Причем скорость разбегания оказалась пропорциональна расстоянию от Земли (закон расширения Хаббла). Разлетающиеся скопления галактик, ближайшие от нас звезды и галактики связаны друг с другом гравитационными силами и образуют устойчивые структуры. Причем   скопления галактик разбегаются от Земли с одинаковой скоростью, в каком бы направлении мы не посмотрели, и может показаться, что наша Галактика является центром Вселенной, однако это не так. Где бы ни находился наблюдатель, он будет везде видеть все ту же картину — все галактики разбегаются от него.

 Именно это открытие и позволило ученым заговорить о расширении Вселенной и о нестационарности нашего мира.

Определение расстояний до галактик  и положение их на небе позволило ученым сделать еще один вывод. Оказалось, что большинство галактик входит в группировки, которые насчитывают от нескольких галактик (группа галактик) до сотен и тысяч галактик (скопление галактик) и даже облака скоплений (сверхскопления). Бывают и одиночные галактики, но они встречаются довольно редко (не более 10 %).

Размеры галактик тоже различны. Есть галактики-карлики в несколько десятков световых лет и галактики-великаны с поперечником до 18 млн. световых лет.

 

 

 

Галактика Андромеды  в ультрафиолетовых лучах..

Наиболее исследована  Местная группа галактик,  в которой  самыми яркими являются наша Галактика и туманность Андромеды. В Местной группе поперечником около одного мегапарсека, находятся около 30 галактик. Они сосредоточенны в области космоса диаметром примерно около 8 млн. световых лет.

 

Это не случайная выборка  объектов, просто оказавшихся по соседству.

Галактики Местной группы связанны между собой силами притяжения и образуют скопление – точно  так же, как звезды Плеяд образуют звездное скопление.

В Местной группе доминируют две большие галактики – Млечный  Путь  и туманность Андромеды. Каждая из них притягивает к себе галактики, меньшие по габаритам. Вокруг туманности Андромеды сосредоточены М 32, NGC 147, NGC 185, NGC 205   и четыре  карликовые системы. В этом же районе находится третья по размерам галактика нашей Местной группы – Колесо со спицами. Спутники Млечного Пути – Большое и Малое Магеллановы Облака и несколько карликовых галактик. Остальные члены Местной группы как бы независимы.

Астрономы обнаружили в  ней три спиральные галактики, четыре эллиптические, 14 неправильных и около 14 эллиптических неправильных. Неясно, является ли доля маленьких галактик в Местной группе типичной для  Вселенной в целом.

Известно еще несколько скоплений галактик. Каждое из них удерживается силами притяжения в виде обособленной группы. Самое крупное скопление по соседству с нами в созвездии  Девы. Вместе с нашей Местной группой и другими скоплениями оно составляет Местное Сверхскопление диаметром 60 млн.  световых лет.

 Очень многообразны  и формы галактик. Типология форм  галактик, разработанная Э.Хабблом,  в основном сохранилась до  настоящего времени, хотя за  прошедшие десятилетия были обнаружены  и новые типы галактик. Галактики по строению обычно делят  на три типа: