Космизм - идеология выживания и поступательного прогресса человечества

Аппарат NASA по исследованию глубокого космоса Galaxy Evolution Explorer (GALEX) обнаружил новые зарождающиеся галактики в сравнительной близости от Солнечной системы. Об этом сообщается в пресс-релизе, опубликованном во вторник на официальном сайте миссии.

Более 30 из тысяч новых звездных систем, обнаруженных аппаратом на расстоянии от 2 до 4 миллиардов световых лет от Земли, в несколько раз ярче, чем Млечный Путь, что является признаком их активного формирования. Возраст молодых "ультрафиолетовых" галактик составляет от ста миллионов до одного миллиарда лет (для сравнения, Млечный Путь образовался около 10 миллиардов лет назад).

Это говорит о том, что Вселенная до сих пор активно развивается, заявили ученые. Ранее считалось, что образование новых галактик в близлежащих областях Вселенной (за исключением их слияния) прекратилось. Молодые галактики, открытые до сих пор, располагались приблизительно в 11 миллиардах световых лет, на окраинах Вселенной.

Глава проекта GALEX Тим Хекман (Tim Heckman) сравнил открытие с обнаружением динозавра на собственном заднем дворе, передает MSNBC. По его словам, теперь ученые могут более детально восстановить историю возникновения и развития галактик.

GALEX был запущен NASA в апреле 2003 года. Основным инструментом на нем является 50-сантиметровый ультрафиолетовый телескоп, который делает широкоугольные космические снимки. Целью рассчитанной на 28 месяцев миссии является получение сведений о звездах далеких галактик, излучающих значительную долю энергии в ультрафиолетовом диапазоне, и изучение истории и химической эволюции звездных систем.

lenta.ru

Коллаж Граней.Ру (использованы фотографии из Science)

17 декабря на страницах вашингтонского журнала Science появились редакционные статьи, анализирующие наиболее значительные научные достижения 2004 года. Подобные материалы печатаются в конце каждого года и, как правило, целиком или почти целиком посвящаются прогрессу мировой науки. Сейчас акценты несколько сдвинуты - авторы новых публикаций сочли необходимым уделить серьезное внимание и ряду болезненных проблем, с которыми столкнулись ученые в разных странах. Будет не лишним напомнить, что Science - это официальный орган основанной в 1848 г. Американской ассоциации в поддержку науки (AAAS - The American Association for the Advancement of Science), так что мнение его редакторов отражает суждения лидеров научного сообщества США.

Начнем все же с успехов. Перечень таковых традиционно включает десятку наиболее ярких достижений науки уходящего года. Первое место в новом рейтинге заняли итоги исследования марсианской поверхности с помощью бортовой аппаратуры американских марсоходов-роверов Spirit и Opportunity, а также европейской орбитальной станции Mars Express. Анализ этих данных убедительно подтвердил гипотезу, согласно которой миллиарды лет назад на поверхности Красной планеты существовали обширные соленые водоемы, в которых, в принципе, могли появиться живые организмы. Как подчеркивает автор заметки об исследовании Марса Ричард Керр, полученные результаты знаменуют важнейшую веху многолетней истории поиска внеземной жизни.

Черепа Homo floresiensis и Homo sapiens. Иллюстрации взяты с сайтов New Scientist и Nature

Серебряными призерами рейтинга стали палеонтологи и антропологи из Индонезии и Австралии, проводившие раскопки в одной из пещер индонезийского острова Флорес. В октябре эти ученые поразили мир сообщением о том, что всего лишь несколько тысяч лет назад там обитали человекоподобные высшие приматы карликового роста, которые обладали очень маленьким мозгом, но при этом умели изготовлять примитивные каменные орудия. Первооткрыватели полагают, что им удалось отыскать новый вид гоминид, который заслуживает самостоятельного имени Homo floresiensis (неофициально этих существ сразу окрестили флоресовскими хоббитами). Правда, некоторые специалисты утверждают, что загадочные островитяне на самом деле были просто выродившимися до микроцефалии представителями вида Homo sapience. По всей вероятности, дискуссия будет продолжаться вплоть до завершения исследования других ископаемых остатков, найденных в той же пещере (сейчас эти работы приостановлены, поскольку участники экспедиции спорят о том, кто имеет приоритетное право на изучение собранных костей).

На третьей позиции оказались биотехнологи из Южной Кореи, которые впервые в мире строго доказаливозможность клонирования человеческих эмбрионов. Сотрудники Сеульского университета не только создали тридцать таких эмбрионов, но также выделили оттуда мультипотентные стволовые клетки и сформировали из них единую колонию. Когда клетки из этой колонии перенесли в организм мышей, они стали трансформироваться в различные специализированные ткани.

Формирование конденсата из пар фермионных атомов калия-40. Более высокие области указывают на большую плотность атомов. Движение слева направо соответствует увеличению силы притяжения между атомами, которые формируют фермионные пары, при варьировании силы магнитного поля. Изображение с сайта www.nist.gov

Четвертое место редакторы Science отдали новым исследованиям в области сверхнизких температур. Как известно, в 1995 г. физикам впервые удалось создать так называемый бозе-эйнштейновский конденсат. Так называется особая форма материи чисто квантовой природы. Частицы, образующие конденсат, теряют собственную индивидуальность и составляют единый квантовый ансамбль. Квантовый конденсат может возникнуть лишь при сверхнизкой температуре, причем в него переходят исключительно бозоны, частицы с целочисленным спином. Фермионы, частицы с полуцелым спином, не могут одновременно пребывать в одном и том же квантовом состоянии и поэтому не способны образовать конденсат даже при абсолютном нуле. Однако квантовая механика допускает конденсацию спаренных фермионов, поскольку суммарный спин каждой пары таких частиц имеет целочисленное значение. В ноябре 2003 г. физики из Австрии и Соединенных Штатов впервые сообщили о получении квантовых конденсатов на основе молекул, образованных атомами-фермионами. Такие молекулы вели себя как локализованные в пространстве единые частицы с целым спином, в силу чего при глубоком охлаждении они образовали настоящий конденсат. В нынешнем году эти исследования были с успехом продолжены. Экспериментаторам удалось расширить спектр конденсируемых состояний, в частности, получить твердотельный аналог бозе-эйнштейновского конденсата.

Пятое место зарезервировано за молекулярной генетикой. Ученые давно знали, что вся информация о структуре белков занимает лишь небольшую часть человеческого генома - менее десяти процентов. До недавнего времени многие специалисты считали прочие девяносто с лишним процентов генома своего рода мусорной корзиной биологической эволюции. Однако в последнее время стало ясно, что эти якобы бесполезные фрагменты ДНК выполняют множество важнейших функций в жизнедеятельности клетки, в частности, принимают участие в регулировании активности генов. В нынешнем году эта концепция получила целый ряд убедительных подтверждений, отмеченных редакторами Science.

Представление художника о том, как может выглядеть двойная система пульсаров, которая найдена в южном созвездии Корма на расстоянии в 2000 световых лет от Земли. Эти два объекта обращаются вокруг общего центра масс с периодом в 2,4 часа. (Michael Kramer, Jodrell Bank Observatory, с сайта www.physicsweb.org)

Теперь несколько слов о второй половине призовой десятки. На шестой ступеньке оказалось открытие первой двойной системы, образованной пульсарами, быстро вращающимися нейтронными звездами, испускающими мощные потоки электромагнитного излучения. Седьмое место отдано работам экологов из разных стран, которые доказали, что количество видов животных и растений, населяющих нашу планету, неуклонно и быстро сокращается. Восьмое место занимают новые исследования структуры жидкостей, выполненные с помощью синхротронного рентгеновского излучения. Девятым местом вознаграждены коллективные усилия международных организаций, государственных учреждений и частного бизнеса, направленные на борьбу со СПИДом, малярией и другими инфекционными заболеваниями. Цепочку замыкает открытие множества ранее не известных генов у глубоководных микроорганизмов.

В публикации Science есть и минорные ноты. Там отмечено, что во время первого президентства Буша имело место ухудшение отношений между Белым домом и научным сообществом. Многие исследователи открыто критикуют нынешнюю администрацию за ее научную политику, в частности, нежелание участвовать в борьбе со всемирным потеплением и слишком жесткое и идеологически мотивированное регулирование исследований человеческих эмбриональных стволовых клеток. Ученые во Франции и Италии недовольны сокращением научных бюджетов и покушением государственных властей на академические свободы. В ряде стран активизируются общественные движения, требующие ограничить спектр научных исследований. Редакторы Science уверены, что международное научное сообщество должно найти способ адекватно реагировать на эти тревожные реалии.

Алексей Левин (Вашингтон)

Группе европейских астрономов, работающих в германском городе Гейдельберг, и их коллегам из коллаборации HEGRA удалось найти новый неидентифицированный очень высокоэнергетичный источник гамма-излучения в нашей Галактике. Источник, обозначенный как TeV J2032+4130, обнаружен с помощью системы телескопов наземного базирования, отображающей черенковское излучение. Эта система - Imaging Atmosphere Cherenkov Telescope System - состоит из пяти телескопов и предназначена для того, чтобы улавливать вторичное излучение, производимое высокоэнергетичными частицами, взаимодействующими с земной атмосферой.

Открытие TeV J2032+4130 представляет большой научный интерес, поскольку подобные высокоэнергетические источники в нашей Галактике чрезвычайно редки, большинство их находится за пределами Млечного пути. К тому же особо интригующим считается то, что данный источник не сопровождается никакими сопутствующими эффектами в других длинах волн, и даже в рентгеновском диапазоне ничего в этой области неба не обнаруживается. Новая находка заставляет вспомнить и о недавнем открытии еще одного мощного неидентифицированного источника, позволяя говорить о новом классе высокоэнергетических источников гамма-излучения неизвестной природы.

В общем потоке космических частиц гамма-излучение можно выделить за счет того, что, в отличие от нейтральных гамма-квантов, заряженные частицы приходят в земную атмосферу изотропно со всех направлений. Дело в том, что траектории заряженных частиц космических лучей в ходе их путешествия к Земле преломляются под воздействием галактических и межгалактических магнитных полей, "забывая" таким образом свое изначальное направление. Напротив, гамма-лучи как незаряженные частицы не испытывают воздействия магнитных полей и к Земле следуют прямым путем, сохраняя таким образом важнейшую информацию о породивших их источниках. Проверяя, прибывает ли данная порция излучения с одного-единственного направления или со всех направлений разом, можно отличить, чем она порождается - заряженными космическими частицами или гамма-лучами.

Наблюдения в области гамма-излучения сверхвысоких энергий посредством наземных установок проводятся начиная с 60-х годов прошлого века. А на протяжении последнего десятка лет были основаны сразу несколько наземных обсерваторий, перед которыми ставилась задача по обнаружению гамма-излучения из самого верхнего энергетического диапазона. Принцип действия у всех подобных установок один и тот же - регистрируется то вторичное излучение, что возникает при взаимодействии высокоэнергетических (и обладающих высокой проникающей способностью) гамма-квантов с земной атмосферой (то есть в качестве "рабочего вещества" используется окружающий нас воздушный океан). Речь идет о так называемом черенковском излучении (излучение Черенкова - Вавилова, эффект открыт в 1934 году советскими учеными). Источником этих скоротечных (продолжительностью в миллиардные доли секунды) слабых голубоватых вспышек являются частицы, движущиеся в земной атмосфере со скоростями, превышающими скорость света в воздухе (которая немного ниже, чем скорость света в вакууме). Этот эффект чем-то напоминает сверхзвуковой удар, который возникает, если самолет летит со сверхзвуковой скоростью.

Одной из первых около десяти лет назад была построена стереоскопическая система обнаружения высокоэнергетических гамма-лучей, состоящая из пяти одинаковых телескопов, рассматривающих одни и те же события с немного разных углов и "отбраковывающих" те, что порождаются заряженными частицами. Эта установка - результат сотрудничества (коллаборации) немецких, испанских и армянских ученых, получившего наименование HEGRA (High Energy Gamma-Ray Astronomy - Высокоэнергетическая гамма-лучевая астрономия). Данная методика приводит к улучшенной реконструкции начальной частицы гамма-излучения, входящей в атмосферу. Система способна идентифицировать направление приходящего гамма-кванта с точностью свыше 0,1°.

Используя эту систему, теперь удалось подтвердить открытие высокоэнергетического источника гамма-излучения, которое было сделано несколько лет назад. В обозначении TeV J2032+4130 буквы TeV относятся к энергетическому диапазону источника, это сокращение от "тераэлектронвольт" - ТэВ - означает, что энергия источника имеет порядок триллиона 10¹² эВ. Номер J2032+4130 обозначает позицию источника на небе.

TeV J2032+4130 имеет очень интересные особенности. Гамма-кванты, испускаемые TeV J2032+4130, оказались в числе наиболее энергетически эффективных фотонов, когда-либо наблюдаемых землянами. И с наибольшей вероятностью он расположен в пределах нашей собственной Галактики. В число других (очень немногих) "местных" источников чрезвычайно высокоэнергетических гамма-квантов входит сам галактический центр и всем известная Крабовидная туманность - остаток взрыва сверхновой. В обоих случаях соответствующие источники довольно сильно излучают также и в рентгеновском диапазоне, что позволяет говорить о наличии там ускоренных электронов. В противоположность этому TeV 2032+4130 не имеет никаких "дублеров" на других длинах волн, и (что особенно странно) их нет даже в "соседнем" рентгеновском диапазоне. Отсутствие (или, по крайней мере, чрезвычайно низкий уровень) рентгеновского излучения TeV 2032+4130 заставляет думать, что испускание гамма-лучей в этом случае является результатом взаимодействия ускоренных космических лучей с локальным окружающим веществом.

TeV J2032+4130 расположен в области чрезвычайно активного звездообразования в созвездии Лебедя, содержащей большое количество рентгеновских источников и источников низко-энергетического гамма-излучения. Для объяснения "буйства" TeV J2032+4130 коллаборацией HEGRA велся поиск объектов, которые могли бы ускорять космические частицы до достаточно высоких энергий. В качестве подобных ускорителей могут выступать остатки сверхновых, расширяющиеся газовые оболочки, которые представляют собой наружные слои взорвавшихся звезд. Однако никакого подходящего остатка сверхновой звезды обнаружить в этой области не удалось. Ученые высказали предположение, что TeV J2032+4130 может быть связан с ассоциацией звезд Cygnus (Лебедь) OB2. Ассоциация OB - это группа очень горячих и массивных молодых звезд (OB ее называют потому, что такие звезды относятся как правило к спектральным классам O и B). Ассоциация Cygnus OB2, как считают, снабжает энергией весь этот регион через интенсивные звездные ветры, исходящие от ее звезд.

Выявлением источника TeV J2032+4130 с помощью достаточно длительной экспозиции (приблизительно 200 часов) HEGRA продемонстрировала принципиальные возможности стереоскопической методики наземного обнаружения очень высокоэнергетических гамма-лучей. А вот следующее поколение наземных приборов подобного типа способно находить подобные источники уже в течение всего лишь нескольких часов. Один из приборов этого нового поколения, так называемая Высокоэнергетическая стереоскопическая система (High Energy Stereoscopic System - H.E.S.S.), состоящая из четырех телескопов, установленных в высокогорной части Намибии (Юго-Западная Африка), также построена с помощью международного сотрудничества и открыта ранее в этом году. Недавно с ее помощью выявлен подобный неидентифицированный источник ТэВ-диапазона. По всей видимости, при дальнейшем развитии технологии наблюдений будет обнаружен целый новый класс высокоэнергетических источников гамма-излучения пока еще неизвестной природы.

Космические лучи и излом в спектре первичного космического излучения

Излом в спектре космических лучей. С сайта xray.sai.msu.ru/~polar/sci_rev/cr.html

Излом в спектре космических лучей. С сайта xray.sai.msu.ru/~polar/sci_rev/cr.html

Космические лучи - это поток заряженных субатомных частиц и атомных ядер высоких энергий (в основном это протоны (90%) и альфа-частицы - ядра гелия (7%)), пронизывающий весь космос. Ударные волны, возникающие в процессах взрывов сверхновых, считаются основным источником этих частиц. В межзвездном магнитном поле с сильно запутанными силовыми линиями движение космических лучей имеет сложный характер, напоминающий диффузию молекул в газе. В результате время утечки космических лучей из Галактики оказывается в тысячи раз большим. чем при прямолинейном движении. Ученые, измеряющие энергию космических лучей, давно обратили внимание на избыток таких лучей в определенном энергетическом диапазоне (речь идет о характерном изломе или "колене" в спектре первичного (т.е. пришедшего непосредственно из космоса в отличие от вторичных КЛ, возникающих за счет столкновений с ядрами атомов земной атмосферы) космического излучения при энергии около 3x10¹⁵ эВ, обнаруженном в середине прошлого века советскими физиками). Некоторые исследователи предположили, что этот излишек мог бы давать единственный остаток сверхновой приблизительно в 1000 световых лет от нас, взрыв которой произошел около 100 тысяч лет назад (другое объяснение: частицы с более высокой энергией, число которых очень мало, слабо отклоняются галактическим магнитным полем и покидают Галактику сравнительно быстро - "Физика космоса", М., 1986).

Гамма-лучи

Гамма-лучи - это наиболее проникающая форма радиации, которая нам известна, гамма-излучение приблизительно в миллиард раз энергетически более эффективно, чем рентгеновское излучение, производимое рентгеновскими установками в больницах. Поэтому использовать гамма-лучи для создания изображений чрезвычайно сложно - они легко проходят сквозь любой материал, который можно было бы применить для этих целей. Однако к счастью для жизни на Земле гамма-лучи от космических объектов надежно блокируются атмосферой - взаимодействуя с ее молекулами, фотоны высоких энергий (больше 10 ГэВ) порождают электроны, движущиеся со скоростью, превышающей фазовую скорость света в воздухе и дающие в свою очередь так называемое черенковское излучение (излучение Черенкова - Вавилова, эффект открыт в 1934 году советскими учеными) - слабые вспышки синего света продолжительностью в миллиардные доли секунды. Астрономы используют свет от этих вспышек в работе детекторов гамма-излучения. Так как гамма-лучи не подвержены воздействию магнитных полей, направление их прихода может непосредственно указывать на их источник.

Possible Origin of Cosmic Rays Revealed with Gamma Rays - PPARC

Гамма-всплески

Первый гамма-всплеск зафиксировал американский спутник-шпион "Вела" в 1968 году, а соответствующие данные были обнародованы в 1973-м. Согласно современным теориям, гамма-всплеск случается тогда, когда массивная звезда сжигает все свое ядерное топливо и начинается ее коллапс (сжатие), в результате которого формируется черная дыра, окруженная диском из чрезвычайно горячего, быстро вращающегося газа. Большая часть этого газа будет втянута в новорожденную черную дыру, а оставшаяся доля будет вышвырнута вовне в виде газовых струй ("джетов"), движущихся с околосветовой скоростью.

Наблюдатель, в сторону которого будет направлена подобная струя, увидит мощнейшую ослепительную вспышку продолжительностью около минуты, в которой сконцентрирована яркость свыше десяти квадриллионов солнц (10¹⁶). А наблюдатели, которые расположены под углом к струе и которым не суждено лицезреть подобное зрелище, смогут полюбоваться менее удивительным, но не менее захватывающим взрывом гиперновой. Энергия, выделяющаяся при гамма-всплесках, просто чудовищна: эффект наблюдается на расстояниях свыше 10 миллиардов световых лет, а ведь для этого нужно излучить 10⁵¹ - 10⁵⁴ эрг в гамма-квантах за считанные секунды, это больше, чем при самых грандиозных взрывах, известных человечеству в докосмическую эру, - у сверхновых, выделяющих гораздо меньшую энергию за месяцы (10⁵⁰ - 10⁵¹).

В принципе, гамма-всплески - это не такое уж редкое явление, и вероятность подобной катастрофы в нашей Галактике достаточно велика. В свое время с помощью близкого к Земле гамма-всплеска пытались объяснить вымирание динозавров. Выкладки показали, что раз в несколько сот миллионов лет гамма-всплески действительно должны наносить заметный урон фауне Земли, и один из них вполне мог погубить динозавров. А вот на расстояниях порядка размеров галактики (десятки тысяч световых лет) гамма-всплеск уже не может причинить серьезного вреда.

Радиолокационная сеть Square Kilometer Array (SKA). Иллюстрация с сайта www.astrobio.net

Американскому исследователю из Мичиганского университета (University of Michigan) удалось выявить еще одну потенциальную проблему, которая, возможно, мешает нам наладить нормальную связь с внеземными цивилизациями. Физик Марк Ньюман (Mark Newman) совместно с биологом Михаэлем Лахманном (Michael Lachmann) из германского Института имени Макса Планка в Лейпциге и специалистом по компьютерам Кристофером Моором (Cristopher Moore) из Университета Нью-Мексико (University of New Mexico) в Альбукерке развил некоторые идеи, касающиеся передачи данных с помощью электромагнитных волн, высказанные еще в 40-х гг. прошлого века Клодом Шенноном (Claude Shannon). Новая работа, опубликованная в American Journal of Physics, носит наименование "The Physical Limits of Communication, or Why any sufficiently advanced technology is indistinguishable from noise" ("Физические Пределы Связи, или Почему любая достаточно развитая технология неотличима от шума").

Как показал в свое время Шеннон, если поставить своей целью передачу сообщений с наибольшей эффективностью, то для случайных наблюдателей, не знакомых с языком послания и ненароком перехвативших такую "весточку", она не будет отличаться от случайного шума в приемнике. Так, если по электронной почте передавать сообщение, состоящее из малого числа знаков - например, "AAAAA", - то оно, очевидно, будет содержать очень немного информации, потому что читатель, видя ряд повторяющихся букв, сможет легко предположить, что следующим знаком, вероятно, станет также буква "A" (новой информации он при этом - при передаче очередной буквы "A" - не получит). В этом примере текст сообщения выглядит совершенно неслучайным. С другой стороны, сообщение, начинающееся с последовательности вроде "RPLUOFQX", с теоретической точки зрения содержит "много информации", поскольку мы уже не сможем с прежней легкостью предсказать продолжение. Как это ни парадоксально, именно "абсолютный беспорядок", не содержащий с нашей точки зрения никакой внятной информации вообще, может оказаться самой концентрированной информационной передачей, и, с другой стороны, с формальной точки зрения именно непредсказуемый шум может считаться источником самой эффективной информации. Если неизвестен способ кодирования, использованный в таком сообщении, то мы никак не сможем выявить разницу между информационно богатым сообщением и случайным беспорядком в письме.

На обыгрывании этой темы было создано огромное количество художественных произведений, как в компьютерную, так и в "докомпьютерную" эру. Достаточно припомнить любую комедию с очередным Иваном Дураком или сумасшедшим, чьи случайные и (на самом деле) бессмысленные слова и поступки в глазах "перемудривших" окружающих наделялись недоступным им самим высшим смыслом. Да и в условиях нашей действительности способность "разумных существ" наделять смыслом любой случайный "событийный шум" порождает целый ряд самых разнородных явлений - от "конспирологических" теорий и кабалистических построений до толкований сновидений, нострадамусов, астрологии и наделения "харизмой" бездарных политических деятелей, совершающих исключительно бессмысленные поступки.

Классическим в этом смысле считается рассказ Раймонда Джоунса "Уровень шума", повествующий о том, как с помощью банальной мистификации и библиотеки, набитой случайным набором книг, ученых умников вынудили "изобрести заново" антигравитационный двигатель.

Ньюман и его сотрудники показали, что все вышесказанное справедливо и в случае радиоволн, посредством которых мы собираемся связываться с "братьями по разуму". Когда электромагнитные волны используются в качестве среды передачи информации, то наиболее эффективный с информационной точки зрения формат сообщений неотличим от обычной тепловой радиации - это тот же самый вид радиоволн, что испускаются разогретыми телами, подобными звездам. Другими словами, эффективно закодированное радиосообщение, приходящее к нам из космоса, неотличимо от "сигналов", непрерывно посылаемых нам любой обычной звездой (разумеется, все это справедливо в том случае, если передача не предназначена специально для нас, т.е. еще неведомых инопланетянам разумных существ, которых требуется сначала обучить коду).

У этой версии есть и обратная сторона. Представьте, что какие-нибудь инопланетяне решили собрать доказательства того, что на Земле появилась техногенная цивилизация. Чтобы подобное начинание имело успех, им нужно было бы поторопиться - ведь время с начала радиовещания с Земли и до того момента, как наши радио- и телевизионные сигналы станут повсеместно и эффективно кодироваться, чтобы зря не засорять эфир (и мы сами тогда "превратимся в звезду"), по космическим масштабам ничтожно мало. И только в этот ничтожно малый период наша техногенная деятельность будет легко различима с других звезд.

В конце концов, говорит Ньюман, в 12-миллиарднолетней истории Вселенной велика вероятность того, что внеземные цивилизации - если они существуют в достаточном количестве - уже длительное время поддерживают связь друг с другом, уж во всяком случае гораздо дольше, чем наша несерьезная 80-летняя история радиовещания. В таком случае они наверняка приучились не растрачивать попусту энергию и кодировать свои передачи достаточно эффективным образом, сжимая данные. А для нас эти передачи все равно, что не существуют.

По этому поводу можно заметить, что никакая сколь угодно эффективно закодированная передача не обходится без "служебных пометок". И в этой "сопроводительной записке" полагается по крайней мере указать, какой именно "продвинутый кодек" был использован в данном конкретном случае и кому сей "мессидж" в результате предназначался (а иначе, при "абсолютном кодировании", применив произвольный "абсолютный кодек" из некоего заранее заготовленного набора, из любого шума можно будет получить какое-нибудь произвольное, насыщенное абсолютно новой информацией послание). К тому же цивилизация, привыкшая "считать килобайты", наверняка и не "выкручивает" мощность своих передатчиков свыше необходимого для более-менее эффективной передачи предела. А в этом случае им нужно будет подстраховаться еще и некоторым количеством избыточной информации, необходимой для того, чтобы адресат смог в случае чего успешно восстановить утерянные в звездных теснинах куски "немного подпорченного" послания. Возможно, именно на поисках такого рода "служебной информации", выпадающей из модели обычного шума, и следует сосредоточиться будущим исследователям внеземного разума.

Согласно еще одной идее, в которой наукой уже и не пахнет, цивилизация, научившаяся создавать "абсолютные кодеки", ни в каких "братьях по разуму" уже попросту не нуждается. Действительно, им достаточно будет применить к первому попавшемуся шуму (хотя бы от тех же звезд) любой свой "суперкодек" - и тем самым не только породить новое знание, но и как бы "сгенерировать", вызвать из небытия новую, неведомую доселе цивилизацию со своим языком и культурой. Среди этих фантомов немудрено и потерять действительно реально существующих "чужих".

Тем временем один из самых известных американских специалистов по проблеме SETI (поискам внеземных цивилизаций) Сет Шостак (Seth Shostak) всерьез задумался над тем, что именно мы должны посылать инопланетянам в том случае, если хотим выйти с ними на контакт.

Дело в том, что со времен первых кодированных радиопосланий (210 байтов данных с радиотелескопа в Аресибо в сторону шарового звездного скопления М-13 в созвездии Геркулеса в 1974 году) и золотых табличек "Пионеров" (пластинка с 16 2/3 оборотами в минуту и механической иглой) технологии прошли уже изрядный путь. На ширину полосы пропускания для межзвездной передачи сообщений не налагается уже столь жестких требований, как прежде. В микроволновых радиочастотах речь уже может идти о мегабайтах в секунду. В инфракрасных длинах волн - до гигабайта в секунду на длинные дистанции и в сто раз больше - на короткие (менее 1000 световых лет). Эти скорости передачи в значительной степени ограничиваются дисперсионными эффектами разогретого газа, которым заполнено межзвездное пространство, и немного варьируются в зависимости от направления и длины волны. Но никакой потребности строго дозировать информацию, которую мы передаем нашим космическим слушателям, по мнению Шостака, уже нет. Передающие каналы достаточно "толстые".

На недавнем Международном конгрессе астронавтики (International Astronautics Congress) Шостак представил эти вычисления и поделился с научным сообществом несколькими предложениями касательно характера посылаемых "материалов". Так, цивилизация, обладающая оборудованием с инфракрасным лазером достаточной мощи, могла бы посылать эквивалент энциклопедии Britannica к миллиону целей в Солнечной системе через день. Этим способом, любознательная цивилизация могла бы "прозвонить" большое число миров, таким образом не только увеличивая вероятность вступления в контакт с ВЦ, но и поднимая общий культурный уровень попавшей под луч какой-нибудь "мыслящей плесени".

Шостак также призывает забыть о нудной посылке каких-либо математических закономерностей, формул и констант вроде значения "пи" или ряда Фибоначчи, а также "навеянной" фантастическим фильмом Стивена Спилберга "Близкие контакты третьего рода" мысли засылать в адрес ВЦ "универсальные" музыкальные арпеджио. Уж лучше (и поучительнее притом) "кормить" наши передатчики результатами работы какого-нибудь интернет-поисковика типа Google или даже засылать инопланетянам содержание всей Всемирной паутины без разбора. Шостак уверяет, что потребуется всего лишь полгода или даже меньше, чтобы передать все это в микроволновом диапазоне, а использование инфракрасных лазеров сокращает время радиопередачи до двух дней.

Веб, несомненно, содержит много избыточной информации (и много сомнительных материалов; однако, в конце концов, подобная шелуха - такая же неотъемлемая часть человеческой цивилизации, как и великие произведения искусства и научные достижения). Все это как раз и хорошо - для вдумчивых и мудрых существ многоязычное "столпотворение" Интернета может сослужить службу своеобразного Розеттского камня (черной базальтовой плиты начала второго столетия н.э.), найденного в 1799 году в Египте солдатами Наполеона и позволившего впервые дешифровать древнеегипетские иероглифы, сличая их с помещенными там же греческими письменами.

Максим Борисов

4 миллиарда лет назад Солнце участвовало в абордаже

Компьютерные симуляции с сайта www.spaceflightnow.com

Американские астрономы Скотт Кенион и Бенджамин Бромли значительно усилили позиции гипотезы, в соответствии с которой периферия нашей планетной системы сформировалась под влиянием молодой звезды, прошедшей неподалеку от Солнца более четырех миллиардов лет тому назад. Построенная ими математическая модель подтверждает, что в ходе подобного сближения наше светило вполне могло захватить и удержать своим тяготением множество твердых тел из окружения этой звезды. Этот обмен был двусторонним, поскольку звезда-соседка в свою очередь пленила часть околосолнечного вещества. Подобные предположения высказывались и ранее, однако теперь их удалось обосновать намного убедительней.

Работа Кениона и Бромли выросла из попыток объяснить параметры орбиты крупного планетоида Седны, который был открыт в 2003 году. Это небесное тело (другое название - 2003 VB12) по размеру лишь немногим уступает Плутону - его радиус (точно еще не определенный) скорее всего составляет порядка 500-800 километров. Седна движется по чрезвычайно вытянутому эллипсу, совершая один оборот вокруг Солнца за десять с половиной тысяч лет. В перигелии она подходит к Солнцу приблизительно на 70 а.е. (астрономических единиц), а в афелии уходит от него более чем на 500 а.е. (астрономическая единица равна среднему радиусу земной орбиты, 150 миллионов километров). Эксцентриситет орбиты Седны превышает 0,8 - это неизмеримо больше, чем у Меркурия (0,21) и Плутона (0,25).

Почему эти параметры нуждаются в специальной интерпретации? Согласно общепринятой теории планетогенеза, все планеты и крупные астероиды Солнечной системы возникли в результате столкновений и слияний планетезималей, относительно небольших твердых тел, поперечником от нескольких метров до нескольких километров. Такие тела образовались в процессе распада и конденсации дисковидного газопылевого облака, которое окружало юное Солнце. В те времена в околосолнечном пространстве еще сохранилось изрядное количество пыли и газа, так что планетезимали двигались в весьма разреженной газовой "атмосфере". Скорость формирования планет и их физические характеристики (состав, масса и размеры) в первую очередь зависели от их расположения относительно Солнца. В соответствии с расчетами тех же Кениона и Бромли, тела радиусом в несколько сотен километров вполне могли возникнуть и на расстоянии около 70 а.е. от Солнца, причем всего за 50-100 миллионов лет. Однако из этих вычислений следует, что околосолнечные пути-дороги таких планетоидов должны быть оказаться если не круговыми, то лишь умеренно эллиптическими, что к Седне никоим образом не относится. Это означает, что исключительную вытянутость седнианской траектории можно объяснить лишь тем, что уже сформировавшийся планетоид сошел со своей первоначальной орбиты под влиянием каких-то внешних факторов.

Орбиту Седны не могли трансформировать ни маленький Плутон, ни гигантский Нептун, поскольку они были слишком далеко (а о других уже известных членах солнечного семейства нечего и говорить). В принципе, это могло произойти благодаря гравитационным возмущениям со стороны достаточно массивной планеты, расположенной примерно на таком же расстоянии от Солнца, что и Седна. Однако такие планеты до сих пор не обнаружены, хотя ищут их весьма активно. К тому же для формирования столь крупного небесного тела на дальней периферии Солнечной системы потребовалось бы не менее миллиарда лет, что само по себе маловероятно. В общем, все мыслимые "внутрисистемные" причины экстремального растягивания орбиты Седны практически не работают.

Раз так, то почему бы не испробовать традиционный прием авторов античных трагедий - deus ex machina? Иначе говоря, нельзя ли объяснить деформацию орбиты планетоида чисто внешними факторами, игрой космических сил, действующих за пределами Солнечной системы? Именно это и проделали Кенион и Бромли. С помощью суперкомпьютера Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA в Пасадене они просчитали последствия прохождения молодого Солнца мимо юной звезды с такой же массой, окруженной, как и наше светило, свитой из планет, астероидов и остатков протопланетного вещества. Возраст Солнца в это время, по всей вероятности, не превышал 200 миллионов лет (сейчас он чуть больше 4,5 миллиардов). Это межзвездное объятие должно было оказаться весьма тесным, но все же не чрезмерным, иначе Нептун и прочие планеты не смогли бы сохранить свои почти круговые орбиты. Кенион и Бромли предполагают, что звезды приблизились друг к другу на 150-200 а.е., а затем снова разошлись, как в море корабли. Гравитационное взаимодействие двух светил должно было привести к значительным пертурбациям в периферийных зонах их планетных (точнее, в это время еще газопылепланетных) свит, отстоящих от материнских звезд на расстояния свыше 50 а.е. Эти возмущения усиливались из-за прямых столкновений между солнечными планетезималями и планетезималями звезды-соседки, что вело к их разрушению, разбрасыванию осколков в самых разных направлениях и обмену космическим веществом между чужой звездой и Солнцем. Результаты компьютерного моделирования различных этапов этого процесса представлены на рисунках.

Межзвездная встреча означенного типа вполне могла деформировать почти круговую орбиту Седны, преобразовав ее в сильно вытянутый эллипс. Хоть такой исход и не детерминирован, его вероятность достаточно велика - порядка 50%. С другой стороны, Седна могла первоначально обращаться вокруг проходящей звезды и затем покинуть ее ради солнечных объятий - вероятность этого события составляет 10%. Похожая судьба могла постигнуть от нескольких тысяч до нескольких миллионов спутников чужой звезды, которые тоже попали в плен к Солнцу. А так как протопланетные диски обоих светил вряд ли могли быть параллельными, орбиты хотя бы некоторых новоприобретенных спутников Солнца должны быть наклонены к центральной плоскости Солнечной системы под очень большими углами, превышающими 40 градусов. Кенион и Бромли полагают, что их гипотеза будет полностью доказана, когда будут обнаружены трансплутоновые планетоиды с подобными траекториями, поскольку внутри Солнечной системы им просто неоткуда появиться. Стоит отметить, что наклон орбиты Седны равен всего 12 градусам.

Откуда же взялась встречная звезда и где ее сейчас искать? На второй вопрос ответить затруднительно, на первый - несколько проще. В настоящее время в радиусе четырех световых лет от Солнца нет ни единой звезды, однако четыре с половиной миллиарда лет назад дела могли обстоять совсем иначе. Новые светила чаще всего зажигаются не поодиночке, а целыми группами (кластерами), насчитывающими сотни и даже тысячи звезд. Если наше Солнце имеет внутрикластерное происхождение, то в пору своей юности оно вполне могло повстречаться с такой же юной космической сестрицей. Работа Кениона и Бромли попутно объясняет еще одну особенность строения Солнечной системы, которая до сих пор представлялась непонятной. Непосредственно за орбитой Нептуна лежит широкое кольцо, населенное множеством астероидов и кометных ядер. В середине прошлого века его существование независимо друг от друга предсказали ирландец Кеннет Эджворт (помимо астрономии он занимался и экономикой) и американский астроном голландского происхождения Жерар Койпер, так что сейчас его называют поясом Эджворта-Койпера. Внутренняя граница этого пояса проходит на расстоянии 30 а.е. от Солнца, внешняя - 50 а.е. Дальше околосолнечное пространство пустеет, причем практически сразу, без всякой переходной зоны. Это обстоятельство вызывает удивление, поскольку плотность протопланетного диска по мере удаления от Солнца должна была уменьшаться лишь постепенно. Однако из модели Кениона-Бромли следует, что взаимодействие со встречной звездой как раз и "обрезало" пояс Эджворта-Койпера с его внешней стороны. Это еще один аргумент в пользу новой теории.

Источник:
Scott J. Kenyon and Benjamin C. Bromley
Stellar encounters as the origin of distant Solar System objects in highly eccentric orbits
Nature 432, 598 - 602 (02 December 2004)

Наука-2004: марсоходы, хоббиты, пульсары, конденсат из фермионов...

Алексей Левин (Вашингтон)

Найден новый суперисточник гамма-лучей неизвестной природы в нашей Галактике

Инопланетяне теряются в шуме

Максим Борисов

Жизни на Земле угрожают марсианские бактерии

4 миллиарда лет назад Солнце участвовало в абордаже

Алексей Левин

Сверхмассивные черные дыры могут образовываться очень быстро