Галактичний канібалізм: в якому напрямку Чумацький Шлях поглинає свої сусідні галактики.

Інтерв'ю з галактичним археологом Мариною Іщенко.

У безмежній тиші космосу, між мерехтінням зірок і таємничими тінями темної матерії, приховані сліди далекого минулого. Хоча їх і не можна відчути фізично, вони доступні для розуміння — варто лише знати, де шукати. Марина Іщенко, старший науковець у галузі фізики зірок і галактик Головної астрономічної обсерваторії НАН, виконує роль галактичного археолога. Вона вивчає скупчення зірок, подібно до того, як археологи досліджують уламки давніх глиняних виробів. Її діяльність є спробою зазирнути в молодість Всесвіту, збираючи фрагменти карликових галактик, які колись стали частиною Чумацького Шляху. Це оповідь про те, як ми відкриваємо себе, звертаючи погляд у минуле зірок.

ZN.UA поговорило з Мариною Іщенко про те, що вченим удалося дізнатися про минуле Чумацького Шляху та Всесвіту.

-- Пані Марино, що цікавого вдалося "розкопати" про минуле нашої Галактики й над чим ви зараз працюєте?

-- Ми досліджуємо, які карликові галактики з'їла на своєму життєвому шляху наша Галактика Чумацький Шлях, -- їх було близько десяти. Навіть було введено такий термін -- "галактичний канібалізм". Завдяки тому, що ми розуміємо, якими були з'їдені об'єкти, ми можемо відновити, як саме формувалася наша Галактика, як нарощувала свою масу. Цей процес триває мільярди років. Якщо 10-12 мільярдів років тому, в епоху раннього Всесвіту, поглинання галактик були дуже активними, то нині таких поглинань буде менше, -- Всесвіт, як відомо, розширюється. Зазначу, що саме зараз наша Галактика "обідає" карликовою галактикою за назвою Сагіттаріус. Обід розтягнеться ще на кілька мільярдів років, після чого її зірки, пил, газ та інші структури й об'єкти стануть частиною Чумацького Шляху.

-- Як астрономи вивчають минуле зірок?

-- У нас є добре визначені координати та швидкість руху зірок. За наявності цих параметрів, наявності суперкомп'ютера або дуже хорошого комп'ютера можна реконструювати орбіту зірки в нашій Галактиці: як вона жила, наприклад 8 мільярдів років тому, де могла знаходитися на той час.

Коли ми обговорюємо галактичну археологію, важливо усвідомлювати, що наша Галактика не є статичною структурою. Її маса та обсяги постійно зазнають змін. Вона безперервно збільшує свою масу. Наприклад, не було випадків, коли велика галактика, що перевищує нашу за масою, просто проходила повз і «відкусила» частину нашої.

Чи можемо стверджувати, що маємо повне уявлення про "історію" нашої Галактики, чи це лише початкові розділи? І якою мірою ця історія є правдивою?

Виходячи з нашого сучасного розуміння та з урахуванням прогресу у технологіях, інструментах і програмному забезпеченні, а також наших здатностей аналізувати хімічний склад зірок і відтворювати їх орбіти, я б відзначила, що біографія нашої Галактики, яку ми реконструювали, є досить надійною. Проте завжди існує можливість, що можуть виникнути нові обставини, які змінять усе. Наприклад, якщо виявиться, що якась константа була виміряна з помилкою. Проте з моменту, коли люди змогли виводити телескопи на орбіту і отримувати більш детальні зображення та спектри космічних об'єктів, ми можемо з упевненістю стверджувати, що точність цих результатів є високою.

Щонайменше, ми маємо певну впевненість у тому, що приблизно через 4 мільярди років наша галактика зіштовхнеться з величезною Андромедою. В той же час Сонце перейде у стадію червоного гіганта, скинувши свої зовнішні шари, які можуть поглинути планети, включаючи Землю та, можливо, навіть Марс. А людство в цьому безмежному космосі -- це не просто мить, а лише крихітна частка секунди.

Щодо наших знань про минуле Галактики, я б зазначила, що ми ознайомилися лише з початковими сторінками її історії. Інше залишається в тіні, подібно до темної матерії. Відомо, що в серці нашої Галактики розташована надмасивна чорна діра, відома як Стрілець-А. Проте ми не маємо уявлення про те, яка була її активність у минулі епохи. Водночас можна сказати, що нам "пощастило" — наша чорна діра виявляється досить спокійною, з помірними потребами.

З іншого боку, ми володіємо знаннями про структуру нашої Галактики, яка складається з кількох ключових компонентів. Центральною частиною є балдж — опукла зона, яка вміщує велику кількість старих зірок разом із надмасивною чорною дірою. Диск Галактики є плоскою структурою, поділеною на два основні елементи: тонкий і товстий диски. У тонкому диску можна знайти молоді зірки, де активно відбувається процес зіркоутворення, тоді як товстий диск містить зірки старшого віку. На додаток до цього, гало охоплює Галактику у вигляді сферичної оболонки, де розташовані дуже старі зірки, а також поглинені зірки з інших систем і темна матерія.

І слід ще зазначити, що нам пощастило з положенням нашої Сонячної системи в Галактиці -- ми в найтихішій зоні. У нас немає поблизу якогось пульсара з його вбивчим випроміненням. Можливо, тому життя й змогло зародитися на Землі.

Коли мова йде про космічну історію, варто згадати одну з найбільш загадкових подій — момент, який поклав початок всьому Всесвіту, відомий як Великий вибух. Які факти ми маємо про цю подію?

З того, що ми знаємо на сьогоднішній день, ми не в змозі надати детальну інформацію про події, що відбулися приблизно тринадцять з половиною мільярдів років тому, і маємо лише певні припущення. Проте, протягом останніх 20-30 років нам вдалося підтвердити низку з цих припущень, зокрема завдяки експериментам, проведеним у Великому адронному колайдері. Наприклад, вдалося відтворити кварк-глюонну плазму — стан матерії, який існував у перші мікросекунди після Великого вибуху. Ще одним важливим відкриттям стало відкриття Бозона Хіггса, який може відігравати ключову роль в інфляційній моделі раннього Всесвіту — теорії, що пояснює його стрімке розширення одразу після Великого вибуху.

Темна матерія становить суттєву частину нашого Всесвіту, хоча ми не можемо її побачити. Чи підлягає вона тим же фізичним законам, що й "звичайна" матерія?

Спочатку математичні розрахунки, а згодом і спостереження підтвердили, що все, що ми можемо спостерігати у Всесвіті, складає лише невелику частину його загальної маси. Що стосується решти, то ця невидима частина, яка впливає на гравітаційні взаємодії (зокрема, на динаміку зірок та галактик, а також "спотворює" світло), отримала назву "темна матерія". Крім того, існує теоретичне поняття темної енергії. Проте досі ми не досягли значного прориву в розумінні цих явищ, не кажучи вже про їх виявлення. Це питання залишається переважно в сфері досліджень космологів.

-- Ви працюєте в українській науці під час війни. Чи вдалося зберегти дослідницьку інфраструктуру, міжнародне співробітництво?

-- Мені тут хотілося б насамперед сказати про проблему людського ресурсу, не тільки в астрономії, а в науці в цілому. Частина вчених виїхала до ЄС, отримала там гранти, підтримку. Чи є стимул повернутися? Зважаючи на низьку оплату праці вчених в Україні -- питання спірне. Візьмемо мій приклад. У мене вже 20 років стажу в академічній організації, є надбавка за кандидатський ступінь і за наукове звання старшого дослідника. Але після відрахування всіх податків на руки я отримую 15-17 тисяч гривень. При цьому оренда квартири зараз коштує 13 тисяч. Коли я прочитала кілька тижнів тому в новинах, що середня зарплата в Києві 26-40 тисяч гривень, стало очевидно, що це не про нас, не про вчених.

Якщо казати про дослідницьку інфраструктуру, вона на даний момент практично не постраждала -- спостереження ведуться. Продовжує роботу сонячний телескоп, станція лазерного моніторингу штучних супутників Землі тощо.

Що стосується моєї професійної діяльності, вона повністю базується на моделюванні, що вимагає не просто комп'ютера, а потужного суперкомп'ютера. Проте, незважаючи на можливість отримання фінансування через окремі грантові програми від Міністерства освіти і науки, неможливо включити до бюджету гранту витрати на придбання дорогого обладнання чи публікації в провідних астрономічних журналах.

Проте в одному місці двері закрилися, а в іншому – відкрилися: з'явилися нові можливості для участі у міжнародних грантах, які акцентують увагу на підтримці української науки. Наприклад, влітку 2022 року, завдяки ініціативі моїх колег з Інституту астрофізики Канарських островів, я мала змогу працювати на телескопі в Тенерифі.

Основи науки завжди є інвестицією в наше майбутнє. У розвинутих країнах фундаментальна наука займає пріоритетне місце, адже вона забезпечує знання, які можуть дати результати через 10, 20 або навіть 30 років. Саме тому її називають фундаментальною. Вона є гарантією прогресу нації та країни, а також внутрішнім стимулом людства до самопізнання і дослідження Всесвіту. Це шлях, яким ми рухаємося — від цікавості до глибшого розуміння, від запитів до нових відкриттів і, зрештою, до інноваційних технологій.