По звездным маякам. Российские астрофизики измерили расстояние до сотен галактик.

— Видимо так, раз эксперты компании отобрали их. Хотя я отношусь к подобного рода измерениям с некоторым юмором. Далеко не все хорошие работы оказываются высокоцитируемыми. Однако цитируемость, несомненно, отражает востребованность тех или иных работ. Отмеченные исследования проводились как вместе с моим учителем Игорем Дмит­риевичем Караченцевым, так и мною самостоятельно. Один из таких проектов, удостоенных внимания, —  база наблюдательных данных о внегалактических объектах. Таких универсальных баз данных в мире несколько. Одна из них — старейший каталог галактик HyperLeda, в команде которого я работаю. Еще одна развивается при поддержке NASA. Они дополняют друг друга и в то же время конкурируют между собой. На первый взгляд, работа носит рутинный характер. Собираем данные наблюдений, обрабатываем, сводим в единую систему, предоставляя ученым наборы хорошо обработанных и гомогенизированных величин.

— HyperLeda концентрируется на галактиках, но в базу данных попадают и звезды (как нашей Галактики, так и других), и звездные скопления, и туманности. Связано это с тем, что изначально бывает невозможно классифицировать природу наблюдаемого объекта только по фотометрическим данным. С получением новых фактов конечные данные могут пересматриваться. Скажем, первоначально обнаружилось скопление звезд. Но дальнейшие исследования показали, что это — галактика. Приходится отсеивать много “наблюдательного мусора”. База данных постоянно пополняется, меняется, уточняется.

— Совершенно верно. Причем научные интересы у коллег разные. Мы подчас не знаем, каким исследованиям помогла наша работа. Востребованы результаты и другого большого проекта, в котором я участвую. По инициативе И.Караченцева мы активно изучаем близкие к нам галактики, то есть находящиеся на расстояниях порядка 10 мегапарсек (33 миллиона световых лет). В ходе исследований мы получили порядка 400 их изображений на космическом телескопе “Хаббл”. В результате создана база данных, содержащая всю имеющуюся на сегодняшний день информацию об этих галактиках. Но основной целью было определение расстояний до близких галактик и изучение кинематики расширения близкой Вселенной. Как правило, основным “инструментом” для измерения высокоточных расстояний являются цефеиды (класс пульсирующих переменных звезд). Это, образно выражаясь, звездные “маяки” Вселенной. Точность измерений достаточно высока, однако метод очень трудоемкий. Например, только на одну галактику нужно потратить месяцы наблюдений. Мы же использовали другие маяки — ярчайшие красные гиганты. Их светимость была принята за стандартную. Этот метод основывается на анализе звездных популяций и позволяет за 20-40 минут, то есть за один оборот хаббловского телескопа вокруг Земли, получить глубокое изображение галактики, увидеть “слабые” красные гиганты и оценить расстояние до них. Как показали наши исследования, метод оказался очень эффективным. Правда, у него есть одно ограничение: мы не можем далеко “уходить” во Вселенную. Зато в ближайшем окружении удалось измерить расстояния до 400 с лишним галактик. Для сравнения: с помощью цефеид на сегодня определены расстояния примерно до полусотни галактик. Иными словами, мы исследовали примерно в 10 раз больше объектов.

— Программа начиналась в конце 90-х годов прошлого века на нашем шестиметровом телескопе (Большой телескоп азимутальный — БТА САО РАН — Прим. ред.). Однако хорошо известно, что на оптические наблюдения серьезные ограничения налагает атмосфера, какой бы прозрачной она ни была. С появлением современных космических аппаратов, прежде всего телескопа “Хаббл”, мы начали обрабатывать и его данные. Эта программа исследований международная, и за время ее существования получено много очень интересных данных, а порой и неожиданных результатов. Например, согласно современным представлениям, наблюдать хаббловское расширение Вселенной можно только на больших расстояниях. Этот процесс — следствие ее однородности и изотропности. А мы обнаружили его буквально за “порогом” нашего “звездного дома”, за пределами местной группы галактик. На расстоянии в один мегапарсек. Другой неожиданный результат тоже связан с расширением Вселенной. Считалось, что гравитационное воздействие галактик друг на друга приводит к большому разбросу в скорости и направлении их движений. Однако наши исследования показали, что в реальности все отнюдь не так: разброс невелик. Эти результаты оказались весьма востребованы и вызвали серьезную дискуссию в среде ученых, которая продолжается по сей день.

— Одним из интересных объяснений такого поведения Вселенной в окрестностях нашей Галактики является наличие так называемой темной энергии. Эта загадочная материя работает подобно силам антигравитации, вызывая ускоренное расширение Вселенной, которое было экспериментально обнаружено на рубеже веков. Она оказывает “успокаивающее” действие и должна приводить к уменьшению разброса скоростей разбегающихся галактик. Кроме того, важную роль играет окружение, в котором мы живем. Учет влияния соседей позволяет воспроизвести многие наблюдаемые свойства Вселенной в моделировании.

— Классический случай везения.Мы наблюдали один объект, а рядом с ним обнаружилась ранее неизвестная галактика. Однако,  чтобы так везло, нужно понимать, на что обращать внимание. Так что случайным это открытие назвать нельзя. Вообще обнаружить новую галактику легко. Достаточно взять телескоп покрупнее и сигнал подлительнее. На изображениях обнаружится огромное количество ранее неизвестных галактик, удаленных от нас на гигантские расстояния. Другое дело — найти что-то необычное. Последнее время большое внимание уделяется изучению небольших, так называемых карликовых галактик. Несмотря на свою “карликовость”, они играют важную роль в эволюции вещества во Вселенной и нашего понимания ее строения. Оказывается, что современная теория дает “сбой” в предсказаниях, связанных именно с карликовыми системами. Хорошо известна проблема “потерянных” спутников гигантских галактик, когда теория предсказывает на два порядка больше спутников, чем их наблюдается в реальности. Мы же обнаружили спутник крайне малой светимости у другой карликовой галактики. Это показывает, что процессы формирования структур во Вселенной везде — от гигантских галактик до самых слабых карликов — идут независимо от их масс. 

На снимке: Необычная карликовая галактика DDO 68 (UGC 5340),
процессы звездообразование в которой исследовались в работе Макарова и др. (2017).