Скільки галактик у Всесвіті
Частина глибокого знімку космосу Hubble Ultra Deep Field. Все, що ви бачите – це галактики.
Нещодавно, в 1920 роках, знаменитий астроном Едвін Хаббл зумів довести, що наш Чумацький шлях — це не єдина існуюча галактика. Сьогодні нам вже звично, що космос заповнений тисячами та мільйонами інших галактик, на тлі яких наша виглядає зовсім крихітною. Але скільки саме галактик у Всесвіті знаходиться поруч із нами? Сьогодні ми знайдемо відповідь на це запитання.
Від однієї до нескінченності
Звучить неймовірно, але ще наші прадіди, навіть найвченіші, вважали наш Чумацький Шлях метагалактикою — об'єктом, що покриває собою весь доступний для огляду Всесвіт. Їхня помилка цілком логічно пояснювалася недосконалістю телескопів того часу — навіть найкращі з них бачили галактики як розпливчасті плями, через що вони поголовно іменувалися туманностями. Вважалося, що з них згодом формуються зірки та планети, як сформувалася колись наша Сонячна система. Цей здогад підтвердило виявлення першої планетарної туманності в 1796 році, в центрі якої була зірка. Тому вчені вважали, що всі інші туманні об'єкти на небі є такими ж хмарами пилу та газу, зірки в яких ще не встигли утворитися.
Перші кроки
Звичайно, прогрес не стояв на місці. Вже 1845 року Вільям Парсонс побудував велетенський для тих часів телескоп «Левіафан», розмір якого наближався до двох метрів. Бажаючи довести, що «туманності» насправді складаються із зірок, він серйозно наблизив астрономію до сучасного поняття галактики. Йому вдалося вперше помітити спіралеподібну форму окремих галактик, а також виявити в них перепади світності, що відповідають особливо великим іяскравим зоряним скупченням.
Навіть на знімках потужних космічних телескопів галактики часто розпливчасті
Проте суперечки тривали аж до XX століття. Хоча в прогресивному вченому суспільстві вже було прийнято вважати, що існує безліч інших галактик, крім Чумацького Шляху, офіційній академічній астрономії потрібні були незаперечні докази цього. Тому погляди телескопів з усього світу на найближчу до нас велику галактику, раніше теж прийняту за туманність — галактику Андромеди.
У 1888 році Ісааком Робертсом було зроблено першу фотографію Андромеди, а протягом 1900–1910 років було отримано додаткові знімки. Там видно і яскраве галактичне ядро, і навіть окремі скупчення зірок. Але низька роздільна здатність знімків допускала похибки. Те, що було прийнято за зоряні кластери, могло бути і туманностями, і просто кількома зірками, що «злиплися» в одну під час витримки знімка. Але остаточно вирішення питання було не за горами.
Перша фотографія галактики Андромеди, 1888 рік
Сучасна картина
У 1924 році, користуючись телескопом-рекордсменом початку століття, Едвіну Хаблу вдалося більш-менш точно оцінити відстань до галактики Андромеди. Воно виявилося настільки величезним, що повністю виключало приналежність об'єкта до Чумацького Шляху (притому, що оцінка Хаббла була втричі меншою за сучасну). Ще астроном виявив у «туманності» безліч зірок, що явно підтверджувало галактичну природу Андромеди. 1925 року, всупереч критиці колег, Хаббл представив результати своєї роботи на конференції Американської астрономічної спільноти.
Цей виступ дав початок новому періоду в історії астрономії — вчені «перевідкривали» туманності, присвоюючи їм звання галактик, і відкривалинові. У цьому їм допомогли напрацювання самого Хаббла, наприклад, відкриття червоного усунення. Число відомих галактик зростало з будівництвом нових телескопів і запуском нових — наприклад, початку широкого застосування радіотелескопів після Другої Світової.
Однак аж до 90-х років XX століття людство залишалося в невіданні про справжню кількість навколишніх галактик. Атмосфера Землі перешкоджає навіть найбільшим телескопам отримати точну картину — газові оболонки спотворюють зображення та поглинають світло зірок, закриваючи горизонти Всесвіту. Але вчені зуміли обійти ці обмеження, запустивши космічний телескоп «Хаббл», названий на вшанування вже знайомого вам астронома.
Телескоп Хаббл на навколоземній орбіті
Завдяки цьому телескопу люди вперше побачили яскраві диски тих галактик, які раніше здавалися дрібними туманностями. А там, де небо раніше здавалося порожнім, виявились мільярди нових — і це не перебільшення. Однак подальші дослідження показали: навіть тисячі мільярдів зірок, видимих «Хабблу», — це щонайменше десята частина від їхньої справжньої кількості.
Фінальний підрахунок
І все ж, скільки саме галактик існує у Всесвіті? Відразу попереджу, що вважати нам доведеться разом — такі питання зазвичай мало цікавлять астрономів, оскільки позбавлені наукової цінності. Так, вони каталогізують і відстежують галактики — але лише для глобальніших цілей на кшталт вивчення великомасштабної структури Всесвіту.
Однак знайти точну кількість ніхто не береться. По-перше, наш світ нескінченний, через що ведення повного списку галактик є проблематичним і позбавленим практичного сенсу. По-друге, щоб порахувати навіть ті галактики, що знаходяться в межах видимого Всесвіту, астроному не вистачить усього життя. Навіть якщо він проживе 80 років,рахувати галактики почне з народження, а на виявлення та реєстрацію кожної галактики витрачатиме не більше секунди, астроном знайде лише понад 2 мільярди об'єктів — значно менше, ніж існує галактик насправді.
Порівняльні масштаби знімка Ultra Deep Field
Для визначення приблизної кількості візьмемо якесь із високоточних вивчень космосу — наприклад, «Ultra Deep Field» телескопа «Хаббл» від 2004 року. На ділянці, що дорівнює 1/13000000 усієї площі неба, телескоп зумів виявити 10 тисяч галактик. Враховуючи те, що інші глибокі дослідження на той час показували схожу картину, ми можемо усереднити результат. Отже, в межах чутливості «Хаббла» ми бачимо 130 мільярдів галактик з усього Всесвіту.
Однак, це ще не все. Після Ultra Deep Field було зроблено безліч інших знімків, які додавали нові деталі. Причому не тільки у видимому спектрі світла, яким оперує «Хаббл», а й в інфрачервоному та рентгенівському. Станом на 2014 рік, у радіусі 14 мільярдів світлових років, нам доступно 7 трильйонів 375 мільярдів галактик.
Але це, знов-таки, мінімальна оцінка. Астрономи вважають, що скупчення пилу в міжгалактичному просторі відбирають у нас 90% об'єктів, що спостерігаються — 7 трильйонів легко перетворюється на 73 трильйони. Але і ця цифра спрямує ще далі до нескінченності, коли на орбіту Сонця вийде телескоп Джеймс Вебб. Цей апарат за хвилини досягне туди, куди «Хаббл» пробирався днями, і проникне ще далі в глибину Всесвіту.