"Фундаментальная наука — дело романтиков". Интервью с астрономом Ольгой Сильченко

Астрономия — одна из старейших наук. Люди с древнейших времен пытались постичь то, что они видели на небе. Ещё в глубокой древности первые астрономы заметили взаимосвязь движения небесных светил по небосводу и периодических изменений погоды. По звездам ориентировались мореплаватели, а первобытные земледельцы определяли наступления времён года. Современные астрономы уже не довольствуются только звездами и планетами Солнечной системы. Их взоры устремлены к далеким галактикам и необычным космическим объектам. В интервью астроном Ольга Касьяновна Сильченко рассказывает о развитии современной астрономии, эволюции галактик и собственном пути в науку.

— Когда у вас появился интерес к науке?

— Астрономия — очень интересная наука, и я уверена, что все дети проходят этот период огромного интереса к астрономии примерно в 9-10 лет. Все любят смотреть на небо, размышлять о звездах, угадывать названия. В это время в школе как раз начинают изучать природоведение. Поэтому и мой интерес к астрономии появился в раннем школьном возрасте.

Потом я, правда, уходила от астрономии. В старших классах мне больше нравились гуманитарные предметы. Мой папа, профессор математики, был непреклонен: «Никакой гуманитарщины». Мы с ним долго торговались и выбрали астрономию как, с одной стороны, физико-математический предмет, а с другой стороны, науку невероятной красоты. Порой астроном рассматривает настолько увлекательные объекты и картины Вселенной, что астрономия напоминает отчасти искусство. Поэтому астрономия стала неким компромиссом между художественной стороной моей натуры и физикой.

— Астрономических институтов и научных организаций в целом достаточно много по стране. Почему вы выбрали именно ГАИШ?

— ГАИШ — это часть Московского университета имени М.В. Ломоносова. И в Москве хорошее астрономическое образование можно получить только на астрономическом отделении физического факультета. Поэтому я пришла учиться именно сюда, в МГУ. У астрономов соответствующие курсы начинаются с самого начала обучения. Я поступила на первый курс и уже через неделю мы пришли в ГАИШ, чтобы прослушать первые лекции по астрономии. И, как только я вошла в здание — (вы ведь видели, какая у нас здесь красота), — сразу поняла: «Я хочу работать только здесь».

— Как начинался ваш путь? Сложно ли было осваивать термины и специфику работы?

— Мы же не биологи. У астрономов, в целом, термины несложные. Звезды, галактики, Солнце, Земля — что тут сложного? Тем не менее, основные трудности обучения связаны с тем, что астрономы на физическом факультете получают полноценное физическое образование. То есть мы проходили все то, что проходят физики, одновременно осваивая астрономические курсы, которые тоже достаточно объемные. Поэтому учить пришлось немного больше, чем обычно учат студенты, но, по крайней мере, это было интересно. А начиная с распределения по кафедрам, когда начались спецкурсы по узким областям, стало настолько интересно, что никакая сложность уже не ощущалась.

— Сохранилась ли эта традиция в образовании?

— Структура осталась неизменной. При этом содержание курсов обновляется ежегодно. Студенты и сегодня получают полноценное астрономическое образование по полному интервалу всех дисциплин.

— Насколько современная астрономия продвинулась вперед в понимании того, что есть наша Вселенная?

— Современная астрономия — бурно развивающаяся наука. Вводятся в строй крупные телескопы. Астрономы получают множество новых данных про устройство, эволюцию, структуру Вселенной. Буквально каждые пару лет приходится встраивать в картину мира новые данные, что иногда кардинально меняет концепцию. Поэтому я, когда читаю курс студентам, всегда повторяю: «Ребята, не верьте тому, что слушали ваши предшественники, за это время все уже поменялось». И это действительно так.

— А насколько важна приборная база?

— Приборная база — это основа всего. Вселенная огромна, многие объекты находятся очень далеко от нас, и, чтобы разглядеть, что там происходит, нужны крупные космические телескопы. Только они позволяют увидеть действительно самое-самое интересное, самое-самое далекое и все-все детали. Так что приборная база — это основа нашей науки.

— Вы уже сказали, что в России таких приборов мало. Это я также слышала и от других ученых-астрономов. Насколько ситуация критична?

— Ситуация критична в том смысле, что мы сильно отстаем. Приборы, которые работают на Западе, настолько дорогие и сложные, что построить нечто подобное в России практически невозможно. Но, к счастью, астрономия стала открытой наукой. Данные крупнейших телескопов уже через год становятся доступны абсолютно любому человеку. Современные астрономы работают, как иногда говорят, в области виртуальной обсерватории. Мы ищем данные в чужих архивах, заново их обрабатываем, переосмысляем, и это приносит новые открытия. Данных с крупных телескопов сейчас так много (а астрономов напротив — достаточно мало), что люди не успевают обработать их все. Поэтому большой объем данных остается нетронутым. Лежат и ждут, пока на них набежит заинтересованный исследователь. В этом смысле наша наука не отстает от западной. Но основана она на чужих данных.

—  А как же российская программа «Спектр»?

— Три космических эксперимента под общим названием «Спектр» были задуманы в начале девяностых годов. С тех пор прошло 30 лет. Конечно, это замечательно, что в конце концов они были запущены: «Радиоастрон», «Спектр-Рентген-Гамма». Сейчас мы очень ждем запуска аппарата «Спектр-Ультрафиолет». Но запускать крупный эксперимент раз в несколько лет, каждый из которых идейно сформировался 30 лет назад, — не есть хорошо. В мире работают совсем в другом темпе.

— Данные в открытом доступе, но ведь все сливки сняли хозяева телескопов.

— Им только кажется, что они сняли сливки. Когда работаешь с такими большими и хорошими данными, нужно еще понимать, чего ты хочешь. Зачастую люди, которые задумали тот или иной эксперимент, далеко не всегда понимают, какие результаты можно получить. И когда другой астроном смотрит со стороны, он замечает то, что не додумали или не ожидали увидеть его коллеги.

— Расскажите об отделе физики эмиссионных звезд и галактик, о его истории. Когда и как вы пришли работать в отдел?

— ГАИШ — институт с большой историей. В этом году ему исполняется 190 лет. И здесь традиционно отделы организовывались под больших ученых, тех, кто приходит с собственной научной школой. Наш отдел был создан для работы Бориса Александровича Воронцова-Вельяминова. Те, кто немножко постарше, наверняка помнят учебник астрономии Воронцова-Вельяминова для старших классов средней школы. Он был большим ученым, тем, кто впервые в нашей стране начал заниматься галактиками и внегалактической астрономией. Его можно считать родоначальником исследования галактик в нашей стране.

Область его интересов была очень широка: кроме галактик, он занимался планетарными туманностями, новыми звездами. Это отразилось и в названии нашего отдела: отдел физики эмиссионных звезд и галактик. Отдел охватывает не только изучение галактик, но и исследования сверхновых звезд, планетарных туманностей, звезд, которые излучают эмиссионные линии или имеют газовые оболочки.

Борис Александрович стал первым заведующим отделом, создав научную школу в ГАИШе. После того, как он ушел на пенсию, отдел возглавил Юрий Павлович Псковский — классик исследования сверхновых звезд в нашей стране. Именно он первым расшифровал спектр сверхновых типа Iа, которые сегодня известны как лучшие индикаторы расстояния во Вселенной. Несмотря на то, что Юрий Павлович Псковский занимался сверхновыми звездами, основную тематику отдела он сохранял.

Я же со студенческих лет занималась только галактиками, поэтому пришла в отдел работать по этой тематике к профессору Анатолию Владимировичу Засову. Меня сразу подключили к текущей работе. Начались наблюдения на шестиметровом телескопе.

После смерти Юрия Павловича Псковского в 2005 году отдел передали мне. Я в тот момент была самым молодым доктором наук, и мне торжественно вручили наш отдел, в котором я уже на тот момент проработала 20 лет. Сотрудники мне доверяли, и я продолжила традиции своих предшественников — у нас по-прежнему очень широкая тематика работы в отделе.

— А почему галактики?

— Это тоже отчасти случайность. Роль сыграла моя романтическая гуманитарная натура — я всегда хотела заниматься чем-нибудь, что дальше всего. Так вот галактики — они всегда дальше, чем звезды, что-то, что очень далеко отсюда. Почему я занялась именно эволюцией галактик? Однажды, на доске объявлений повесили список тем курсовых работ для третьего курса. Я перечитала этот список, и единственное название, которое я поняла полностью было «Эволюция цвета галактик». Так я соблазнилась на простое, доступное гуманитарию название и с третьего курса занялась эволюцией галактик, работая с Анатолием Владимировичем Засовым.

— Расскажите, что известно о галактиках сегодня.

— Мы уже, конечно, много знаем о галактиках, но еще больше мы о галактиках до сих пор не знаем. В ближней Вселенной галактики бывают спиральные, линзовидные, эллиптические и неправильные. О галактиках в дальней Вселенной нам тоже известно многое, в том числе благодаря большим телескопам Европейской Южной Обсерватории и другим.

Галактики, которые находятся очень далеко от нас, не похожи на те, которые рядом с нами. Поэтому эволюция галактик — это бурно развивающаяся область, где концепции меняются чуть ли не каждый год. Существуют самые разные сценарии и предположения. Каждый уважающий себя астроном достаточно высокого уровня имеет свою собственную концепцию эволюции галактик. Такая концепция есть и у меня. А поскольку данные продолжают набираться, то в дальнейшем либо концепция подтвердится, либо ее заменит что-то другое.

— Расскажите подробнее о вашей концепции.

— Дисковые галактики в ближней Вселенной бывают либо со спиральными рукавами, либо без спиральных рукавов. Линзовидные и спиральные галактики, в принципе, по структуре похожи друг на друга: и у тех, и у других есть большой звездный диск, а в центре есть маленькое сфероидальное компактное образование, которое называется балдж. Считается, что линзовидные галактики образовались из спиральных, в которых завершился процесс звездообразования. Действительно, линзовидные галактики внешне отличаются от спиральных только тем, что в линзовидных не образуются молодые звезды. Исходя из этого астрономы пытаются найти механизмы, ищут определенные события, которые могли бы остановить звездообразование в диске.

Я пошла по другому пути: измерила возраст дисков линзовидных галактик. Как оказалось, их возраст старше десяти миллиардов лет. А это не согласуется с концепцией, что линзовидная галактика — это бывшая спиральная, в которой пару миллиардов лет назад остановилось звездообразование. Тогда и возраст дисков должен быть 2-3 миллиарда лет. А они старше десяти.

Поэтому на самом деле все наоборот: сначала все галактики были линзовидными. Под воздействием газа началось звездообразование, и они превратились в спиральные.

— Все концепции носят теоретический характер?

— Астрономы все предположения проверяют с помощью наблюдений. Основа всего — эксперимент и наблюдательные данные. Это единственная объективная реальность, данная нам в ощущениях. Мы получаем данные и смотрим, как они укладываются в наши представления о галактиках. Если не укладываются, приходится менять представления.

— Но все ведь начинается с вопроса: а почему, а зачем?

— Вопрос «почему» — это всегда поиск механизма. Почему остановилось звездообразование в диске галактики? Есть несколько вариантов. Например, кто-то пролетел мимо. Так, у нашей собственной галактики, у Млечного Пути, есть дюжина спутников, в которых звездообразование не идет. Но при этом там встречаются звезды не очень старые — возрастом 2-5 миллиардов лет. Вопрос: почему они сейчас не образуются? Ответ: потому что галактика-спутник раньше была достаточно далеко, а потом подлетела к Млечному Пути, который своим приливным гравитационным воздействием вынес газ из галактики-спутника. А если нет газа, значит звезды не образуются.

Теоретики-космологи, например, предполагают, что вокруг каждой галактики находится протяженное сфероидальное гало, содержащее первичный горячий газ времен Большого взрыва. Считается, что такой газ должен быть очень горячим из-за большой массы гало, то есть его температура должна равняться миллионам кельвинов. И если в эту область влетает какая-нибудь маленькая галактика со своим холодным газом, то эта могучая горячая рентгеновская среда просто лобовым давлением холодный газ выдувает. Это тоже один из возможных механизмов. Но любая теория — проверяема. Математические модели позволяют просчитывать разные варианты. А вот последствия мы уже проверяем в наблюдениях.

— Какие данные говорят в пользу той или иной теории?

— С помощью приборов мы видим галактики, то, как они движутся. По излучению звезд ясно, какие это звезды — молодые или старые, каков их химический состав.

— Вы уже упомянули, что свои теории имеют и космологи. Как космологи общаются с астрономами?

— С переменным успехом. Космологи рассматривают всю Вселенную сразу. Тогда как астрономам интересна, например, конкретная галактика, и чем она отличается от других галактик. Космологи основываются на общей картине эволюции Вселенной от Большого взрыва и прописывают конкретные детали: скажем, за счет каких механизмов галактики образовались в определенном месте пространства-времени.

Еще в девяностые годы космологи доминировали. Они предложили модель взаимодействия темной материи и темной энергии, описали то, как вещество должно разлетаться, гравитировать, кучковаться, распределяться и т.д. Согласно их первым моделям, гигантские эллиптические галактики образовывались последними. То есть маленькие галактики сливались в средние галактики, которые затем сливались в большие. Поэтому они должны быть самые молодыми во Вселенной.

Астрономов все девяностые годы это ужасно напрягало, потому что астрономы из наблюдений знают, что самые большие галактики — самые старые. Это было доказано экспериментально. Между тем, голос космологов звучал тогда громче. Но когда в 1998 году ввели в строй VLT — комплекс из четырёх отдельных 8,2-метровых и четырёх вспомогательных 1,8-м оптических телескопов Европейской Южной обсерватории, астрономы начали рассматривать галактики на больших красных смещениях. Перед ними сразу была поставлена наблюдательная задача — найти эллиптические галактики, и увидеть, какими они были восемь миллиардов лет назад. Данные показали, что гигантские эллиптические галактики образовались первыми. Космологи покряхтели и переделали модель, согласно которой, чем массивнее галактика, тем раньше она образуется.

В принципе, между астрономами и космологами, несомненно, есть контакт, непрерывно идут бурные дискуссии. Космология и астрономия взаимно обогащают друг друга. На сегодняшний день существует даже некий паритет. Благодаря большим телескопам у астрономов всегда заготовлены веские аргументы. При этом, космологи, которые мыслят глобальными категориями, перестраивают свои модели так, чтобы в определенных областях было согласие между предсказаниями космологических моделей и результатами астрономических наблюдений.

Тем не менее, существуют некоторые острые вопросы, которые до сих пор не решены. Например, постоянная Хаббла. Космологи говорят, что она должна равняться 67 км/с/Мпк (читается как «километр в секунду на мегапарсек. — Пр. НР). Астрономы считают, что она равна 73 км/с/Мпк. Поэтому сегодня существует непримиримое противоречие между оценкой постоянной Хаббла у космологов и у астрономов.

— Можно ли сказать, что космологи — это скорее теоретики, а астрономы — экспериментаторы?

— Да. Это несомненно, так, несмотря на то что космологи уверяют о существовании наблюдательной космологии, но это чистые претензии. На самом деле космология — это сплошная теория. У астрономов, как я уже сказала, основа все-таки фактическая. Те факты, которые получаются из наблюдений, для нас наиболее важны.

— Какие из наиболее технологических приборов сейчас ожидает астрономическое сообщество?

— Давно ждем Космический телескоп имени Джеймса Уэбба, который придет на смену Хаббловскому космическому телескопу. В этом случае и американские коллеги сталкиваются с проблемами: запуск телескопа многократно откладывали, а сам проект за время выполнения существенно подорожал. Тем не менее, мы все-таки надеемся, что если не в этом году, так в следующем, он полетит, и это станет, конечно, существенным прорывом. С помощью этого телескопа астрономы смогут заглянуть существенно дальше, чем могли до этого.

— Уже есть предположения и модели о том, что ждет нашу галактику?

— Надо сказать, что наша галактика находится в устойчивом стационарном состоянии. Согласно современной концепции, существует равновесие между темпами звездообразования и темпами притока газа извне. Проще говоря, сколько газа притекает из разреженных областей Вселенной, столько образуется молодых звезд. Поэтому этот резервуар практически неисчерпаем на разумной шкале времени. То есть ближайшие пять миллиардов лет наша галактика будет находиться в таком же стационарном состоянии, в котором она находится сейчас.

Затем, согласно некоторым предположениям, наша галактика должна слиться с Туманностью Андромеды. Напомню, что наша галактика находится внутри общей гравитационно связанной местной группы, где Млечный Путь и Туманность Андромеды — самые крупные галактики группы, эдакая пара. Две галактики вращаются вокруг общего центра масс, но, из-за того, что, как говорят теоретики, весь объем местной группы заполнен темной материей, орбиты галактик постепенно схлопываются. Они буквально трутся о темную материю и приближаются друг к другу. В конце концов наступит такой момент, когда они встретятся и сольются, превратившись в одну большую эллиптическую галактику.

— Если предположить, что в это время человечество еще будет жить, возможно на других планетах, что увидят люди?

—  Дело в том, что нашему Солнцу осталось жить порядка пять миллиардов лет. И это для нас более существенно, поскольку, когда в центре Солнца кончится водород, оно превратится в красного гиганта, а значит сильно раздуется. Оценка радиуса будущего красного гиганта колеблется, но так или иначе находится вблизи орбиты Земли. То есть очень может быть, что, когда Солнце станет красным гигантом, Земля окажется внутри. И тогда уже нам, естественно, придет конец — ведь внутри звезды жить нельзя.

Если земляне к тому времени переселятся на Марс, то уцелеют, и тогда мы действительно сможем увидеть процесс слияния нашей галактики и Туманности Андромеды. Думаю, что это не представляет опасности для будущей цивилизации, потому наша Солнечная система находится на периферии Млечного Пути, далеко от центра галактики. Что это значит? Это значит, что при слиянии внутренние области схлопнутся, а внешние области разлетятся. При слиянии галактики выбрасывают длинный приливной хвост. Скорее всего, мы и окажемся, что называется, в хвосте. Но зато наши потомки будут наблюдать прекрасное зрелище.

— Много ли среди астрономов мечтателей, которые верят, что человечество сможет освоить и другие планеты?

— В данном случае это не мечта, а чисто практический вопрос. Мы точно знаем, что через пять миллиардов лет Солнце начнет умирать, и с этим что-то надо делать. Либо мы переселяемся на Марс, либо земной цивилизации через пять миллиардов лет гарантированно придет конец. Конечно, он может прийти и раньше по земным причинам, но всегда останется глобальная космическая проблема, которую нужно будет решать.

— Когда мы приблизимся к пониманию, что есть темная энергия и темная материя?

— Сложно сказать. Вот тут как раз мечтают, скорее, физики. Лет десять назад я слушала лекцию академика Валерия Рубакова. Тогда еще строился Большой адронный коллайдер, и Валерий Анатольевич совершенно искренне сказал студентам, что после запуска Большого адронного коллайдера наверняка поймают частицу темной материи. Он говорил, что физики уже знают, где ее ловить, какие энергии для этого нужны. «Если мы ее не поймаем, то у космологии будут большие проблемы». Прошло с тех пор десять лет. Частицу темной материи так и не поймали. Но проблем у космологов нет.

Поэтому, когда на самом деле выяснится, что такое темная материя, науке неизвестно. Но физики ее ищут. Для этого создаются приборы для дорогостоящих экспериментов. Но пока неясно, поймают ли ее в ближайшее время.

— Будем надеяться и болеть за физиков.

— Точно. А что касается темной энергии, то тут даже физики ничего сказать не могут. Это совершенно непознаваемая вещь.  Понятно, что есть нечто, что приводит к ускоренному расширению Вселенной, но даже физики не могут точно сказать, что это может быть.

— Даже неясно, что искать?

— Верно. То ли скалярные поля, то ли энергия вакуума.

— Остается только ждать.

— Дело астрономов — наблюдать. Мы как раз и заметили, что Вселенная расширяется ускоренно. Теперь пусть нам физики объяснят, почему.

— Как вы считаете, есть ли интерес у молодежи к современной астрономии? Много ли молодых ребят, студентов приходят к вам учиться?

— Набор на 1 курсе — 20 человек. И эти места всегда заполняются студентами с хорошим проходным баллом. Интерес у молодежи к астрономии есть. Не все, правда, потом продолжают обучение. Отсев тоже есть. Если на первом курсе учатся 25 человек, то на четвертом курсе остается 13.

— Почему?

— Как я уже сказала, учиться тяжело. Нужно буквально выучить всю физику, математику и саму астрономию. И, как вы правильно сказали, необходимо некоторое романтическое ощущение, которое позволит человеку удержать в себе интерес. Если в какой-то момент уже относительно немолодой студент вдруг решает, что ему надо зарабатывать на жизнь, то, конечно, приходится уходить из астрономии. Эта наука не денежная, прямо скажем. У нас не много прикладных направлений, в которых можно что-то предложить, на чем можно заработать. Фундаментальная наука — это дело романтиков, энтузиастов.

— Ольга Касьяновна, расскажите, над чем вы работаете сегодня?

— Я считаю себя наблюдателем. Поэтому стараюсь получать новые наблюдательные данные о линзовидных галактиках. Для этого нужны крупные телескопы. В России есть шестиметровый телескоп в Специальной астрофизической обсерватории РАН, с помощью которого мы получаем данные. Институт активно сотрудничает с Южно-Африканской Республикой, где установлен одиннадцатиметровый телескоп, который также приносит нам массу новой информации.

Мои любимые галактики — линзовидные. Все всегда считали, что в них не образуются звезды. Но стоило посмотреть повнимательнее, и оказалось, что звезды там все-таки образуются. Если в спиральных галактиках звезды зарождаются по всему диску, то в линзовидных — в далеких окрестностях.

— Астрономия — это, несомненно, красиво, но в чем видите красоту именно вы?

— Каждый объект по-своему невероятно красив. Спасибо телескопу Хаббла, благодаря которому нам доступна целая галерея красивых картинок в открытом доступе. Красота невероятная!

Есть публичные архивы данных, которые позволяют через специальный интерфейс смотреть отдельные куски неба, увидеть конкретную галактику с разными деталями. Это, конечно, некий научный продукт, но я знаю, что многие наши исследователи и студенты проводят целые часы, разглядывая космические объекты. Это очень завораживает. Дивной красоты зрелища.

— Есть ли у вас какой-то фаворит?

— Мои симпатии часто меняются. Например, галактика, которой я занимаюсь в данный момент, для меня самая красивая. Это UGC 4599 — галактика линзовидная плашмя, вокруг которой расположено дивной красоты голубое кольцо звездообразования. У некоторых линзовидных галактик я уже встречала кольца звездообразования, но у этой галактики очень низкая металличность газа в кольце. Обычный человек, конечно, не поймет, почему это так здорово.

Как правило, спектры подобных колец одинаковы: мы видим линию водорода, линию азота, линию серы — все «как у людей». У галактики UGC 4599 в спектре много высоковозбужденного кислорода и очень мало металлов. Возможно, это первый объект, который демонстрирует процесс перетекания первичного газа из диффузных областей Вселенной. Потому что у первичного газа металлов не должно быть вовсе, он содержит только водород и гелий. И, конечно, это очень красивый объект — мохнатенькое, голубенькое колечко. Дивной красоты.

— Много ли в астрономии и в ГАИШ прекрасного пола, который занимается астрономией?

— На самом деле много. Надо сказать, что, когда я училась, у нас в группе была примерно треть девушек. В девяностые годы, когда зарплаты упали ниже плинтуса, дам стало значительно больше.

— Что бы вы пожелали молодым ученым, которые только начинают путь в астрономию?

— Я бы пожелала сохранить ощущение красоты и чувство энтузиазма от самого процесса познания.

Когда я впервые посмотрела в телескоп, я закричала. Потому что ощущение бескрайней темной Вселенной, в которой светится твой любимый объект — необыкновенное. Словно прикоснулся к чему-то огромному, бескрайнему, чему-то, что можешь познать. Совершенно фантастическое чувство.

И, конечно, молодым ученым я бы пожелала не пленяться какими-то материальными благами, а сохранить чувство красоты, желание познать эту красоту. Потому что на самом деле астроном проживает очень интересную жизнь, которая наполнена приключениями в хорошем смысле слова.