Астрономия — красочная наука. Я давно влюбился в звездное небо. Мне было лет шесть, я с родителями сидел на берегу Черного моря: теплая безлунная ночь, пролетают метеоры Персеид, и мама про них рассказывает. Это было воодушевляюще! А когда в школьном астрономическом кружке впервые увидел болид — он был ярче Луны, это стало для меня ярким во всех смыслах событием.
Астрономический кружок (1988 год). Источник: Дмитрий Макаров
// Астрофизика стремительно развивается, хотя в процессе работы изменения почти не чувствуются.
Это как с детьми — каждый день их видишь, а потом смотришь старые фотографии и понимаешь, как выросли ребятишки. Как-то я прочел одну из своих первых работ и поразился тому, насколько продвинулось за 30 лет наше представление о близкой Вселенной. Когда мы начинали, хорошо была изучена лишь пара сотен галактик, расстояния определяли с большими погрешностями, а набор данных был довольно скудным.
Сегодня прогресс виден невооруженным глазом: увеличилось количество известных галактик, в десятки раз выросла точность определения расстояний и скоростей. Ученые гораздо лучше понимают, как распределено вещество и как расширяется Вселенная. И все же в космологии и физике остаются фундаментальные вопросы, ответов на которые, несмотря на все усилия исследователей, нет. Это проблемы темной материи и темной энергии, природа которых остается загадочной.
Первые шаги в астрофизику (1989 год). Источник: Дмитрий Макаров
Мы занимаемся галактиками, которые находятся в так называемой близкой Вселенной. Чтобы понять эволюцию Вселенной в момент зарождения, астрономы исследуют яркие и большие галактики, расположенные далеко от нас. А фокус в том, что интересные эффекты происходят как раз в галактиках очень маленьких, которые мы можем изучать в близких окрестностях. Подобная «мелочь» — своего рода тестовые частицы для астрофизиков. Они содержат важную информацию о Вселенной. Это стало очень удачным пересечением с нашими практическими исследованиями.
// Мы составляем каталоги галактик на расстоянии до 33 млн световых лет и подробно изучаем объекты в этой выборке. В исходном списке было 170 объектов, наша группа довела это число до полутора тысяч.
Изучаем как сами галактики и процессы, происходящие в них, так и их распределение и движение в пространстве. Исследование звездного населения, обилия газа наряду с информацией о кинематике звезд и газа позволяет делать вывод о процессах формирования и эволюции этих систем, количестве темной материи в галактиках.
Я много работал с базой LEDA. Созданная в Лионской обсерватории, она долгое время была единственной в мире базой данных по галактикам. В ней аккумулировалась информация из разных научных работ. В 1990-х годах здесь было представлено порядка 100 тысяч галактик. Благодаря массовым обзорам неба количество известных галактик и информации о них растет экспоненциально. Однако это приводит к неожиданному побочному эффекту. Автоматическая обработка порождает сравнительно небольшое количество «мусора» — ошибочных измерений, выделения фиктивных объектов. Этот мусор «сваливается» в область близкой Вселенной и многократно превышает количество реальных галактик. Борьба с таким «загрязнением» — одна из важных задач. Я хорошо набил на этом руку и стал ответственным за данные.
Дмитрий Макаров в стакане первичного фокуса БТА демонструет масштаб устройства. Источник: Дмитрий Макаров
Сейчас в LEDA 6–7 миллионов галактик близкой Вселенной. Мы знаем условное расстояние до галактики, можем определить ее светимость и массу, а также примерное количество звезд. Когда-то LEDA была флагманом, который позволял изучать физические свойства галактик. Несколько лет назад проект застыл, и сейчас мы со студентами возрождаем базу.
До сих пор нет универсального способа определить расстояние до галактик. Мы даже шутим: каждый уважающий себя астроном должен придумать новый способ. Долгое время основой построения внегалактической шкалы расстояний были цефеиды. В дальнейшем пришло понимание, что вершина ветви красных гигантов дает не худшую точность, при этом имеет ряд преимуществ. Мы провели калибровку этого метода. Сопоставление видимой яркости вершины ветви красных гигантов с их светимостью позволило определить расстояние до них, а значит, и до самих галактик. Это дало возможность повысить точность и надежность измерений.
// Одна из самых интригующих проблем — проблема темного вещества, чье проявление видно в движении галактик.
Его обнаружили почти сто лет назад, но до сих пор нет понимания — что это такое. Мы показали, что в Местной Группе галактик темная материя сосредоточена в Млечном Пути и Туманности Андромеды.
Наша группа сопоставляет наблюдения близких галактик с космологическими предсказаниями. Космологическая парадигма достигла выдающихся успехов в объяснении свойств Вселенной — от реликтового излучения до формирования крупномасштабной структуры и галактик. Однако многие противоречия проявляются при наблюдении карликовых галактик, доминирующих во Вселенной. Мы показали, что теория завышает количество больших карликовых галактик примерно в пять раз.
«На международной конференции во Франции в 2004 году. Я стеснялся фотографироваться и пытался тихо улизнуть, но будущий нобелевский лауреат Джим Пиблс поймал меня и поставил рядом с собой (на фото слева от меня)». Источник: Дмитрий Макаров
Мой любимый вопрос: зачем нам нужна астрофизика? На самом деле все, чем мы пользуемся, привнесено наукой, хотя мы никогда не знаем, как открытие аукнется в будущем. Астрономия — тоже практическая наука. Мы изучаем вроде бы никому ненужные квазары и галактики, но в GPS система координат как раз привязана к этим квазарам. Плюс космическая навигация, спутники — все это жизненно важные сферы.
Благодаря грантам РНФ мы привлекаем студентов, проводим наблюдения на крупнейших инструментах, ездим на конференции. В 2024 году аспиранты съездили на радиоинтерферометрические наблюдения в Индию, представили результаты на Генеральной ассамблее Международного астрономического союза и на Всероссийской астрономической конференции.
Астрономия — дорогое удовольствие. Государство постоянно вкладывает в нее деньги. Так, возведение нашей обсерватории на Кавказе потребовало развития инфраструктуры. Сегодня в Архызе, где мы находимся, много туристов, и когда люди узнают, что здесь не только на лыжах можно покататься, а еще и центр астрономии посмотреть, то едут к нам на экскурсии. Такой вот положительный побочный эффект и взаимная польза — для науки и региона.
***
Дмитрий Макаров. Доктор физико-математических наук, профессор РАН, заведующий лабораторией внегалактической астрофизики и космологии Специальной астрофизической обсерватории Российской академии наук.
Является ответственным за базу данных внегалактических объектов LEDA. Работал над базой данных Extragalactic Distance Database (EDD). Занимается изучением близких галактик, построением карты Местной Вселенной, изучением течений галактик во Вселенной. Развил и улучшил метод определения расстояний по вершине ветви красных гигантов, требующий меньших затрат наблюдательного времени. Работал в Лионском университете, институте астрономии Гавайского университета. Автор 178 научных статей, в том числе в ведущих мировых изданиях.
