Легендарную фразу Галилео Галилея «И всё-таки она вертится!», якобы сказанную после суда инквизиции над ним за опровержение геоцентрической модели Солнечной системы, возможно, вскоре можно будет применить ко всей Вселенной. Признаки её вращения уже выявлялись учёными, а новая работа стала первым шагом к моделированию этого явления.

Снимок земного неба с длительной экспозицией. Источник изображения: KPNO/NOIRLab

Ранее уже публиковались работы, заставляющие задуматься о возможном вращении всего нашего мироздания. В частности, в феврале 2025 года по результатам наблюдений обсерватории «Джеймс Уэбб» было проведено исследование, которое показало резкий дисбаланс в направлениях вращения галактик в ранней Вселенной. В случае невращающейся Вселенной чисто статистически направления вращения галактик должны были бы распределяться примерно поровну. На практике оказалось, что около 75 % галактик вращается в одном направлении, а около 25 % — в другом. Млечный Путь, кстати, входит в те самые 25 % «неправильно» вращающихся галактик.

Преобладание одного направления вращения галактик может указывать на то, что вещество в пространстве до образования звёзд и галактик уже вращалось — и с предельно возможной скоростью, что также задало импульс вращения более сложной материи, появившейся во Вселенной. Но даже за 13,8 млрд лет своего существования Вселенная не успела совершить и одного полного оборота. На это могут уйти триллионы лет.

Строго говоря, в новой работе учёные не пытались создать максимально полную модель вращающейся Вселенной. Эта задача будет решаться на следующих этапах исследований. Пока они лишь продемонстрировали влияние вращения Вселенной на постоянную Хаббла — величину, характеризующую скорость её расширения, которая остаётся одной из главных загадок современной космологии. Точнее, с помощью гипотезы о вращающейся Вселенной учёные попытались объяснить так называемую «напряжённость Хаббла» — расхождение между скоростью расширения Вселенной в раннюю эпоху и в современную.

Кривой показано изменение постоянной Хаббла в случае вращающейся Вселенной. Источник изображения: MNRAS 2025

Моделирование блестяще справилось с поставленной задачей. Если Вселенная действительно вращается, это может объяснить, почему скорость её расширения в первые миллионы лет была немного ниже, чем та, что наблюдается сегодня. Более того, модель вращающейся Вселенной остаётся непротиворечивой с другими космологическими моделями её развития. Исследователи обещают создать более точную модель, чтобы в дальнейшем искать подтверждение гипотезы о вращении во всём массиве астрономических наблюдений.

Группа британских учёных создала самое глубокое изображение Вселенной в дальнем инфракрасном диапазоне, объединив в одном кадре 141 отдельное изображение в каждом из трёх цветовых каналов: синем, зелёном и красном. Это позволило открыть ранее невидимый новый класс тусклых галактик. Если такие «скрытые» галактики распространены повсеместно, это может объяснить целый ряд пока неразрешимых загадок Вселенной.

Тёмный участок неба оказался полон галактиками. Источник изображения: Chris Pearson

Вся информация была взята из архива космической обсерватории «Гершель» (Herschel), которую Европейское космическое агентство эксплуатировало с 2009 по 2013 год. Глубокое изображение Вселенной создано на основе калибровочных снимков камеры SPIRE этой обсерватории. Примерно раз в месяц камера, для проверки чувствительности, направлялась на один и тот же участок неба, где, как считалось, почти ничего нет. В результате за четыре года работы обсерватории было сделано 141 изображение в синем (250 мкм), зелёном (350 мкм) и красном (500 мкм) канале. Повторить эксперимент невозможно, поэтому главные открытия, возможно, ещё впереди.

На объединённом изображении проявились 2000 ранее невидимых в этом месте далёких галактик и групп галактик. Они расположились фактически сплошным ковром, сливаясь с фоном в случае самых тусклых объектов. Обнаружение такого количества нового класса слабосветящихся галактик становится ключом к более ясному пониманию эволюции звёзд, галактик и Вселенной. Например, сегодня астрономы не могут объяснить избыток инфракрасного света во Вселенной: энергии регистрируется намного больше, чем наблюдается светящихся объектов. Присутствие глубоко скрытых галактик способно объяснить эту загадку.

Для создания более полной картины мироздания, очевидно, необходимы новые наблюдения и, в частности, новое поколение космических телескопов для дальнего инфракрасного диапазона. Один из таких проектов рассматривается NASA — это обсерватория PRIMA стоимостью около $1 млрд с диаметром зеркала 1,8 м. Однако проект пока не утверждён и может уступить место какой-либо другой, более востребованной программе или инструменту.

Ожидалось, что в ранней Вселенной будут лишь молодые и активные галактики, но новые наблюдения это опровергли. Инфракрасная космическая обсерватория имени Джеймса Уэбба обнаружила в первый миллиард лет после Большого взрыва неожиданно много умирающих галактик, в которых перестали рождаться новые звёзды. Разница между теорией и наблюдениями потрясла учёных, что вынуждает пересмотреть представления об эволюции Вселенной.

Источник изображения: ИИ-генерация Grok 3/3DNews

Задачей поиска умирающих или спящих галактик (quiescent galaxies), в частности, занимались учёные в рамках европейской широкомасштабной программы RUBIES («Красные неизвестные: яркий инфракрасный внегалактический обзор»), которая опиралась на данные прибора NIRSpec телескопа «Джеймс Уэбб». Программа позволила собрать спектроскопические наблюдения нескольких тысяч галактик, включая сотни недавно открытых «Уэббом» объектов.

Анализ спектров показал, что в первый миллиард лет после Большого взрыва фактическое количество умирающих галактик было в 100 раз больше теоретических предсказаний, а это повод задуматься о верности существующих теорий об эволюции звёзд, галактик и Вселенной. Судя по всему, земная наука неверно оценивает влияние звёздного ветра и активности чёрных дыр на процессы звездообразования в первых галактиках. Всё это способно намного раньше остановить рождение новых звёзд и привести галактики к угасанию.

В данных «Уэбба» сотрудники Женевского университета (UNIGE), возглавляющие программу RUBIES, обнаружили рекордсменку — самую древнюю из угасших галактик. Это объект RUBIES-UDS-QG-z7, который выглядит умершим уже через 700 млн лет после Большого взрыва (красное смещение 7,29). Моделирование на основании полученных «Уэббом» данных показало, что галактика сформировала звёздную массу свыше 10 млрд солнечных масс в течение первых 600 млн лет после Большого взрыва и затем быстро прекратила процесс звездообразования.

Спектр далёкой угасшей галактики — по центру изображения. Источник изображения: NASA

Сделанное открытие наводит на ещё одно важное заключение. Галактика RUBIES-UDS-QG-z7 имеет небольшой размер — всего около 650 световых лет — при этом сохраняет высокую плотность звёздной массы, сопоставимую с центральными областями современных галактик. Учёные предполагают, что угасшие ещё в ранней Вселенной галактики могли стать ядрами массивных галактик последующих эпох, включая нашу. Это ещё один повод пересмотреть представления о настоящей эволюции Вселенной, которую земная наука, похоже, до сих пор понимала не совсем верно.

12 марта 2025 года на солнечно-синхронную полярную орбиту Земли была выведена новая обсерватория NASA — SPHEREx. Это почти «родственник» телескопа «Джеймс Уэбб», поскольку SPHEREx будет работать в ближнем инфракрасном диапазоне. Более того, новая обсерватория снимет Вселенную одновременно на 102 длинах инфракрасных волн, создав наиболее детальную инфракрасную карту Млечного Пути.

Художественное представление SPHEREx. Источник изображения: NASA

До конца апреля, а возможно, и дольше, обсерватория SPHEREx будет охлаждать свои детекторы, которые смогут улавливать свет в «тепловом» инфракрасном диапазоне. Каждый из шести детекторов обсерватории чувствителен к 17 длинам волн, вместе они фиксируют фотоны на 102 частотах невидимого для человеческого глаза света. Общая ширина кадра достигает 20 полных лун. Первый полный обзор неба SPHEREx создаст уже за первые шесть месяцев работы. Всего обсерватория должна проработать 25 месяцев.

Первые тестовые снимки обсерватория SPHEREx прислала в конце марта. Их качество говорит о том, что инструменты способны фокусировать далёкий свет, создавая чёткие изображения. Нюанс в том, что фокусировка могла быть настроена только в земных условиях, а после запуска в космос инженерам пришлось работать с тем, что получилось — без права на ошибку. NASA заявляет, что результат оправдал ожидания.

Обсерватория SPHEREx также будет искать следы воды во Вселенной и органику в виде ряда базовых соединений углерода. Перед ней также стоит задача изучения эволюции галактик — для этого она соберёт данные о более чем 450 млн объектов. Ожидается, что к концу апреля SPHEREx сможет делать до 600 снимков неба в сутки. Благодаря широкоугольной камере этот инструмент может стать помощником «Уэбба», подбирая для него наиболее интересные цели.

Космическая обсерватория «Джеймс Уэбб» помогла сделать новое и совершенно неожиданное открытие — она зафиксировала свет от галактики в ранней Вселенной, который, согласно всем известным нам законам, не должен был попасть на её датчики. Это открытие позволяет по-новому взглянуть на ранние этапы эволюции звёзд и галактик во Вселенной, что должно оказать критическое влияние на научное понимание этих процессов.

Источник изображений: NASA

Опубликованная в журнале Nature работа посвящена анализу галактики JADES-GS-z13-1. Этот объект был обнаружен «Уэббом» через 330 млн лет после Большого взрыва. Это было время, когда видимый свет (от первых звёзд и галактик) ещё с трудом распространялся по Вселенной. До появления прозрачной Вселенной с чрезвычайно разреженным молекулярным водородом оставалось ещё около 700 млн лет. Зафиксированный «Уэббом» сигнал от галактики JADES-GS-z13-1 был бы характерен для более позднего периода эволюции Вселенной, и его появление, а также сам факт обнаружения на столь раннем этапе мироздания поставили учёных в тупик.

Речь идёт о фиксации линии Лайман-альфа у галактики JADES-GS-z13-1 — это спектральная линия ультрафиолетового излучения водорода с длиной волны 121,6 нанометра. Она возникает, когда электрон в атоме водорода переходит с первого возбуждённого уровня на основной, испуская фотон. В ранней Вселенной ультрафиолетовые фотоны этой линии поглощались нейтральным водородом, что создавало характерные следы в спектре излучения далёких объектов. Учёные не ожидали увидеть эту линию у галактики, существовавшей через 330 млн лет после Большого взрыва. Она могла быть обнаружена лишь в пузыре прозрачности диаметром 650 тыс. световых лет. Однако «Уэбб» зафиксировал всплеск этого света спустя 13,4 млрд лет! Это стало загадкой для исследователей, у которых пока нет однозначного ответа на этот феномен.

Существует два возможных объяснения наблюдаемого явления. Во-первых, оно может быть следствием чрезвычайной активности чёрной дыры в галактике. Во-вторых, в далёкой галактике может находиться аномально большое количество сверхмассивных звёзд, каждая из которых в 100–300 раз превышает массу Солнца. Однако обе гипотезы пока не имеют достаточных подтверждений, чтобы одна из них могла считаться окончательной. Учёные продолжат наблюдение за этой далёкой галактикой и надеются открыть другие подобные объекты. Это станет неоценимым вкладом в понимание процессов, происходивших в ранней Вселенной, откуда внятные сигналы доходят до нас с большим трудом.

Год назад космический телескоп «Джеймс Уэбб» открыл в ранней Вселенной новые объекты, которые назвали «маленькие красные точки» (Little Red Dots, LRD). На датчиках обсерватории они буквально выглядели как точки с предельно большим красным смещением. С тех пор учёные выдвинули ряд гипотез о природе этих объектов, что позволяет находить объяснение их происхождению. Новая работа проливает больше света на эту загадку ранней Вселенной.

Источник изображения: ИИ-генерация Grok 3/3DNews

Первым и во многом верным предположением стало то, что «маленькие красные точки» — это активные ядра галактик (квазары). Особенность LRD заключалась в том, что, в отличие от квазаров, они очень слабо излучали в радиодиапазоне и рентгеновском спектре. Сверхмассивные чёрные дыры, находящиеся внутри далёких галактик, так себя не ведут — они буквально пылают в рентгеновском диапазоне.

Одна из вещей, которую учёные быстро выяснили об этих объектах, — их спектры сильно расширены из-за эффекта Доплера. Это указывает на то, что газ, излучающий свет, вращается вокруг центральной области с огромной скоростью — более 1000 километров в секунду.

Для углублённого изучения «маленьких красных точек» учёные воспользовались приборами «Уэбба» и собрали спектры высокого разрешения для 12 таких объектов. Затем полученные данные сравнили с моделями сверхмассивных чёрных дыр. Анализ показал, что всё может происходить внутри молодого галактического облака. Внутри галактики с очень большой скоростью должен вращаться диск аккреции, окружающий чёрную дыру. При этом галактическое облако должно быть сильно ионизированным. В таком случае окружающее галактику плотное облако свободных электронов действительно поглощало бы большую часть рентгеновского и радиоизлучения.

С другой стороны, чтобы LRD достигли наблюдаемой светимости в инфракрасном диапазоне, мощность излучения чёрной дыры должна быть на максимальном уровне. Наблюдения показывают, что эта мощность близка к пределу Эддингтона, после которого чёрная дыра своим «светом» просто разогнала бы вещество вокруг себя и галактики, включая ионизированный газ, маскирующий рентгеновское и радиоизлучение.

Некоторые из открытых галактик «маленьких красных точек». Источник изображения: NASA

Всё это говорит о том, что «маленькие красные точки» — это очень молодые сверхмассивные чёрные дыры, которые быстро растут и достигают зрелости. Это подтверждается оценками их массы, согласно которым она составляет от 10 000 до 1 000 000 солнечных масс, что намного меньше, чем у типичных сверхмассивных чёрных дыр. Эта модель также помогает объяснить, почему мы не видим более близких LRD с меньшим красным смещением. В процессе своей бурной эволюции, работая на пределе мощности, они быстро рассеивают окружающее их ионизированное облако и превращаются в типичные квазары, которых во Вселенной предостаточно и к которым учёные давно привыкли.

Космическая обсерватория им. Джеймса Уэбба вновь продемонстрировала свои выдающиеся возможности передового инструмента. С её помощью получен самый детализированный снимок новой области звёздообразования, наполненный динамикой движения облаков пыли и газа под воздействием излучения новорождённых светил. Совершенно случайно в кадр попала древняя галактика, создав эффект «глаза торнадо» и символически объединив прошлое и будущее — старые звёзды с молодыми.

Источник изображения: NASA

Телескоп «Уэбб» запечатлел область Herbig-Haro 49/50 в нашей галактике. В нижнем левом углу изображения находится новорождённая звезда Cederblad 110 IRS4 (CED 110 IRS4). Ранее эту область снимал телескоп NASA «Спитцер», однако его изображение содержало мало деталей, а также демонстрировало «размытый объект» на кончике «торнадо». Снимок «Уэбба» в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне позволил рассмотреть множество важных деталей в структуре облаков пыли и газа. При этом «размытый объект» оказался спиральной галактикой, удачно попавшей в кадр в необычной перспективе.

Слева изображение «Спитцера», справа — «Уэбба»

«”Уэбб” запечатлел эти два не связанных между собой объекта в удачный момент, — пояснила команда телескопа. — На протяжении тысяч лет край HH 49/50 будет расширяться и в конечном итоге закроет собой далёкую галактику».

На полученном снимке оранжевым цветом обозначен молекулярный водород, а красным — монооксид углерода. Эти газы нагреваются под воздействием энергии струй соседней новорождённой звезды, приводя облака в движение. Кажущийся хаос подчиняется электромагнитному полю звезды и её излучению — всё это позволяет учёным наблюдать процесс, который во многом напоминает рождение нашей Солнечной системы.

Наблюдения последних лет часто ставят астрономов в тупик, доказывая ошибочность понимания эволюции ранней Вселенной. Звёзды и галактики в первый миллиард лет после Большого взрыва развивались неожиданно быстро, что невозможно объяснить принятыми в космологии моделями. В этот ряд попало и новое открытие — неожиданно большая концентрация кислорода в самой древней из найденных во Вселенной галактик.

Художественное представление галактики JADES-GS-z14-0. Источник изображения: ESO

Галактика JADES-GS-z14-0 была открыта космической инфракрасной обсерваторией «Джеймс Уэбб». К лету 2024 года открытие было подтверждено по спектральным данным. Оказалось, что этот неожиданно крупный и яркий объект обнаружен всего через 290 млн лет после Большого взрыва. Это само по себе вызвало недоумение, поскольку современные модели не предполагают такого быстрого развития звёзд и галактик. Очевидно, что земная наука что-то упускает в оценке эволюции Вселенной.

Галактика JADES-GS-z14-0 не могла не вызвать растущего интереса учёных — это как обнаружить подростка в ясельной группе, поясняют исследователи. Поэтому для углублённого анализа химического состава этой «галактики-переростка» был использован радиотелескоп Atacama Large Millimeter/submillimeter Array в Чили. Наблюдения в радиоволновом диапазоне позволяют уловить спектры излучения холодных атомов, в отличие от инфракрасного и видимого излучения, которые фиксируют значительно более высокие уровни энергии.

Сигналы, полученные от галактики JADES-GS-z14-0, ошеломили исследователей. Уровень молекулярного кислорода в ней в десять раз превысил допустимый в моделях эволюции звёзд. Кислород и другие элементы, тяжелее водорода и гелия, образуются в недрах звёзд в результате ядерного синтеза. В межзвёздное пространство они попадают после смерти таких звёзд во время взрывов сверхновых. Иными словами, это крайне медленный процесс. Поэтому запредельный уровень кислорода в JADES-GS-z14-0 всего через 290 млн лет после Большого взрыва остаётся загадкой, на которую у учёных пока нет ответа. Для его поиска потребуются новые масштабные наблюдения.

Учёные завершили обработку данных, собранных за последние годы наблюдений за небом Атакамским космологическим телескопом (ACT) в Чили. Этот телескоп пришёл на смену космической обсерватории «Планк», первой создавшей карту реликтового излучения Вселенной. Новые изображения повысили чёткость картины распределения плазмы и газа в «детские» годы развития Вселенной — примерно через 380 тыс. лет после Большого взрыва.

Источник изображений: ACT Collaboration

«Мы видим “первые шаги” Вселенной на пути к созданию самых ранних звёзд и галактик. И это не просто свет и тьма — это поляризация света в высоком разрешении», — пояснила директор телескопа ACT и профессор Принстонского университета Сюзанна Стэггс (Suzanne Staggs).

Определение поляризации реликтового микроволнового излучения позволяет с высокой детализацией изучить распространение ионизированного водорода и гелия в первые минуты жизни Вселенной по космологическим меркам. Из этих веществ позже сформировались первые звёзды, а затем и галактики. Полученная информация также даёт представление о распределении тёмной материи, которая собирала видимое вещество вокруг своих сгустков и, фактически, способствовала формированию всего, что мы наблюдаем.

Отдельно учёные подчеркнули сохранение так называемой напряжённости Хаббла — расхождения в измерении скорости расширения Вселенной по реликтовому излучению (в ранней Вселенной) и по наблюдениям звёзд и галактик в наши дни. Это расхождение не исчезло, а новые данные ACT в реликтовом микроволновом диапазоне в целом соответствуют показаниям, полученным ранее с «Планка».

Атакамский космологический телескоп был построен в 2007 году на вершине горы Серро-Токо в чилийской пустыне Атакама и завершил работу в 2022 году. Представленные недавно данные относятся к последним годам его наблюдений в период с 2017 по 2022 годы. Анализ полученной информации продлится много лет, предоставляя учёным обширный материал для новых открытий.

18 марта 2025 года Европейское космическое агентство опубликовало первый пакет данных наблюдений космической обсерватории «Евклид», получившей прозвище охотника за тёмной материей. Данные включают три глубоких обзора неба, проведённые за первую неделю наблюдений, общей площадью 63,1 квадратного градуса. Учёные назвали их «золотой жилой» для начала охоты за тайнами Вселенной, включая главные — поиск тёмной материи и разгадку тайны тёмной энергии.

Жёлтые мазки на данных по Млечном Пути — это первые глубокие обзоры «Евклида». Ниже фото обзоров. Источник изображения: ESA

Запущенный в космос в июле 2023 года, «Евклид» (Euclid) начал научную работу в феврале 2024 года. Первая публикация включила данные, собранные за первую неделю наблюдений: это три глубоких обзора небольших участков неба общей площадью 63,1 квадратного градуса. Это всего 0,4 % от будущего полного обзора, который охватит треть всего неба и продлится до 2030 года. Однако даже этих, казалось бы, скромных данных хватит на множество серьёзных открытий в астрономии.

Глубокие обзоры трёх первых участков неба — двух в южной части нашей галактики и одного в северной — вобрали в себя 380 000 классифицированных галактик, 500 новых кандидатов в гравитационные линзы и множество других космических объектов, таких как скопления галактик и активные ядра галактик.

Впервые для поиска наиболее перспективных объектов для дальнейшего наблюдения был использован искусственный интеллект, что резко сократило время отбора кандидатов и, соответственно, время проведения научных работ. Отобранные ИИ кандидаты затем передавались гражданским учёным — волонтёрам, которые на добровольной основе классифицировали объекты, экономя тем самым время и ресурсы профессиональных исследователей.

Первые элементы будущего атласа «Евклида» уже послужили основой для публикации десятков научных работ, включая исследование, посвящённое обнаружению идеального кольца Эйнштейна. Это явление возникает в результате гравитационного линзирования, когда удалённый объект и массивная галактика или скопление галактик, действующие как гравитационная линза, находятся на одной линии с наблюдателем (в данном случае с «Евклидом»).

«Евклид» стал первым космическим телескопом, поставившим обнаружение гравитационных линз на поток. Почти все из 500 найденных им гравитационных линз оказались новыми. К концу наблюдений ожидается, что обсерватория обнаружит 100 000 гравитационных линз — в 100 раз больше, чем известно сегодня.

Обсерватория заглядывает в глубины Вселенной на 10,5 млрд лет назад во времени. На всей этой дистанции она выявляет особенности строения галактик. Форма или морфология галактик — расположение и вид рукавов, типы скоплений звёзд и другие детали — позволяют оценить распределение тёмной материи вокруг каждой из них. В то же время скопления и расположение галактик в системе космической паутины определяются внешним влиянием тёмной материи.

Оба этих фактора — внутренний и внешний — формируют вид галактик и их взаимное размещение. Сегодня мы не можем с уверенностью сказать, что такое тёмная материя. Однако скрупулёзно собранные «Евклидом» данные обещают помочь в разгадке этой тайны. Невидимое проявится через его глобальное воздействие на видимое вещество.

Фрагмент одного из участков с увеличением в 70 раз

Похожая ситуация складывается и с тёмной энергией. Какая-то сила заставляет несвязанные гравитацией галактики разлетаться друг от друга с ускорением. Что именно их расталкивает — остаётся загадкой. «Евклид» также поможет установить самые строгие ограничения на эту невидимую силу, создав наиболее точный набор данных о множестве галактик на огромной глубине.

Пример ряда классифицированных галактик из первого обзора

Работа с первыми данными обсерватории уже началась. В 2026 году ожидается публикация отчёта за первый год работы «Евклида», который включит 2 Пбайт данных. Сегодняшний обзор на этом фоне может показаться скромным — всего 35 Тбайт, но это информация лишь за одну неделю наблюдений. Над каждым из уже пройденных участков неба «Евклид» пройдёт от 30 до 50 раз, каждый раз повышая разрешение и улучшая качество снимков. К 2030 году это будет самый полный и подробный каталог галактик, равных которому нет и, вероятно, ещё долго не будет.

На этой неделе в Обсерватории имени Веры Рубин (Vera C. Rubin Observatory) в Чили завершена установка революционной 3200-мегапиксельной камеры (LSST). Высокотехнологичное устройство массой 2 994 килограмма оснащено сенсором, состоящим из 189 высокочувствительных ПЗС-детекторов. Оно разработано для создания беспрецедентно детализированных снимков Вселенной. В ближайшие недели специалисты проведут завершающую калибровку оптической системы, после чего камера сделает первые тестовые снимки, предваряющие начало полномасштабных научных наблюдений за Вселенной.

Источник изображений: RubinObs/NOIRLab/SLAC/NSF/DOE/AURA/B. Quint

Окончательная сборка камеры LSST завершилась в апреле прошлого года в Национальной ускорительной лаборатории SLAC в Калифорнии. После детального тестирования и сложного процесса транспортировки её доставили в Чили, где инженеры провели финальную установку и калибровку. Устройство включает 189 ПЗС-детекторов, организованных в 21 отдельный модуль, в каждом из которых расположены 9 сенсоров. Работая в составе телескопа, оснащённого 8,4-метровым главным зеркалом и 3,5-метровым вторичным, камера обеспечит исключительную детализацию изображений.

Концепция LSST была впервые предложена в 2003 году, когда учёные начали разрабатывать эскизы телескопа нового поколения. В 2007 году проект получил финансирование от Чарльза Симони (Charles Simonyi) и Билла Гейтса (Bill Gates), что позволило приступить к его реализации. В 2010 году Национальный научный фонд США (NSF) и Министерство энергетики США (DOE) выделили дополнительные средства. Установка камеры LSST стала завершающим этапом перед началом полноценного научного наблюдения за Вселенной.

Камера LSST — крупнейшая цифровая астрономическая система, созданная на сегодняшний день. Её 3200-мегапиксельный сенсор формирует изображения невероятной детализации: каждая фотография содержит столько информации, что её можно отобразить на 400 телевизорах с разрешением 4K UHD (3840 × 2160 пикселей). Работая в тандеме с телескопом Симони (Simonyi Survey Telescope), камера будет охватывать область неба, эквивалентную 40 полным Лунам, и обновлять карту южного звёздного неба с периодичностью раз в три дня.

Основная задача LSST — детальное изучение динамических процессов во Вселенной. Камера будет фиксировать перемещение астероидов, регистрировать вспышки сверхновых звёзд и способствовать изучению структуры тёмной материи и природы тёмной энергии. Благодаря высокой чувствительности детекторов и колоссальному объёму собираемых данных учёные смогут отслеживать эволюцию галактик, выявлять закономерности формирования звёздных систем и глубже понимать процессы, происходящие в окружающем нас космическом пространстве.

Процесс установки LSST требовал исключительной точности. По словам Фредди Муньоса (Freddy Muñoz), руководителя механической группы Обсерватории Веры Рубин, монтаж камеры потребовал ювелирной точности в пределах миллиметров, а также безупречной координации между инженерами и учёными. Сложность работы заключалась не только в размере камеры, но и в необходимости точного позиционирования её компонентов для обеспечения корректного взаимодействия с оптическими элементами телескопа.

Менеджер проекта LSST Camera Трэвис Лэнг (Travis Lange) подчеркнул, что создание камеры стало одним из самых сложных технических вызовов в современной астрономии. В процессе разработки принимали участие ведущие специалисты в области оптики, механики, электроники и программирования, которые объединили усилия для реализации амбициозного проекта. Камера, помимо исключительных технических характеристик, является вершиной инженерной мысли, ставшей возможной благодаря десятилетиям научных достижений.

Теперь, когда камера LSST успешно установлена, специалисты Обсерватории Веры Рубин приступают к её тестированию. В ближайшие недели будет сделана серия первых 3200-мегапиксельных снимков, после чего начнётся полномасштабное наблюдение за южным небом. Ожидается, что в течение следующего десятилетия камера LSST соберёт данные, которые изменят представление учёных о структуре и эволюции Вселенной.

Было время, когда ещё не было звёзд. Вскоре после Большого взрыва в бесконечном море водорода и гелия, из-за чудовищной плотности газа, стали появляться первые светила. Эти звёзды назвали населением III (Population III). Их ещё никто не видел, но новые инструменты, в частности «Джеймс Уэбб», дают надежду обнаружить такие объекты на заре Вселенной. Недавно астрономы приблизились к этому, открыв лучшего на сегодняшний день кандидата среди звёзд населения III.

Источник изображения: ИИ-генерация Grok 3/3DNews

Считается, что первые звёзды во Вселенной, или звёзды населения III, были очень массивными — намного больше современных звёзд-гигантов. А чем больше звезда, тем быстрее она сгорает и разбрасывает останки по пространству, успевая синтезировать в недрах более тяжёлые элементы, чем первоначальные водород и гелий. Именно поэтому мы не видим первых звёзд — их век был мимолётным, но они оставили следы своего пребывания в виде определённых химических элементов.

Большая международная группа учёных под руководством Сейджи Фудзимото (Seiji Fujimoto) из Техасского университета в Остине (University of Texas at Austin) направила в The Astrophysical Journal статью, которую также выложила в свободный доступ на сайт препринтов arXiv. В работе исследователи рассказали о перспективном методе поиска первых звёзд и об обнаружении лучшей на сегодняшний день галактики-кандидата, вероятно содержащей звёзды населения III.

Эта галактика, получившая название GLIMPSE-16403, пока не является доказанным носителем звёзд населения III. Однако само появление такого кандидата говорит о том, что обнаружение первых звёзд во Вселенной — лишь вопрос времени.

«Эта работа прокладывает чёткий путь к открытию первых галактик населения III, — пишут исследователи. — Какова бы ни была судьба нынешних кандидатов, методы, разработанные в этом исследовании, позволят искать галактики населения III в эпоху JWST [обсерватории "Джеймс Уэбб"]».

Фудзимото и его коллеги решили ускорить поиск, сосредоточив внимание на небольших участках неба в поисках химических «отпечатков» первых звёзд. Учёные сосредоточились на галактиках с мощными спектрами излучения водорода и гелия при минимальном содержании других элементов. В результате они нашли двух кандидатов. Один оказался ненадёжным, но другой, GLIMPSE-16403, появившийся примерно через 825 млн лет после Большого взрыва, соответствовал всем критериям, определённым для галактик населения III.

Это открытие делает GLIMPSE-16403 лучшим кандидатом для поиска звёзд, которые зажгли первый свет во Вселенной. Чтобы определить природу звёзд в GLIMPSE-16403, потребуется дополнительная работа, которая может оказаться непростой: нужен детальный спектральный анализ, а его трудно получить на столь огромном расстоянии в пространстве-времени. Тем не менее, это невероятно захватывающее открытие, которое делает обнаружение звёзд населения III, как представляется, неизбежным.

Сегодня Солнце и мы с ним находимся в так называемом Местном пузыре Вселенной, где мало других звёзд. Тут тихо и уютно, и мало что может произойти такого, что угрожало бы жизни на Земле. Но так было не всегда. Несколько миллионов лет назад недалеко от нас взрывались сверхновые, что грозило жизни на планете ионизированным излучением, разрушающим ДНК и ведущим к мутациям.

Дзета Змееносца, убегающая звезда, выброшенная взрывом сверхновой в группе Скорпиона-Центавра. Источник изображения: NASA

За свою жизнь Солнце и Солнечная система не раз пролетали сквозь облака пыли и газа, оставленные после себя вспышками сверхновых. Эти следы обнаруживаются в земных отложениях, например, на дне водоёмов. В частности, там можно найти такой радиоактивный изотоп, как железо-60. Период его полураспада известен, и это даёт возможность вычислить время, когда Земля подвергалась радиоактивному воздействию со стороны сверхновых.

Эволюция биологической жизни происходит и без ионизированного излучения. Но радиация, как известно, приводит к быстрым мутациям и многократно разнообразит и ускоряет изменения в ДНК и выше по цепочке. Прямой связи между вспышками сверхновых и эволюцией биологической жизни на Земле нет, хотя косвенные тому подтверждения недавно удалось обнаружить.

Ещё в 2016 году была опубликована статья, в которой группа физиков описала обнаружение двух всплесков содержания железа-60 в отложениях на морском дне. Эти всплески были датированы с высокой точностью: один — примерно 6,5–8,7 млн лет назад, другой — примерно 1,5–3,2 млн лет назад. Команда учёных из Калифорнийского университета в Санта-Крузе (UCSC) попыталась вычислить, где могли произойти вспышки сверхновых, которые могли оставить свой след на Земле в те времена.

Они «отмотали» развитие Вселенной назад и определили, что виновниками событий могли быть две сверхновые. Кроме того, более ранний всплеск появления железа-60 на Земле произошёл, когда наша система пересекала границы Местного пузыря. Эти условные границы содержали изотопы, возникшие при более ранних взрывах сверхновых, вещество из которых буквально выдуло из центра пузыря к его тогдашним границам.

Более свежая концентрация железа-60 на нашей планете могла образоваться от одной из двух сверхновых: либо в группе молодых звёзд Скорпион-Центавра на расстоянии около 460 световых лет, либо в группе Тукана-Часы на расстоянии 230 световых лет. Как показывает исследование, наиболее вероятен первый вариант. После вспышки Земля могла подвергаться облучению в течение примерно 100 000 лет. И всё это время на планете шли бы ускоренные мутации, что наверняка отразилось бы на эволюции живых организмов.

Если взрыв произошёл в группе Скорпиона-Центавра, доза могла бы составить дополнительно 30 мЗв в год в течение первых 10 000 лет; для группы Тукана-Часы доза составила бы 100 мЗв. При этом порог радиации, при котором происходит разрушение ДНК, может составлять около 5 мЗв в год, что примерно в два раза выше естественного радиационного фона на планете. Так что доза 30 мЗв в год определённо выглядит достаточной, чтобы вспышка сверхновой могла оказать влияние на биоразнообразие Земли.

Сделанное открытие перекликается с ещё одной работой. Учёные обнаружили, что в озере Танганьика на высокогорье в Восточной Африке в период от 2 до 3 миллионов лет назад произошёл всплеск разнообразия вирусов, поражающих рыб. Это именно тот отрезок времени, когда Земля в последний раз была под воздействием излучения, исходящего от места взрыва сверхновой. Прямой связи между этими событиями не обнаружено, но совпадение может быть не случайным.

Строящаяся в Европе подводная нейтринная обсерватория KM3NeT сообщила о получении первого уникального результата. Датчики объекта зарегистрировали нейтрино рекордно высокой энергии — на порядок, а то и больше, чем всё, что фиксировалось ранее. Изучение сигналов детекторов показало, что это «супернейтрино» имело внегалактическое происхождение. Точной привязки к конкретным объектам нет, но есть некоторые подсказки.

Детектор частиц перед погружением на дно моря. Источник изображения: Patrick Dumas/CNRS

Регистрация нейтрино крайне затруднена. Эти частицы слабо взаимодействуют с веществом — настолько незначительно, что одно время их даже рассматривали в качестве кандидатов на роль тёмной материи. Чтобы нейтрино с вероятностью 50 % вступило в связь с одним атомом, ему необходимо пролететь стену свинца толщиной в один световой год. Причём чем выше энергия нейтрино, тем меньше шансов его обнаружить. Единственная причина, по которой эти частицы всё же фиксируются, — их невообразимо большое количество. После фотонов нейтрино являются второй по массовости частицей во Вселенной. В данном случае статистика — наше всё.

Рекордное по энергии нейтрино было детектировано датчиками KM3NeT 13 февраля 2023 года. Статья в Nature опубликована 12 февраля 2025 года. Всё это время учёные разбирались с сигналом, чтобы не допустить ошибки. Сегодня можно восстановить примерный ход событий.

Нейтрино родилось за пределами нашей галактики. Реконструкция данных позволила определить область неба, откуда оно прилетело. Там сейчас наблюдаются 12 блазаров — активных ядер галактик (чёрных дыр), джеты которых направлены практически прямо на Землю. Нейтрино столь высоких энергий могут возникать как в ходе наиболее ярких процессов в таких объектах, так и во время путешествия космических лучей джетов к Земле.

На Землю загадочное нейтрино обрушилось под пологим углом и, пройдя через толщу земной коры, вступило в реакцию с веществом. В результате взаимодействия нейтрино распалось, породив, в том числе, мюон высоких энергий. Этот энергичный (и короткоживущий) мюон продолжил движение и, пройдя через массив датчиков нейтринной обсерватории KM3NeT, был зарегистрирован значительной их частью. Первые датчики даже оказались перегружены неожиданно высокой энергией мюона.

Источник изображения: Nature 2025

Энергия мюона составила от 60 до 230 ПэВ (петаэлектронвольт). Энергия породившего его нейтрино должна была находиться в диапазоне от 120 до 220 ПэВ или даже превышать этот предел. До сих пор самые энергичные зарегистрированные нейтрино не превышали 10 ПэВ. Прилетевшее из космоса «нейтринище» минимум на порядок превзошло все ранее известные результаты по этим частицам и оказалось в 10 000 раз мощнее, чем можно получить на современных земных ускорителях.

Это открытие подчёркивает важность строящейся обсерватории KM3NeT. Сейчас она готова лишь на 10 %, но уже привнесла в науку невероятно продуктивный опыт. В окончательном виде обсерватория будет состоять из двух массивов датчиков: на глубине 2,5 км у берегов Сицилии (ORCA) и 3,5 км у берегов Франции (ARCA). Её запуск в полную силу позволит значительно ускорить исследования в области нейтрино, что станет мощным инструментом для изучения тайн Вселенной.

Если кто-то воспринимает библейскую легенду о Всемирном потопе как литературное преувеличение, то учёные пошли дальше и вычислили, что вода во Вселенной была в избытке уже через 100–200 млн лет после Большого взрыва. Более того, ранняя Вселенная образно «утопала» в воде, что заставляет рассматривать заманчивую возможность зарождения первой биологической жизни на самых ранних этапах её эволюции.

Художественное представление о первых звёздах во Вселенной. Источник изображения: NOIRLab/NSF/AURA

Как известно, молекула воды представляет собой два соединённых атома водорода и один атом кислорода. Свободного водорода во Вселенной всегда было в избытке — он присутствовал с самых первых моментов после Большого взрыва. Кислород, как считается, появился в звёздах в ходе термоядерных реакций синтеза. Он стал вырабатываться в звёздах и разлетался по Вселенной после их смерти во время взрывов сверхновых. Тем самым можно полагать, что кислород постепенно увеличивал своё присутствие в космосе, что также вело к постепенному увеличению воды во Вселенной.

Группа учёных для журнала Nature Astronomy подготовила рецензируемое исследование, в котором утверждается, что всё было совсем не так. По крайней мере, на заре Вселенной. Согласно общепринятой теории, первые звёзды не содержали ничего, кроме водорода и гелия, и обладали низкой металличностью. В астрофизике металлами считают все элементы, тяжелее гелия, и кислород тоже считается металлом. Поэтому в теории кислород вырабатывали звёзды второго поколения (населения II) и звёзды населения I (как наше Солнце). Звёзды населения III — самые первые звёзды (по населению ведётся обратный отсчёт) — не должны были вырабатывать кислород. Однако в новой работе это утверждение опровергается.

Исследователи предположили (точно этого не знает никто, поскольку звёзды населения III — самые первые во Вселенной — ещё никем не наблюдались), что первые звёзды были двух основных классов: маленькие с массой около 13 солнечных масс и большие с массой 200 солнечных масс. Маленькие звёзды образовывались как обычные из звёздных питомников (газа, пыли и гравитации) и обладали малой металличностью. А большие звёзды формировались напрямую из первичных облаков материи. Малые звёзды взрывались как обычные сверхновые, но большие взрывались как парно-нестабильные сверхновые, что вело к интересным результатам.

Моделирование показывает, что большие звёзды при смерти должны были значительно обогатить окружающую среду кислородом и, как следствие, водой. Доля воды в молекулярных облаках, оставшихся после таких взрывов, должна в 10–30 раз превышать долю воды в диффузных молекулярных облаках в Млечном Пути, которые учёные наблюдают сегодня. Это даёт основание сделать вывод, что через 100–200 миллионов лет после Большого взрыва в молекулярных облаках было достаточно воды и других элементов для формирования биологической жизни.

Увы, ответить на вопрос, появилась ли жизнь уже тогда, учёные вряд ли смогут. Но даже если жизнь тогда начала появляться, уровень ионизации во Вселенной был настолько высоким, что известные нам живые организмы не смогли бы выжить в такой среде. Нормальные условия для зарождения жизни создали звёзды последующих поколений. Но остаётся вероятность, что молекулы воды в чашке утреннего кофе намного древнее, чем было принято считать.