Всесвіт - страшенно велике місце. Коли ми дивимося на нічне небо, майже все, що видно неозброєному оку, є частиною нашої галактики: зіркою, скупченням зірок, туманністю. За зірками Чумацького Шляху проглядає, наприклад, галактика Трикутника. Ці «острівні світи» ми знаходимо всюди у Всесвіті, куди не глянь, навіть у найтемніших і порожніх клаптиках простору, якщо зуміємо зібрати достатньо світла, щоб заглянути досить глибоко.

Більшість цих галактик настільки далекі, що навіть фотону, що летить на швидкості світла, знадобляться мільйони або мільярди років, щоб подолати міжгалактичний простір. Колись він був випущений поверхнею далекої зірки, а тепер він нарешті дістався нас. І хоча швидкість 299 792 458 метрів в секунду здається неймовірною, той факт, що ми пройшли всього 13,8 мільярда років з часів Великого Вибуху, означає, що відстань, яку подолало світло, все ж таки звичайно.

Ви, напевно, думаєте, що найдальша галактика від нас має бути не далі, ніж за 13,8 мільярда світлових років від нас, але це було б помилкою. Чи бачите, крім того, що світло рухається з кінцевою швидкістю через Всесвіт, є й інший, менш очевидний факт: тканина самого Всесвіту розширюється з часом.

Рішення загальної теорії відносності, які взагалі виключали таку можливість, з'явилися в 1920 році, але спостереження, які прийшли пізніше - і показали, що відстань між галактиками збільшується, - дозволили нам не тільки підтвердити розширення Всесвіту, а й навіть виміряти темп розширення і як він змінювався з часом. Галактики, які ми бачимо сьогодні, були набагато далі від нас, коли вперше випустили світло, яке ми отримали сьогодні.

Галактика EGS8p7 в даний час є рекордсменом віддаленості. З виміряним червоним зміщенням у 8,63, наша реконструкція Всесвіту підказує нам, що світла цієї галактики знадобилася 13,24 мільярда років, щоб дістатися до нас. Ще трохи математики, і ми виявимо, що бачимо цей об'єкт, коли Всесвіту було всього 573 мільйони років, всього 4% від його поточного віку.

Але оскільки Всесвіт розширювався весь цей час, ця галактика знаходиться не за 13,24 мільярда світлових років від нас; насправді, вона вже 30,35 мільярда світлових років. І не варто забувати: якби ми могли миттєво відправити сигнал із цієї галактики до нас, він покрив би відстань у 30,35 мільярда світлових років. Але якщо ви натомість відправите фотон із цієї галактики до нас, то завдяки темній енергії та розширенню тканини простору він ніколи нас не досягне. Ця галактика вже пішла. Єдина причина, через яку ми можемо її спостерігати за допомогою телескопів Кека і Хаббла, полягає в тому, що нейтральний газ, що блокує світло, у напрямку цієї галактики виявився досить рідкісним.

Дзеркало Хаббла в порівнянні з дзеркалом Джеймса Вебба

Але не думайте, що ця галактика найдальша з найдальших галактик, які ми колись побачимо. Ми бачимо галактики на такій відстані настільки, наскільки нам дозволяє наше обладнання і Всесвіт: чим менше нейтрального газу, чим більше і яскравіше галактика, чим чутливіший наш інструмент, тим далі ми бачимо. Через кілька років космічний телескоп Джеймса Вебба зможе заглянути ще далі, оскільки буде здатний вловлювати світло більшої довжини хвилі (і, отже, з великим червоним зміщенням), зможе бачити світло, яке не блокується нейтральним газом, зможе бачити тьмяніші галактики, ніж наші сучасні телескопи (Хаббл, Спітцер, Кек).

Теоретично найперші галактики повинні з'явитися з червоним усуненням в 15-20.

Коли ви дивитесь на небо темної ночі за ясної погоди, ви бачите безліч зірок. Однак практично всі вони знаходяться в нашій галактиці, Чумацькому шляху. Навіть найдальші з тих, що ви можете розглянути без телескопа, знаходяться на відстані менше ніж двадцять тисяч світлових років від Землі. Може здатися, що це гігантська дистанція, але космос набагато більше безпосередніх наших околиць. Він справді величезний, і саме тому вченим неймовірно важко вивчати зірки, які знаходяться за межами нашої галактики. Найдальше світило, яке вдалося ізолювати від навколишнього стороннього світіння, знаходиться на відстані всього 55 мільйонів світлових років від нас.

Наукові досягнення

Однак, якщо астрономи ні в чому не помиляються, нещодавно цей рекорд був побитий. Згідно зі статтею, опублікованою в березні цього року в журналі «Nature Astronomy», він був розбитий на прах, зметений і розтоптаний. Він перейшов до зірки, яка знаходиться від нас, вдумайтеся лише у 14 мільярдах світлових роках! Слід зазначити, що астрономам нерідко вдається розглянути віддалені з нашої планети об'єкти. За допомогою телескопів вони можуть бачити найяскравіші наднові за 10 мільярдів світлових років від нас. Однак звичайні зірки неможливо розглянути навіть на відстані, в сотні разів меншій. І ось тут ми вперше згадуємо про «гравітаційне лінзування».

Це відбувається у тих випадках, коли величезна маса, що є у галактики або навіть скупчення галактик, викривляє, спотворює і посилює світло, джерело якого знаходиться за нею. Цей феномен можливий завдяки тому, що подібні об'єкти фактично викривляють простір навколо себе. Галактики, що створюють ефект гравітаційного лінзування, «підсилюють» яскравість у середньому в 50 разів.

Далекі Зірки

Та зірка, про яку сьогодні йде мова, знаходиться за скупченням галактик, що знаходиться за 6 мільярдів світлових років від нас, і її світло було посилено більш ніж у 2000 разів! У наукових каталогах вона значиться як MACS J1149 Lensed Star 1. Проте вчені, які її виявили, дали їй і неофіційну назву - Ікар. Дякую їм за це велике, нам теж так набагато зручніше.

Ікар був помічений, можна сказати, випадково, коли дослідники розглядали знімки наднової, зроблені космічним телескопом «Хаббл» у 2016 та 2017 роках. Недалеко від неї вони помітили невелику яскраву плямку. Воно з часом змінювало яскравість, але зовсім не так, як це роблять наднові. Колірна гама світла, що йде від цього об'єкта, залишалася незмінною протягом багатьох місяців. Подальший аналіз показав, що ми маємо справу із блакитним надгігантом.

Ці зірки набагато більші, масивніші, гарячіші за Сонце і в сотні тисяч разів яскравіші за нього. Це невелике нагадування про те, що будь-яке явище в космосі може мати воістину космічні масштаби. Всі блакитні надгіганти мають схожі характеристики, тому, порівнявши світло Ікара зі світлом таких же об'єктів нашої галактики, астрономи змогли розрахувати відстань до нього. З'ясувалося, що зірка має вік 9 мільярдів років, а через те, що Всесвіт розширюється, зараз до цього світила взагалі 14 мільярдів світлових років.

Як Ікару вдалося збільшити своє зображення в 2000 разів, якщо звичайне значення гравітаційного лінзування становить всього 50? Відповідь – мікролінзи. Це невеликі об'єкти, що знаходяться усередині великих лінз. Це можуть бути окремі зірки, які забезпечують додаткове наближення «картинки». Лінзи всередині лінзи. Цей ефект триває порівняно недовго, тому що мікролінзи постійно сходять із потрібної позиції та знову повертаються на неї. Однак, якщо ми уважно стежимо за тим, що відбувається, перед нами відкриваються величезні можливості. За допомогою мікролінзування вченим вдалося знайти навіть планети за межами Чумацького шляху!

Найдальша зірка

Ікар, до речі, може бути корисним не лише як володар рекорду, занесений до відповідної книги. Вивчаючи те, як діє нею з часом ефект наближення, астрономи сподіваються скласти точну модель розподілу матерії в «лінзуючому» скупченні галактик. Це, ймовірно, включає і темну матерію, яку ми все ніяк не можемо знайти, розглянути і помацати, але яка надає гравітаційний вплив на інші космічні об'єкти. Таким чином, Ікар може допомогти нам значно збільшити обсяг своїх знань про Всесвіт. Що ж, його давньогрецька тезка теж була дуже позитивним персонажем, хоч рекордсменом так і не став, як не намагався. Сподіваємось, що і наш Ікар не осоромить славного імені.

Астрономи з Техаського університету A&M та Техаського університету в Остіні виявили найдальшу з відомих нам галактик. За даними спектрографії, вона знаходиться на відстані приблизно 30 млрд світлових років від Сонячної системи (або від нашої Галактики, що в даному випадку не настільки суттєво, тому що діаметр Чумацького шляху – лише 100 тис. світлових років).

Найдальший об'єкт у Всесвіті отримав романтичну назву z8_GND_5296.

«Чудово знати, що ми – перші люди у світі, хто побачив його, – сказав доктор наук Вітел Тілві (Vithal Tilvi), співавтор наукової роботи, яка зараз опублікована в онлайні (для безкоштовного перегляду наукових праць використовуйте сайт sci-hub.org) .

Виявлена ​​галактика z8_GND_5296 сформувалася через 700 млн років після Великого вибуху. Власне, у такому стані ми й бачимо її зараз, тому що світло від новонародженої галактики тільки зараз дійшло до нас, пройшовши відстань у 13,1 млрд. світлових років. Але оскільки в процесі цього Всесвіт розширювався, то зараз, як показують розрахунки, відстань між нашими галактиками становить 30 млрд світлових років.

У новонароджених галактиках цікаво те, що йде активний процес формування нових зірок. Якщо в нашому Чумацькому шляху з'являється по одній новій зірці на рік, то z8_GND_5296 - приблизно по 300 на рік. Те, що відбувалося 13,1 млрд років тому, ми можемо зараз спокійно спостерігати в телескопи.

Вік далеких галактик можна визначити по космологічному червоному зміщенню, викликаному ефектом Доплера. Чим швидше віддаляється об'єкт від спостерігача, тим сильніше проявляється ефект Доплера. Галактика z8_GND_5296 показала червоне усунення 7,51. Близько сотні галактик мають червоне зміщення більше 7, тобто вони сформувалися до того, як Всесвіту виповнилося 770 млн років, і попереднім рекордом було 7,215. Але лише в кількох галактик відстань підтверджено за даними спектрографії, тобто за спектральною лінією Лайман альфа (про неї нижче).

Радіус Всесвіту становить щонайменше 39 млрд світлових років. Здавалося б, це суперечить віку Всесвіту в 13,8 млрд років, але суперечності немає, якщо зважити на розширення самої тканини простору-часу: для цього фізичного процесу не існує обмеження за швидкістю.

Вченим не зовсім зрозуміло, чому не вдається спостерігати інші галактики віком до 1 млрд. років. Віддалені галактики спостерігають за чітким проявом спектральної лінії L α (Лайман альфа), що відповідає переходу електрона з другого енергетичного рівня на перший. Чомусь у галактик молодше 1 млрд років лінія Лайман альфа проявляється все слабше. Одна з теорій полягає в тому, що саме в той час відбувався перехід Всесвіту з непрозорого стану з нейтральним воднем на напівпрозорий стан з іонізованим воднем. Ми просто не можемо побачити галактики, які приховані в тумані з нейтрального водню.

Як же z8_GND_5296 спромоглася пробитися через туман нейтрального водню? Вчені припускають, що вона іонізувала найближчі околиці, тому протони змогли прорватися. Таким чином, z8_GND_5296 - найперша з відомих нам галактик, яка вийшла з непрозорого місиву нейтрального водню, що наповнював Всесвіт у перші сотні мільйонів років після Великого вибуху.

Чумацький шлях - галактика, в якій розташована Земля,
всі зірки Сонячної системи та всі зірки, видимі неозброєним оком
Панорама Чумацького Шляху, зроблена в Долині Смерті, США, 2005 рік
Фотографія: National Park Service
Маса зірки Денеб у 200 разів перевищує масу Сонця. До Землі від неї понад тисячу світлових років. Отже, видиме нами світло Денеба було випущено десь у проміжку між зародженням Римської республіки та падінням Західної Римської імперії. Цікаві факти із життя зірок перераховує KIRI2LL. На безмежних просторах інтернету я якось натрапив на наступну картинку.
Звичайно, цей маленький гурток посеред Чумацького шляху захоплює дух і змушує задумати про багато речей, починаючи від тлінності буття і закінчуючи безмежними розмірами всесвіту, але все ж таки виникає питання: наскільки все це відповідає дійсності?

На жаль, упорядники зображення не вказали радіус жовтого кола, а оцінювати його на вічко – сумнівне заняття. Проте автори твіттера @FakeAstropix задалися таким же питанням, як і я, і стверджують, що ця картинка вірна десь для 99% зірок, які видно на нічному небі.
Інше питання полягає в тому, а скільки взагалі зірок можна побачити на небі, не користуючись оптикою? Вважається, що неозброєним оком із Землі можна спостерігати до 6000 зірок. Але насправді це число буде набагато менше - по-перше, у північній півкулі ми фізично зможемо бачити не більше половини від цієї кількості (це ж справедливо і для мешканців південної півкулі), по-друге йдеться про ідеальні умови спостереження, яких насправді практично неможливо досягти. Чого тільки варте одне світлове забруднення неба. А коли йдеться про найдальші видимі зірки, то в більшості випадків щоб помітити їх, нам потрібні саме ідеальні умови.

Але все ж таки, які з маленьких мерехтливих точок на небі є найдальшими від нас? Ось список, який мені поки що вдалося скласти (хоча, звичайно, зовсім не здивуюся, якщо я багато чого пропустив, так що не судіть суворо).

Денеб- найяскравіша зірка в сузір'ї Лебедя і двадцята за яскравістю зірка в нічному небі, з видимою зоряною величиною +1,25 (вважається, що межа видимості для ока людини +6, максимум +6.5 для людей з дійсно чудовим зором). Цей біло-блакитний надигагінт, який знаходиться від нас на відстані від 1500 (остання оцінка) до 2600 світлових років - таким чином, видиме нами світло Денеба було випущено десь у проміжку між зародженням Римської республіки та падінням Західної Римської імперії.
Тут і далі варто мати на увазі, що зважаючи на малий паралакс обчислити точну відстань до таких далеких об'єктів досить складно, тому різні джерела можуть давати різні цифри.

Маса Денеба більша за масу нашої зірки приблизно в 200 разів Сонця, а світність перевищує сонячну мінімум у 50 000 разів. Якби він був на місці Сіріуса, він би виблискував на нашому небі яскравіше, ніж повний Місяць.

VV Цефея А- Одна з найбільших зірок нашої галактики. За різними оцінками, її радіус перевищує сонячний від 1000 до 1900 разів. Вона знаходиться на відстані 5000 світлових років від Сонця. VV Цефея А є частиною подвійної системи - його сусід активно перетягує він речовина зірки- компаньйона. Видима зоряна величина VV Цефея приблизно дорівнює +5.
P Лебедязнаходиться від нас на відстані від 5000 до 6000 світлових років. Вона є яскраво-блакитним змінним гіпергігантом, чия світність перевищує сонячну в 600 000 разів. Відома тим, що за її спостережень її видима зоряна величина кілька разів змінювалася. Вперше зірка була відкрита у 17 столітті, коли вона раптово стала видимою – тоді її зіркова величина становила +3. Через 7 років яскравість зірки зменшилася настільки, що перестала бути видимою без телескопа. У 17 столітті було ще кілька циклів різкого збільшення, а потім такого ж різкого зменшення світності, за що її навіть прозвали постійною новою. Але у 18 столітті зірка заспокоїлася і з того часу її зіркова величина становить приблизно +4.8.

P Лебедя зроблена червоним

Мю Цефеявідома також як граната зірка Гершеля - червоних надгігант, можливо найбільша зірка, видима неозброєним оком. Її світність перевищує сонячну від 60 000 і 100 000 разів, радіус за останніми оцінками може бути в 1500 разів більше сонячного. Мю Цефея знаходиться на відстані 5500-6000 світлових років від нас. Зірка знаходиться наприкінці свого життєвого шляху і незабаром (за астрономічними мірками) часу перетвориться на наднову. Її видима зоряна величина змінюється від +3,4 до +5. Вважається, що вона є однією із найчервоніших зірок на північному небі.

Зірка Пласкеттазнаходиться на відстані 6600 світлових років від Землі в сузір'ї Єдинорога і є однією з найпотужніших систем подвійних зірок у Чумацькому шляху. Зірка А має масу в 50 сонячних та світність, що перевищує світність нашої зірки у 220 000 разів. Зірка B має приблизно таку ж масу, але її світність менша - «лише» в 120 000 сонячних. Видима зіркова величина зірки А становить +6.05 - отже, теоретично її можна побачити неозброєним оком.
Система Ця Кілязнаходиться від нас на відстані 7500 – 8000 світлових років. Вона складається з двох зірок, головна з яких – яскрава блакитна змінна, є однією з найбільших та нестійких зірок у нашій галактиці з масою близько 150 сонячних, 30 із яких зірка вже встигла скинути. У 17 столітті Ця Кіля мала четверту зоряну величину, до 1730 вона стала однією з найяскравіших в сузір'ї Кіля, але до 1782 знову стала дуже слабкою. Потім, в 1820 почалося різке збільшення яскравості зірки і в квітні 1843 вона досягла видимої зоряної величини -0,8, ставши на час другий за яскравістю на небі після Сіріуса. Після цього, яскравість Ця Кіля стрімко впала, і до 1870 зірка стала невидимою неозброєним оком.
Однак у 2007 році яскравість зірки знову зросла, вона досягла зіркової величини +5 і знову стала видимою. Нинішня світність зірки оцінюється мінімум у мільйон сонячних і вона, мабуть, є головним кандидатом на звання наступної наднової в Чумацькому шляху. Дехто навіть вважає, що вона вже вибухнула.
Ро Кассіопеї- це одна з найдальших зірок, видимих ​​неозброєним оком. Це вкрай рідкісний жовтий гіпергігант, що зі світністю перевищує сонцеву в півмільйона разів і радіусом у 400 разів більше, ніж у нашої зірки. За останніми оцінками, вона знаходиться на відстані 8200 світлових років від Сонця. Зазвичай її зіркова величина становить +4.5, але в середньому раз на 50 років на кілька місяців зірка тьмяніє, а температура її зовнішніх шарів зменшується з 7000 до 4000 градусів Кельвіна. Останній такий випадок стався наприкінці 2000 – на початку 2001 року. Згідно з розрахунками, за ці кілька місяців зірка викинула речовину, маса якої становила 3% від маси Сонця.
V762 Кассіопеї- це ймовірно найдальша зірка, видима з Землі неозброєним ока - принаймні, виходячи з наявних на даний момент даних. Інформації про цю зірку небагато. Відомо, що це червоний надгігант. Згідно з останніми даними, він знаходиться на відстані 16 800 світлових років від нас. Його видима зіркова величина становить від +5.8 до +6, отже побачити зірку можна якраз у ідеальних умовах.

Насамкінець варто згадати, що в історії були випадки, коли люди мали можливість спостерігати куди більш далекі зірки. Наприклад, у 1987 у Великій Магеллановій хмарі, що знаходиться від нас на відстані 160 000 світлових років, спалахнула наднова, яку можна було бачити неозброєним оком. Інша річ, що на відміну від усіх перерахованих вище надгігантів, спостерігати її можна було на протязі значно меншого проміжку часу.

Говоритимемо саме про найдальшу виявлену зірку, оскільки вже знайдено космічні об'єкти (галактики, квазари, гамма-спалахи), які знаходяться ще далі.

Отже, найдальша зірка від Землі це наднова з кодовим ім'ям GRB 090429B.

Абревіатура GRB означає гамма-сплеск (масштабний викид енергії, що супроводжується світловими спалахами, які фіксують спеціальні телескопи). Телескопи зняли вибух цієї наднової зірки 29 квітня 2009 року. Ця наднова стала, мабуть, найдальшою від Землі зіркою. За розрахунками, вона виникла через 520 мільйонів років після Великого вибуху.

Великий вибух (Big Bang)- космологічна модель світобудови, за якою Всесвіт почав швидко розширюватися з сингулярної точки, що має нескінченно малий (нульовий) розмір. Іншими словами, ця теорія стверджує, що ми виникли нізвідки і летимо нікуди. Проте ця тема вже зовсім інша статті.

Гамма-сплеск від найдальшої від Землі зірки спостерігали телескопи: Swift, Джеміні-північ, Дуже великий телескоп, Інфрачервоний телескоп Сполученого Королівства, Хаббл і телескоп обсерваторії Ла-Сілла.

Світло від GRB 090429B досягло матінки Землі лише через 13,140 млрд років після спалаху. GRB 090429B повинна бути масивною зіркою, яка ймовірно в 30 разів важча за Сонце.