Дев’ять відкриттів у Всесвіті, зроблених випадково

Понад 400 років тому Галілео Галілей, спостерігаючи в телескоп за зорями, відкрив чотири супутники Юпітера, які сьогодні ми знаємо як Галілеєві місяці. До того моменту жоден учений не передбачав, що інші планети матимуть свої супутники. А майже 250 років тому Вільям Гершель відкрив Уран, поки досліджував зорі та комети в сузір’ї Тельця. Хоча інші астрономи вже знали про існування інших планет, вони не могли передбачити, що ті матимуть свої супутники. Тільки завдяки спостереженням Гершеля Уран нарешті визнали планетою, причому першою з виявлених за допомогою телескопа — багато інших можна спостерігати неозброєним оком.

У XXI столітті такі знахідки, зроблені 400 і навіть 200 років тому, не здаються чимось неймовірним, адже тоді люди ще не знали стільки про наш Всесвіт. Але несподівані астрономічні й не тільки відкриття роблять навіть зараз, коли за небом пильно спостерігають сотні обсерваторій, десятки тисяч вчених і астрономів-аматорів. Тому ми надихалися книгою “Наш випадковий Всесвіт” професора астрофізики Оксфордського університету Кріса Лінтотта та іншими джерелами, щоб розповісти всього про декілька з них, зроблених за останні десятиліття.

Теорія Великого вибуху

Відкриття теорії Великого вибуху в 1964 році — історія не про геніальне осяяння, а радше про збіг обставин. Коли Арно Пензіас і Роберт Вілсон працювали з радіотелескопом, вони постійно ловили загадковий “шум”. Дослідники навіть спробували очистити антену від імовірного забруднення, вважаючи, що там прилипли частинки невідомого походження, що згубно впливають на їхні вимірювання. Набагато пізніше вчені зрозуміли, що цей “шум” був не перешкодою, а найдавнішим світлом у Всесвіті — так званим космічним мікрохвильовим фоновим випромінюванням, також відомим як реліктове випромінювання. Так “невдача” Пензіаса і Вілсона підтвердила, що Всесвіт колись був неймовірно щільним і гарячим, і відтоді розширюється.

Слабке світло, про яке йдеться, залишилося саме після Великого вибуху — до того моменту, коли Всесвіт уже охолонув до стану, що дозволяє фотонам вільно переміщатися в просторі. Відтоді вони подорожували в космосі, аж поки не були зафіксовані першим у світі радіотелескопом, побудованим компанією Bell Labs. Хоча реліктове випромінювання неможливо побачити без телескопа, воно заповнює весь Всесвіт. І головне — це випромінювання допомагає вченим зрозуміти, як же він утворився, і яким був на ранніх етапах свого існування.

Гамма-сплески

Відкриття гамма-сплесків (GRB) — яскравих та потужних вибухів у Всесвіті — відбулося в період космічних перегонів між США та СРСР. Астрономи вважають, що ці вибухи стаються у далеких галактиках і призводять до появи чорних дір на відстані десятків мільйонів світлових років від нас. 1967 року гамма-сплески несподівано виявили супутники Vela, розроблені для пошуку засекречених випробувань ядерної зброї. Чотирма роками раніше СРСР підписав Договір про заборону ядерних випробувань на воді, на землі та в космосі, але США підозрювали, що “совєти” не виконують умов договору і все-таки проводять ядерні випробування, не афішуючи цього. 

Vela розміщувалися набагато вище за інші супутники і несли на борту детектори, що фіксують рентгенівське і гамма-випромінювання, характерне для ядерного вибуху. Розташування давало їм змогу виявляти вибухи навіть за Місяцем, і чотири супутники, що працювали паралельно, робили це одразу в кількох місцях водночас. І от якось вони зреагували на події, що не були пов’язані з ядерними випробуваннями. 

Утім, отримати основну інформацію та класифікувати гамма-сплески вдалося лише в 1990-х, коли NASA запустило гамма-обсерваторію Compton з приладом BATSE, призначеним для вивчення гамма-сплесків. Уже за рік вчені дійшли висновку, що ці вибухи розподілені по всьому небу, виходять з далеких галактик і генерують ще більше енергії, ніж уважалося раніше.

Несподівана Андромеда

Це неймовірна історія про те, як троє астрономів-аматорів та астрофотографів змінили наш погляд на Всесвіт. Причому зробили це нещодавно — у 2022 році вони виявили та сфотографували небачену раніше кисневу дугу поруч із нашою найближчою спіральною галактикою — галактикою Андромеди. Тепер завдяки Марселю Дрекслеру, Ксав’є Штроттнеру і Яну Сейнті ми знаємо про існування і навіть можемо побачити на фото кисневу дугу поруч із найближчою до нас спіральною галактикою — галактикою Андромеди.

У 2023-му фотографія Андромеди Несподіваної принесла своїм творцям перемогу на конкурсі “Астроном-фотограф року”, який щорічно проводить Гринвіцька королівська обсерваторія. У журі тоді зазначили, що “результатом [відкриття] може виявитися найбільша і найближча до нас подібна структура у Всесвіті”.

Чому ніхто не бачив цю дугу блакитного відтінку раніше? Річ у тім, що вона випускає дуже слабке світіння в спектральній лінії двічі іонізованого кисню, тому зафіксувати її можна тільки за допомогою спеціальних фільтрів або спектрографа, налаштованого на конкретні спектральні лінії. Однак їх використовують лише деякі астрофотографи — здебільшого через те, що зроблені в такий спосіб фотографії мають багато шумів і отримати якісний знімок неймовірно складно.

“Об’єкт Ханні”

Волонтерські проєкти охоплюють найрізноманітніші сфери людської діяльності. Наприклад, у межах глобального інтернет-проєкту Galaxy Zoo добровольці з усього світу допомагають ученим класифікувати галактики — для цього вони аналізують зображення, надані кількома потужними телескопами. Саме так голландська вчителька Ханні ван Аркел виявила таємничу зелену пляму поруч зі спіральною галактикою IC2497. І тільки через два роки вчені Єльського університету змогли пояснити, що знімок закарбував хмару блискучого газу у світлі квазара — дуже активної галактики з масивною чорною дірою в центрі. Хоча сам квазар на той момент повністю вигорів, залишки його світіння досі подорожують космосом, створюючи ефект світлового відлуння. 

Таким чином “об’єкт Ханні”, названий ім’ям приватної дослідниці, привернув увагу до цієї галактики, що розташована на відстані 650 млн світлових років від Землі. Радіоспостереження показали, що на стику цього об’єкта і сусідньої галактики активно утворюються нові зорі — наймолодшим із них “лише” кілька мільйонів років.

Коричневий карлик “Випадок”

Незвичайність коричневих карликів полягає в тому, що вони вже не планети, але ще й не зорі. З одного боку, на них протікають процеси, схожі на планетарні, але водночас вони масивніші за планети, хоча все ще замалі для того, щоб називатися зорями. Один із таких коричневих карликів 2021 року випадково відкрив астроном-аматор Ден Каселден, використовуючи онлайн-сервіс для їхнього пошуку в масивах даних, отриманих під час місії NEOWISE. Сьогодні ця знахідка відома як “Випадок”, хоча офіційно об’єкт називається WISEA J153429.75-104303.

На той момент у нашій галактиці було виявлено понад 2000 коричневих карликів, але ніхто не знав про “Випадок”, розташований за 50 світлових років від Сонця. Він привернув увагу своїми незвичайними властивостями: у різних ділянках спектра він був то дуже тьмяним, то надто яскравим. А це вказувало на протилежні характеристики: низьку температуру і великий вік у першому випадку, і рівно навпаки — в другому. У підсумку вченим усе-таки вдалося з’ясувати його приблизний вік — у діапазоні від 10 до 13 млрд років, — а також дійти висновку, що подібних об’єктів у Всесвіті може бути більше, ніж вони припускали.

Існування пульсарів

Пульсарами називають нейтронні зорі, що обертаються, з потужним магнітним полем, нахиленим відносно осі обертання. Зрештою це призводить до модуляції випромінювання, яке надходить на Землю, — це схоже на періодично мерехтливе світло маяка. Відкриття пульсарів 1967 року стало сенсацією: спочатку їх прийняли за можливі сигнали позаземних цивілізацій, і навіть жартома назвали LGM — little green men, тобто “маленький зелений чоловічок”. Але дуже скоро вченим стало зрозуміло, що перед ними новий тип астрофізичного об’єкта. 

Перший пульсар виявили 1967 року астрономи Кембриджського університету — аспірантка Джоселін Белл та її керівник професор Ентоні Г’юїш. Вони якраз випробовували новий радіотелескоп з апаратурою для реєстрації змінного космічного випромінювання. І думали, що причиною змінності були мерехтіння радіосигналів від далеких галактик і квазарів, які проходять крізь неоднорідності міжзоряної та міжпланетної плазми — точно так само, як мерехтять зображення зір, які ми спостерігаємо через неоднорідну атмосферу Землі. Але замість хаотичних сигналів вчені несподівано виявили ланцюжки імпульсів, які періодично надходять. Як виявилося, джерелом імпульсів були нейтронні зорі, що швидко обертаються, про існування яких деякі вчені здогадувалися майже тридцять років тому. 

Сьогодні пульсари вважаються одними з найточніших “космічних годинників”. Крім того, їхні імпульси, які надходять із певною періодичністю, допомагають астрономам виявляти гравітаційні хвилі та мапувати структуру нашої галактики.

Супутник Плутона Харон

Про існування Плутона вчені дізналися ще в 1930 році. Уже тоді планета поводилася не зовсім звично, оскільки оберталася витягнутою і сильно нахиленою орбітою, іноді наближаючись до Сонця. Але тільки 1973 року американський астроном Джеймс Крісті, вивчаючи орбіту Плутона, помітив дивну пляму збоку. Спочатку він і його команда пояснили її появу несправним астрономічним обладнанням. Але потім помітили, що ця “несправність” проявляється в одному і тому ж місці строго за графіком: кожні 6,39 дня. Саме так було відкрито один із п’яти місяців, що обертаються навколо Плутона.

Джеймс Крісті як першовідкривач міг сам вибрати назву для місяця. У результаті він узяв перші символи імені своєї дружини Шарлін і додав закінчення “-он”, як у словах “електрон” і “нейтрон”. І сьогодні ми знаємо цей супутник як Харон — цю назву затвердив Міжнародний астрономічний союз.

“Кільце Ейнштейна”

Одна із зовсім нещодавніх знахідок — гігантське “кільце Ейнштейна”. Вчені виявили його в лютому 2025 року під час перевірки нового потужного космічного телескопа Euclid. Рідкісне явище побачили на тестових знімках порівняно близької до нас галактики. Вчених зацікавило кільце, що світиться, яке з’явилося завдяки гравітаційній лінзі навколо галактики NGC 6505, що за 500 млн світлових років від Землі. Як зауважив співробітник Портсмутського університету Томас Коллетт у пресрелізі, опублікованому на офіційному сайті Інституту космології та гравітації, вона фактично розташована “на нашому задньому космічному дворі”.

Чому саме така назва — “кільце Ейнштейна”? Цей об’єкт став прикладом сильного гравітаційного лінзування. А сильні лінзи — особливі, і зокрема допомагають підтвердити Загальну теорію відносності в астрономічних масштабах. 

Хмара Оорта

У цьому випадку йдеться не про його відкриття, а про знахідку, яка може змінити уявлення про одну з найзагадковіших структур у нашій Сонячній системі. Хмара Оорта являє собою великий простір, заповнений крижаними небесними тілами, які обертаються навколо Сонця орбітою. Під час підготовки чергового шоу “Зустрічі на Чумацькому Шляху” для планетарію Гейдена в Нью-Йорку куратори заходу раптово виявили модель спіральної структури в хмарі Оорта. Спочатку її прийняли за артефакт, але після розслідування і моделювання на суперкомп’ютері NASA Pleiades з’ясували, що це була дійсно спіраль у хмарі Оорта, утворена малими тілами й кометами.

Як зауважила доцент кафедри астрономії Єльського університету Малена Райс у коментарі для CNN у червні 2025 року, “виявлення цієї спіралі стало прекрасним прикладом того, що ми можемо дізнатися про Всесвіт завдяки візуалізації”. Вона також додала, що результати цієї візуалізації змінюють уявлення про нашу Сонячну систему і дають змогу зрозуміти, який вигляд можуть мати хмари Оорта в інших системах.

Скільки ще непередбачуваних знахідок у Всесвіті на нас чекає?

Історія вивчення Всесвіту показує, що відкриття часто робляться випадково, але це жодним чином не применшує їхньої значущості. За відкриття радіопульсарів 1974 року Нобелівську премію з фізики отримав Ентоні Г’юїш. Його колега Джоселін Белл, яка першою помітила загадкові імпульси, тоді не увійшла до списку лауреатів, але 1973 року разом із Г’юїшем була удостоєна Медалі Альберта Майкельсона. А відкриття реліктового випромінювання принесло Арно Пензіасу і Роберту Вілсону Нобелівську премію з фізики 1978 року. 

Кеннет Ленг, астроном з Університету Тафтса в Медфорді, у своєму коментарі для SPACE.com у січні 2010 року зазначив, що “тенденція випадкових відкриттів збережеться і в майбутньому, особливо в міру того, як на Землі або в космосі встановлюватимуть нові телескопи, які відкриють нові способи”. Раніше, в далекі 1990-ті, про це говорив і астроном Джон Бахколл, вказуючи, що “найдивовижніші відкриття відбуваються тоді, коли ми шукаємо зовсім інше”. На його думку, люди, напевно, розгадають головні космічні таємниці, що стосуються темної матерії та темної енергії, однак “не традиційним шляхом, а завдяки абсолютно несподіваним спостереженням”.

Отже, очевидно, що попереду на нас точно чекає багато цікавого: з космічними телескопами нового покоління, надчутливими спектрографами, величезними масивами даних і, звісно, ентузіастами, які прагнуть чогось більшого, ніж рутинні дослідження.