В наблюдаемой Вселенной, по нынешним оценкам, от примерно 200 миллиардов до 2 триллионов галактик. Более точного ответа пока нет: большинство галактик слишком тусклые и далекие, поэтому астрономы не пересчитывают их по одной, а выводят число из глубоких снимков, фонового света и моделей роста Вселенной.
Галактика — это гравитационно связанная система, которая удерживает вместе звезды, газ, пыль и темную материю. Такие системы бывают очень разными: от карликов с миллионами звезд до гигантов с сотнями миллиардов светил и поперечником в сотни тысяч световых лет. Наша Солнечная система находится на окраине Млечного Пути, примерно в 27 тысячах световых лет от его центра.
Широкий разброс оценок связан не с небрежностью, а с методом. Ученые изучают крошечные участки неба, считают на них галактики, а затем переносят плотность на всю небесную сферу. Разные телескопы видят разную глубину, а модели по-разному учитывают невидимые карлики — поэтому итоговые числа расходятся почти на порядок.
Как астрономы считают галактики?
Галактики считают по глубоким полям: телескоп долго смотрит в маленький, на вид пустой участок неба, накапливает свет, а затем исследователи выделяют на снимке все галактики и пересчитывают их плотность на весь небосвод. Чем дольше выдержка, тем слабее и древнее объекты удается заметить.
Знаковый пример — Hubble Deep Field. С 18 по 28 декабря 1995 года телескоп Hubble снимал область неба размером примерно с песчинку на вытянутой руке и сложил 342 экспозиции в один кадр. На нем оказалось около 3000 галактик — там, где невооруженный глаз не видит ничего.
Ultra Deep Field 2003–2004 годов показал уже около 10 000 галактик: 800 экспозиций за 400 орбит и 11,3 суток суммарной выдержки. А eXtreme Deep Field 2012 года, собранный из более чем 2000 экспозиций, выявил 5500 галактик, включая те, чей свет шел к нам 13,2 миллиарда лет.
Два триллиона или двести миллиардов?
Оценка в 2 триллиона появилась в 2016 году в работе команды Кристофера Конселиса. Исследователи превратили глубокие снимки Hubble и других телескопов в трехмерные карты плотности и пришли к выводу: в наблюдаемой Вселенной не меньше 2 триллионов галактик. Это в десять раз больше прежней популярной оценки около 200 миллиардов; ранний вывод по Hubble Deep Field 1996 года был еще скромнее — около 120 миллиардов.
У этой цифры есть важная оговорка. Современные телескопы способны увидеть лишь примерно 10% таких галактик. Остальные — в основном карликовые системы массой порядка миллиона солнечных масс; их присутствие выводят математически, через модели рождения и роста галактик.
Проверить картину помог неожиданный наблюдатель — зонд New Horizons, который летит далеко за орбитой Плутона. В 2021 году команда Тода Лауэра измерила его камерой космический оптический фон с расстояния 42–45 астрономических единиц, где небо примерно в десять раз темнее самого темного неба, доступного Hubble. Суммарного света оказалось лишь вдвое больше, чем дают уже учтенные галактики, а значит, речь скорее о сотнях миллиардов, чем о триллионах.
Лауэр объяснил результат просто: если взять все галактики, которые видит Hubble, и удвоить их число, получится почти весь свет, который до нас доходит. Противоречия здесь нет. Команда Конселиса учитывала и невидимые галактики по моделям, а New Horizons измерял только реальный свет, пришедший к прибору.
| Год | Источник оценки | Сколько галактик |
|---|---|---|
| 1996 | Hubble Deep Field: подсчет с экстраполяцией | около 120 миллиардов |
| 2016 | 3D-анализ глубоких полей, команда Конселиса | не меньше 2 триллионов |
| 2021 | Космический оптический фон, зонд New Horizons | сотни миллиардов |
Почему точное число посчитать нельзя?
Точное число галактик нельзя посчитать потому, что наблюдения упираются сразу в несколько границ: слабый свет карликовых систем, горизонт видимой Вселенной, задержку света и размытое определение самой галактики. Даже будущий идеальный телескоп не покажет все объекты сразу.
- Тусклые карлики. Большая часть галактик мала и слабо светится. Телескопы фиксируют только долю таких объектов, остальные приходится добавлять через модели, а модель всегда зависит от исходных допущений.
- Горизонт наблюдений. Наблюдаемая Вселенная — шар диаметром около 93 миллиардов световых лет. Все, что находится за этой границей, принципиально невидимо, даже если там есть еще несчетное число галактик.
- Запаздывание света. Далекие галактики мы видим такими, какими они были миллиарды лет назад. Часть из них уже могла слиться с соседями, поэтому единого «сегодняшнего» списка не существует.
- Размытая граница понятия. Где заканчивается большое звездное скопление и начинается карликовая галактика — вопрос научной договоренности. От выбранной границы зависит и итоговая оценка.
К этому добавляется расширение пространства. Вселенной 13,8 миллиарда лет, но все это время само пространство растягивалось, поэтому радиус наблюдаемой области вырос примерно до 46 миллиардов световых лет. Это больше, чем можно было бы ожидать только по возрасту Вселенной. Граница учета уходит дальше, и вместе с ней меняется объем, который ученые пытаются выразить одним числом.
Что находится внутри галактик?
Внутри галактик находятся звезды, газ, пыль, темная материя, звездные скопления, туманности и часто массивный центр. По числу преобладают карликовые галактики, но хорошо известны и спиральные системы вроде Млечного Пути, и огромные эллиптические галактики.
Млечный Путь простирается примерно на 100 тысяч световых лет и, по оценкам NASA, содержит от 100 до 400 миллиардов звезд. Даже в нашей собственной галактике точного числа нет: самые слабые звезды трудно уверенно учесть уже на расстоянии нескольких сотен световых лет от Солнца.
В центре большинства крупных галактик находится сверхмассивная черная дыра. Стрелец A* — черная дыра в центре Млечного Пути массой около 4 миллионов масс Солнца. В мае 2022 года проект Event Horizon Telescope показал ее первое изображение — второе в истории фото черной дыры после снимка M87* 2019 года.
Что изменят новые телескопы?
Новые телескопы не дадут одно окончательное число, но заметно сузят диапазон оценок. James Webb уже заглянул в эпоху, когда Вселенной было около 290 миллионов лет: в 2024 году он подтвердил галактику JADES-GS-z14-0, а позже — еще более далекую MoM-z14. Чем больше таких ранних галактик находят, тем точнее становятся модели молодой Вселенной.
Европейский телескоп Euclid тем временем строит крупнейшую трехмерную карту неба. За шесть лет он должен обозреть более трети небесной сферы и сфотографировать около 1,5 миллиарда галактик. Первый фрагмент этой карты — мозаику на 208 гигапикселей — ESA показала в октябре 2024 года, и это был лишь 1% запланированного обзора.
Пока честный ответ на вопрос «сколько галактик во Вселенной» остается диапазоном: от двух сотен миллиардов до двух триллионов. Даже по самой осторожной оценке на каждого жителя Земли приходится несколько десятков галактик. Наш космический дом — то, что мы называем Солнечной системой, — всего лишь незаметная часть одного из этих звездных островов. Когда вы смотрите на ночное небо, важно помнить: почти все, что там есть на самом деле, от нас скрыто.
