Крис Импи - Чудовища доктора Эйнштейна [litres]

Астрономам понадобилось время, чтобы понять природу галактики, названной Лебедь А, – самого мощного радиоисточника в небе (илл. 19). После ее открытия Ребер был признан смелым новатором. Он однажды посоветовал молодому студенту: «Выберите область, о которой известно очень мало, и специализируйтесь в ней. Однако не принимайте за непреложный факт ни одну из готовых теорий. Если все остальные смотрят вниз, смотрите вверх или в другую сторону. Возможно, увиденное вас удивит» [106] Kraus, “Grote Reber, Founder of Radio Astronomy”. .

Развитие науки не похоже на плавное течение реки. Ученым редко удается без проблем и препятствий приплыть по ней в море знания. Гораздо чаще они, как первопроходцы, осваивают дикую местность – то при свете дня, стабильно продвигаясь вперед, то блуждая в тумане без компаса. Идут обходными путями, заходят в тупики. Люди, следующие к одной цели, не всегда общаются, иногда они даже не знают о существовании друг друга. И очень редко кто-то оказывается настолько умным или удачливым, чтобы взглянуть на ситуацию с высоты и увидеть цельную картину.

В конце XX в. среди астрономов развернулись яростные споры о природе «туманностей» – расплывчатых светлых пятен, которые Уильям Гершель и другие ученые каталогизировали более чем за 100 лет до этого. Поскольку некоторые туманности имеют спиральную структуру и не приближены к плоскости Млечного Пути – в отличие от других туманностей, астрономы стали всерьез рассматривать гипотезу, гласящую, что это – «островные вселенные», самостоятельные звездные системы, находящиеся на огромном расстоянии от нашей Галактики. В таком случае их спектры должны были бы выглядеть как суммы спектров множества звезд, с теми же линиями поглощения, что у Солнца и других звезд. В 1908 г. Эдвард Фэт из Ликской обсерватории изучил спектр туманности NGC1068 и с удивлением обнаружил не только поглощение, но и шесть четких эмиссионных линий, которые появляются лишь тогда, когда газ нагревается каким-то чрезвычайно мощным источником энергии [107] В спектроскопии длина волны спектральных линий соответствует химическим элементам и указывает на химический состав вещества, а физическое состояние газа определяет тип линий. Если более холодный газ находится вокруг более горячего источника энергии, как во внешней оболочке звезды, наблюдаются линии поглощения. Именно их увидел Фраунгофер в спектре Солнца в начале 1800-х гг. Линии излучения возникают, как правило, в разреженном горячем газе. Большая ширина спектральных линий указывает, что газ, в котором они рождаются, движется с большими скоростями. Это признак исключительно мощного источника энергии. . В то время подобные изыскания казались настолько загадочными, что их проигнорировали, и лишь через два десятилетия Эдвин Хаббл доказал, что NGC1068 является галактикой [108] S.J. Dick, Discovery and Classification in Astronomy: Controversy and Consensus (Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2013). .

В начале 1940-х гг. Карл Сейферт, постдок в обсерватории Маунт-Вилсон в Южной Калифорнии, под руководством Эдвина Хаббла занимался исследованиями с использованием самых мощных из имевшихся на тот момент телескопов – 1,5- и 2,5-метрового [109]. Когда Сейферт собирал эти данные, в Лос-Анджелесе было в три раза меньше жителей и в десять раз меньше городских огней, чем сегодня. Небо, действительно темное из-за светомаскировки, обязательной после нападения на Пёрл-Харбор, было идеальным для наблюдения. Сейферт получил спектры ядер ярких галактик и выявил полдюжины аналогичных NGC1068, с яркими эмиссионными линиями, свидетельствующими об энергетическом процессе. Он также заметил, что эмиссионные линии очень широки. Ширина эмиссионной линии указывает на диапазон скоростей газа. Максимальная скорость вращения нормальной спиральной галактики составляет 200–300 км/с, однако в измерениях Сейферта доплеровская ширина спектральных линий составляла тысячи километров в секунду, указывая, что газ вблизи центра этих галактик движется в 10–20 раз быстрее любого другого ранее измеренного газа. Вещество, движущееся с такой скоростью, улетало бы от галактики, если бы его не удерживала какая-то огромная масса возле центра.

Сейферт столкнулся с загадкой: что могло вызвать быстрое движение газа в центре галактики? В те времена этого никто не знал. Как и статья Гроута Ребера о «космических статических помехах», которая будет опубликована в следующем году, статья Сейферта практически не вызвала реакции астрономического мира. На нее не ссылались в течение 16 лет после публикации [110]. Класс галактик, который впоследствии был назван в честь Сейферта, ждал своего часа. Тем временем благодаря техническим достижениям радиоастрономии совершались новые открытия.

В 1940-е гг., во время войны, занятия наукой казались неуместными. Однако радиоастрономы сыграли решающую роль в создании радара, в свою очередь, имевшего принципиальное значение для исхода Второй мировой войны. В бою побеждала та сторона, которая первой замечала вражеские самолеты, корабли или подводные лодки. Британские и американские инженеры и ученые разработали радар, способный «видеть» на сотни километров даже ночью. Радар помогал топить немецкие подводные лодки, с его помощью британцы обнаруживали приближающиеся бомбардировщики и обеспечивали прикрытие при высадке союзников в Нормандии. Часто говорят, что конец войне положила атомная бомба, но победил в этой войне радар.

Радар привел и к астрономическим открытиям. В 1942 г. Стэнли Хей, работая в составе научно-исследовательской группы по изучению оперативных вопросов сухопутных войск, обратил внимание на сильные помехи в работе радаров береговой обороны Англии. Он понял, что виновник помех не враг, а Солнце. Позже в ходе войны, пытаясь выследить немецкие ракеты «Фау-2», он обнаружил ионизированные следы метеоритов. Но до конца войны нельзя было писать об этих открытиях. Группа также подтвердила существование и мощь таинственного радиоисточника Лебедь А. После войны Хей продолжил работать на военных в Научно-исследовательском центре радиолокации на юге Англии, тогда как другие специалисты, трудившиеся над радаром военного времени, стали первопроходцами в радиоастрономии. Мартин Райл основал Кавендишскую лабораторию Кембриджского университета, а Бернард Ловелл – обсерваторию Джодрелл-Бэнк, экспедиционную станцию Манчестерского университета [111].

Австралия существенно продвинулась в области радиоастрономии благодаря техническому опыту, приобретенному в годы войны в рядах союзников. Одна из лучших в мире лабораторий радиолокации находилась в Сиднее. После войны она полностью сохранилась, и ее персонал переключился на исследование космического «радиошума». Стоит упомянуть о Руби Пэйн-Скотт, она была одним из лучших физиков в истории Австралии и первой в мире женщиной-радиоастрономом. Она работала на армию в военные годы, а после стала первым ученым, занявшимся изучением солнечных радиовспышек, и разработала математический аппарат для интерферометрии, использующейся в радиомассивах по всему миру. На протяжении всей своей карьеры Руби Пэйн-Скотт сталкивалась с сексизмом и вынуждена была скрывать факт замужества, поскольку в те времена замужним женщинам не позволялось работать госслужащими на полной ставке [112].