Крис Импи - Чудовища доктора Эйнштейна [litres]

Поначалу поиск квазаров был трудным делом. Чтобы точно их локализовать, радиоастрономам приходилось заниматься долгой монотонной работой. Типичный день за телескопом состоял из двух 12-часовых смен, поскольку радиоволны хорошо регистрируются как днем, так и ночью. Нужно было проверить и перепроверить множество электрических соединений в аппаратной. Подключения подавали сигналы от разных телескопов или элементов решетки антенн на коррелятор, и только эксперт мог разобраться в этих хитросплетениях. Вычислительные машины только появились, сигналы записывались в аналоговой форме на магнитную ленту. Штатные сотрудники в течение всего дня должны были следить за магнитофонными деками и менять бобины, чтобы лента не закончилась. Затем данные вводили в большую ЭВМ с помощью перфокарт и видели, как меняется сила радиосигнала по мере движения источника по небу, после чего соединяли эти данные с точными измерениями времени для расчета местоположения. Для точного вычисления только одной позиции требовались долгие дни и бесконечные замеры.

Что касается оптической астрономии, жизнь ученого была несколько проще и привлекательнее. Он управлял «стаканом» первичного фокуса большого телескопа, подвешенного над главным зеркалом, словно муха, угодившая в стальную паутину. Щель купола обсерватории выходила на усеянные звездами пространства. Астроном приносил в кабину «стакана» фотопластинки, заключенные в светонепроницаемую упаковку, и аккуратно помещал их в камеру, чтобы на них упал свет ночного неба. Затем с помощью кнопок на маленькой панели астроном тонко корректировал скорость движения телескопа, чтобы обеспечить максимальную четкость изображений. Романтика, но в то же время монотонная работа. Зимой – холод 12-часовых ночных дежурств: работа заключалась фактически в том, чтобы каждые несколько секунд нажимать кнопки управления и каждые несколько часов менять фотопластинки. Астроном мог провести у телескопа всю ночь, измеряя красное смещение одного-единственного объекта.

Было каталогизировано лишь несколько десятков квазаров, когда астрономы заметили, что эти квазары – более голубые (следовательно, более горячие), чем любая другая звезда. Нашлись исследователи, которые поняли, что имеются другие, столь же голубые квазизвездные объекты, не связанные ни с каким радиоисточником. Судя по спектрам, многие из этих голубых объектов имели сильное красное смещение; они тоже были квазарами. Воодушевленные открытием, астрономы провели фотографические исследования больших участков неба, чтобы «собрать урожай» самых голубых объектов. Метод оказался очень эффективным: найденных квазаров оказалось в десять раз больше, чем квазаров с сильным радиоизлучением.

Временами охота за квазарами приводила к личным конфликтам. В 1965 г. Алан Сэндидж из Института Карнеги написал статью о новом классе радиоспокойных квазаров, и, положившись на репутацию ученого, редактор Astrophysical Journal опубликовал статью без рецензирования. Это вызвало возмущение Фрица Цвикки из Калтеха – ведь ранее именно он открыл компактные галактики со свойствами квазара. Через несколько лет в предисловии к своей книге о свойствах этих удивительных галактик он желчно выразился: «Несмотря на то, что все эти факты были известны Сэндиджу в 1964 г., он пошел на одну из дичайших попыток плагиата, заявив о существовании нового важнейшего элемента Вселенной – квазизвездных галактик. Эпохальное открытие Сэндиджа заключается не более чем в переименовании компактных галактик, которые он назвал “незваными гостями” и квазизвездными галактиками, таким образом, сам оказавшись в положении незваного гостя» [129]. Вот вам и благовоспитанные ученые!

Из-за соперничества Института Карнеги и Калтеха появились многие масштабные проекты, продвигающие оптическую астрономию XXI в. Калтех построил десятиметровые телескопы-близнецы в обсерватории Кека на Гавайях, а Карнеги – пару 6,5-метровых телескопов Магеллана в Чили. В настоящее время Институт Карнеги является ведущим партнером проекта Гигантского Магелланова телескопа, а Калтех – ведущий партнер проектируемого Тридцатиметрового телескопа [130]. Оба проекта являются международными и стоят миллиарды долларов. Поскольку астрономы охотятся за самыми отдаленными светящимися точками, их «игрушки» становятся сложнее и значительно дороже.

Аризонский университет производит зеркала для Гигантского Магелланова телескопа. Примерно раз в год я наведываюсь в помещение под футбольным стадионом, где в десятиметровую емкость помещают 20 тонн чистого стекла в виде отдельных мелких сегментов, нагревают до 1170 °C и начинают раскручивать. Огромная печь вращается во всполохах света и волнах жара, превращаясь в адскую карусель; стоящие вокруг инженеры в белых халатах и защитных очках напоминают безумных ученых. Три месяца спустя, когда зеркало полностью охладится, его полируют почти до идеальной гладкости. Что любопытно, если бы готовое зеркало можно было увеличить до размеров континентальной части США, самые значительные неровности его поверхности выступали бы менее чем на 2,5 см. В Гигантском Магеллановом телескопе семь таких зеркал: шесть из них окружают центральный элемент как лепестки цветка. Тем временем строится и Тридцатиметровый телескоп из 492 шестиугольных зеркал, по 1,5 м в поперечнике каждое [131]. Оба проекта претендуют на звание нового крупнейшего телескопа в мире. В каждом проекте значительная часть времени будет уделяться изучению квазаров.

Еще до открытия квазаров имелись причины полагать, что в центре некоторых галактик происходит нечто необычное. В 1959 г. расчеты показали, что широкие эмиссионные линии сейфертовских галактик могут объясняться гравитацией компактного объекта, который в миллиард раз массивнее Солнца. Английский теоретик Джеффри Бербидж лаконично сформулировал проблему радиогалактик: энергия их магнитных полей и релятивистских частиц такова, что для ее получения необходимо полностью преобразовать в энергию до 100 млн солнечных масс [132]. Релятивистскими называются частицы, движущиеся с околосветовой скоростью. Армянский теоретик Виктор Амбарцумян [133]предложил «радикально пересмотреть концепцию галактического ядра», утверждая: «Мы должны отбросить мысль, что ядра галактик состоят только из звезд» [134].

Посыпались гипотезы. Возможно, источником энергии являются вспышки в плотном ядре звезды, когда одна сверхновая запускает цепную реакцию в остальных. Возможно, звездное скопление может достичь очень высокой плотности вследствие столкновений, ведущих к выбросу большого количества газа. Возможно, энергию излучает одна сверхмассивная звезда. Через год после эпохального открытия Шмидта два теоретика предположили, что источником энергии квазара является аккреция на сверхмассивную черную дыру [135]. Они поняли, что термоядерный синтез в ядрах звезд явно недостаточен для выработки энергии квазара. Здесь нужен гравитационный двигатель. Масса, перемещающаяся по спирали на самую внутреннюю устойчивую орбиту вокруг массивной черной дыры, может быть преобразована в энергию частиц и излучения с эффективностью, близкой к 10 %. Даже при такой эффективности самые яркие квазары должны питаться черными дырами, которые в миллиарды раз массивнее Солнца.