Вселенная преподобного эванса 1 страница

В то время, когда небо чистое и Луна не через чур броская, преподобный Роберт Эванс, спокойный неунывающий мужчина, тащит громоздкий телескоп на заднюю веранду собственного дома в Голубых горах Австралии, приблизительно в 80 км от Сиднея, и предается необыкновенному занятию. Он всматривается в глубины прошлого и находит умирающие звезды.

Всматриваться в прошлое, само собой разумеется, самая несложная часть дела. Посмотрите на ночное небо, и перед вами предстанет история, множество историй – не такие звезды, какие конкретно они имеется на данный момент, а такие, какими они были, в то время, когда их покинул дошедший до нас сейчас свет. Откуда нам знать, цела ли отечественная верная спутница, Полярная звезда, не сгорела ли она дотла в январе прошлого года, либо в первой половине 50-ых годов XIX века, либо в любое время В первую очередь четырнадцатого века, и просто эта новость еще не дошла до нас.

Самое большее, что мы можем – постоянно можем – утверждать, что она еще светила в данный сутки 680 лет назад. Звезды умирают все время. Что получается у Боба Эванса лучше всех, кто пробовал этим заниматься,[36] так это засекать моменты звездных прощаний.

Днем Эванс – добрый и сейчас практически отошедший от дел священник Объединенной церкви Австралии, время от времени подменяющий сотрудников и изучающий историю религиозных перемещений XIX века. Но вот по ночам он делается скромным титаном небес. Он охотится за сверхновыми звездами.

Сверхновая появляется, в то время, когда какая-нибудь огромная звезда, намного больше отечественного Солнца, коллапсирует, а после этого эффектно взрывается, одновременно высвобождая энергию много миллиардов солнц, и некое время горит бросче всех звезд в собственной галактике, совместно забранных. «Это подобно одновременному взрыву триллиона водородных бомб», – говорит Эванс.

Он утвержает, что если бы взрыв сверхновой случился в отечественном уголке космоса, нам бы был финиш. «Он бы сломал все представление», – весёло заключает астролог. Но Вселенная безбрежна и сверхновые в большинстве случаев через чур на большом растоянии, дабы причинить нам вред. В действительности большая часть их так невообразимо далеки, что свет от них доходит до нас только в виде чуть заметного мерцания.

Приблизительно в течение месяца, пока они видны, они отличаются от других звезд лишь тем, что занимают на небе место, которое не было заполнено прежде. И вот эти аномальные, весьма редко появляющиеся маленькие точки отыскивает на полном звезд ночном небосводе преподобный Эванс.

Чтобы выяснить, какое это мастерство, представьте простой стол , покрытый тёмной скатертью с рассыпанной по ней горстью соли. Рассеянные по скатерти крупинки соли возможно принять за галактику. Сейчас вообразите 1,5 тысячи таких столов – достаточно, дабы выстроить их в ряд длиной три километра, – и на каждом наугад рассыпана соль.

Добавьте крупинку соли на один из этих столов и предоставит шанс Бобу Эвансу пройти на протяжении них. Он найдёт ее с первого взора. Эта крупинка и имеется сверхновая.[37]

Эванс владеет до того необыкновенным талантом, что Оливер Сакс[38] в книге «Антрополог на Марсе» упоминает о нем в главе, посвященной аутизму среди больших ученых, и сходу додаёт: «Нет никаких показателей того, дабы он страдал аутизмом». Эванс, ни при каких обстоятельствах не видевшийся с Саксом, смеется над версиями о том, что он ученый либо страдает аутизмом, но он не в состоянии растолковать, откуда у него данный талант.

«Легко у меня имеется свойство запоминать звездные поля», – сказал он мне, как бы оправдываясь, в то время, когда я посетил его и его жену Элейн в их как будто бы вышедшем из детской книжки с картинами домике на негромкой окраине деревни Хейзелбрук, где кончается Сидней и начинается бескрайний австралийский буш. «Я не весьма силен в других вещах, – додаёт он. – Не хорошо запоминаю имена».

«И забывает, где покинул вещи», – кричит с кухни Элейн.

Он в соответствии с кивает и, обширно радуясь, задаёт вопросы, не желал бы я взглянуть телескоп. Я воображал, что сзади дома у Эванса настоящая обсерватория – уменьшенный вариант Маунт Вильсон либо Маунт Паломар, с раздвигающимся механизированным креслом и куполом, манипулировать которым такое наслаждение.

А он повел меня не наружу, а в набитый вещами чулан сзади кухни, где держит бумаги и свои книги и где на самодельной вращающейся фанерной подставке покоится его телескоп – белый цилиндр, формой и размером похожий на титан для кипячения воды. В то время, когда он планирует наблюдать, то в два захода выносит его на маленькую веранду рядом с кухней.

Между перистыми верхушками и выступом крыши растущих ниже по склону эвкалиптов раскрывается кусочек неба величиной со щель почтового коробки, но Эванс говорит, что ему этого даже больше чем нужно. И тут, в то время, когда небо чистое, а Луна не через чур броская, он отыскивает собственные сверхновые.

Термин «сверхновая» придумал в 1930-х годах запомнившийся собственными чудачествами астрофизик Фриц Цвикки. Появившийся в Болгарии и выросший в Швейцарии, Цвикки пришел в Калифорнийский технологический университет в 1920-х годах и сходу выделился несносным характером и сумасбродством. Нельзя сказать, что он владел блестящими свойствами, а многие сотрудники относились к нему как к «надоедливому паяцу».

Будучи страстным приверженцем здорового образа судьбы, он частенько падал на пол в столовой Калтеха либо еще где-нибудь на публике и отжимался на одной руке, демонстрируя собственную силу любому, кто был склонен сомневаться. Он был вызывающе задирист, и со временем его поведение стало так пугающим, что его ближайший сотрудник Вальтер Бааде, весьма мягкий по характеру человек, не решался оставаться с ним наедине.

Среди другого Цвикки обвинял Бааде, немца по национальности, в том, что тот фашист, каковым он ни при каких обстоятельствах не был. По крайней мере в один раз Цвикки угрожал убить Бааде, трудившегося в обсерватории на Маунт Вильсон, в случае если тот покажется в кампусе Калифорнийского технологического университета.

Но однако Цвикки был способен на самые поразительные и блестящие озарения. В первой половине 30-х годов он обратился к вопросу, продолжительное время тревожившему астрологов: появлению иногда на небосводе непонятных броских точек, новых звезд. Поразительно, но он задал себе вопрос: неимеетвозможности ли появляться в базе всего этого нейтрон – субатомная частица, только что открытая в Англии Джеймсом Чедвиком и бывшая в то время актуальной новинкой.

Его осенила идея, что в случае если звезда коллапсирует до плотности, сравнимой с ядром атома, то в следствии образуется невообразимо компактный объект. Атомы практически раздавят друг друга, их электроны вдавятся в ядра, образуя нейтроны. Окажется нейтронная звезда.

Представьте миллион увесистых пушечных ядер, сжатых до размеров игрушечного стеклянного шарика, – и это еще не совсем правильное сравнение. Ядро нейтронной звезды так хорошо, что одна ложка его вещества весила бы 90 млрд кг. Одна ложка! Но это еще не все.

До Цвикки дошло, что при коллапсе таковой звезды выделится огромное количество энергии – достаточное, дабы произвести величайший взрыв во Вселенной.

Он назвал такие взрывы сверхновыми. Они должны были появляться – и были – наибольшими событиями в мироздании.

15 января 1934 года в издании Physical Review показалось весьма краткое резюме сделанного в прошлом месяце в Стэнфордском университете сообщения Цвикки и Бааде. Не обращая внимания на предельную краткость – один абзац в двадцать четыре строки, – это резюме содержало огромное количество новых научных сведений: в нем первенствовалиупоминания сверхновых и нейтронных звезд, убедительно разъяснялся процесс их образования, правильно оценивалась сила взрыва, и напоследок, как дополнительный бонус, взрывы сверхновых увязывались с таинственным новым явлением, взявшим наименование космических лучей, каковые, как незадолго до того нашли, практически кишат во Вселенной.

Эти идеи были революционными, если не сообщить больше. Подтверждения существования нейтронных звезд было нужно ожидать 34 года. Догадка о космических лучах, не смотря на то, что и считающаяся правдоподобной, пока еще не подтверждена совсем.

В целом это резюме, по словам астрофизика из Калифорнийского технологического университета Кипа Торна, выяснилось «одним из самые прозорливых документов в астрономии и истории физики».

Примечательно, что Цвикки практически не осознавал, из-за чего все эти вещи должны происходить. В соответствии с Торну, «он плохо разбирался в законах физики, дабы обосновать собственные идеи». Цвикки владел свойством выдвигать масштабные идеи.

Вторым – в основном Бааде – оставалась их математическая доводка.

Цвикки кроме этого первым понял, что во Вселенной остро не достаточно видимого вещества, дабы удерживать галактики совместно, и что обязан существовать какой-то еще источник гравитационного действия – то, что сейчас мы именуем чёрной материей.[39] Он потерял лишь одну вещь – в случае если нейтронную звезду достаточно очень сильно сжать, то она делается такой плотной, что кроме того свет неимеетвозможности освободиться от ужасного гравитационного притяжения. Получается черная дыра.

К сожалению, большая часть сотрудников до того не обожали Цвикки, что его идеи фактически остались без внимания. В то время, когда спустя 5 лет великий Роберт Оппенгеймер[40] в эпохальной статье обратил внимание на нейтронные звезды, он ни разу не упомянул о работах Цвикки, не смотря на то, что тот много лет занимался той же проблемой в кабинете мало дальше по коридору. Выводы Цвикки довольно чёрной материи не завлекали важного внимания практически 40 лет.

Возможно лишь высказать предположение, что за это время он выполнил довольно много отжиманий.

Поднимая голову к небу, мы видим на удивление малую часть Вселенной. Невооруженным глазом с Почвы видно всего 6 тысяч звезд, и только около 2 тысяч из них возможно заметить за раз. Посредством бинокля количество звезд, видимых из одной точки, возрастает до 50 тысяч, а с мелким двухдюймовым телескопом оно подскакивает до 300 тысяч.

С 16-дюймовым телескопом, как у Эванса, счет идет уже не на звезды, а на галактики.

Эванс считает, что со своей веранды он может видеть от 50 до 100 тыс галактик, любая из десятков миллиардов звезд. Числа, само собой разумеется, внушительные, но все равно сверхновые остаются очень редким явлением. Звезда может гореть миллиарды лет, но умирает всего раз, причем весьма скоро, и только немногие умирающие звезды взрываются.

Большая часть меркнет негромко, как костер утром. В обычной галактике, состоящей из сотни миллиардов звезд, сверхновая в среднем вспыхивает раз в 200–300 лет. Исходя из этого искать сверхновые – все равно что, стоя на смотровой площадке Эмпайр Стейт билдинг, рассматривать в телескоп окна Манхэттена в надежде, скажем, найти, как кто-то зажигает свечи на торжественном торте в сутки собственного совершеннолетия.

Так что, в то время, когда полный надежд обходительный священник начал расспрашивать, нет ли подходящих звездных карт для поиска сверхновых, астрономическая братия сочла, что он выжил из ума. В то время у Эванса был 10-дюймовый телескоп – очень приличный размер для любительского разглядывания звезд, но вряд ли пригодный для важной космологии, – и посредством этого инструмента он собирался найти одно из самых редких явлений во Вселенной. За всю историю астрономии, перед тем как Эванс в первой половине 80-ых годов двадцатого века принялся за это дело, было обнаружено менее 60 сверхновых.[41] (В то время, когда в августе 2001 года я побывал у него, он только что зафиксировал собственный тридцать четвертое визуальное открытие;[42] тридцать пятое последовало через 3 месяца, а тридцать шестое – в начале 2003 года.)

У Эванса, действительно, были определенные преимущества. Большая часть наблюдателей, как и по большому счету большая часть людей, находится в Северном полушарии, так что большая часть неба пребывала полностью в его распоряжении, по крайней мере сначала. На его стороне кроме этого были поразительная память и быстрота.

Громадные телескопы – это достаточно громоздкие штуки, и большая часть их рабочего времени тратится на то, дабы навести их на необходимый объект.

Эванс же крутит своим маленьким, 16-дюймовым телескопом, как хвостовой стрелок пулеметом в воздушном бою, затрачивая не более пары секунд на тот либо другой участок неба. В следствии за вечер он имел возможность отнаблюдать, пожалуй, много четыре галактик, в то время как в громадный опытный телескоп, в случае если повезет, сможет обследовать штук 50 либо 60.

Искать сверхновые – значит, в большинстве случаев, их не обнаружить. С 1980 по 1996 год он в среднем делал два открытия в год – не через чур громадная приз за много ночей напряженного вглядывания в небо. в один раз он нашёл 3 за 50 дней, но в второй раз прошло 3 года, перед тем как он нашёл одну.

«В сущности, в отсутствии находок имеется узнаваемая польза, – говорит он. – Это оказывает помощь космологам выяснить темп эволюции галактик. Это одна из редких областей, где уже само отсутствие фактов есть фактом».

На столе рядом с телескопом бумаг и стопки фотографий, относящихся к его занятиям, и он показывает мне одну из них. Если вы когда-нибудь заглядывали в популярные астрономические издания, то должны знать, что они в большинстве случаев полны броских цветных снимков далеких туманностей либо чего-либо аналогичного – залитых чудесным светом туч небесных огней, величественно движущихся и переливающихся узкими оттенками. Рабочие изображения Эванса не имеют с ними ничего общего.

Это всего лишь расплывчатые черно-белые снимки с мелкими точками, окруженными ореолом. На том, что он мне продемонстрировал, был изображен рой звезд, в которого притаился пустячный проблеск; дабы рассмотреть его, мне было нужно поднести снимок к глазам. Это, пояснил мне Эванс, звезда из созвездия, именуемого Печью, в галактике, известной в астрономии как NGC1365. (NGC свидетельствует New General Catalogue – Новый неспециализированный каталог, в который занесены галактики.

Когда-то он был увесистой книгой у кого-то на столе в Дублине; сейчас, очевидно, это база данных.) Свет, свидетельствующий о впечатляющей смерти данной звезды, безостановочно мчался через пространство 60 млн лет, пока в один раз ночью в августе 2001 года не достиг Почвы в виде проблеска света, маленького просветления на ночном небе. И, очевидно, увидел его Роберт Эванс на своем напоенном запахом эвкалиптов бугре.

«Это приносит особенное удовлетворение, – говорит Эванс, – в то время, когда думаешь, что летевший через космос миллионы лет свет достигает Почвы именно в тот момент, в то время, когда кто-то разглядывает необходимый участок неба. Думается ответственным, дабы событие для того чтобы размаха было засвидетельствовано».

Роль сверхновых вовсе не исчерпывается тем, дабы приводить к чувству удивления и восхищения. Они делятся на пара типов, один из которых, кстати, открыл Эванс, а второй, известный как сверхновые типа Iа, серьёзен для астрономии, потому, что сверхновые этого типа взрываются неизменно одинаково, имея одну и ту же критическую массу. Исходя из этого их возможно применять в качестве «стандартных свечей» – эталонов, измеряя яркость которых (а тем самым и относительные расстояния), возможно определять скорость расширения Вселенной.

Во второй половине 80-ых годов XX века астрофизику Солу Перлмуттеру из Лоуренсовской лаборатории в Беркли, штат Калифорния, потребовалось больше сверхновых типа Iа, чем давали простые визуальные наблюдения, и он задался целью отыскать более систематичный способ для их поиска. Перлмуттер создал остроумную совокупность с применением сложнейших приборов и компьютеров с зарядовой связью[43] – по существу, красивые цифровые фотокамеры. Тем самым поиск сверхновых был автоматизирован.

Телескопы сейчас смогут делать тысячи снимков, давая возможность компьютеру найти характерные броские точки, свидетельствующие о взрывах сверхновых.[44] За 5 лет с применением новой разработке Перлмуттер с сотрудниками нашли в Беркли сорокдве сверхновых. Сейчас кроме того любители находят сверхновые посредством ПЗС-матриц. «С ПЗС возможно направить телескоп в небо, а самому сидеть у телевизора, – с долей тревоги сказал Эванс. – Это уничтожает всю романтику этого занятия».

Я задал вопрос, не испытывает ли он соблазна взять на вооружение новую технику. «О нет, – ответил он. – Я через чур обожаю трудиться по-своему. Помимо этого, – он кивнул на снимок собственной последней сверхновой и улыбнулся, – время от времени мне все же удается их обойти».[45]

Конечно, появляется вопрос: что будет, в случае если звезда взорвется поблизости? Как мы уже знаем, отечественная ближайшая звездная соседка альфа Центавра находится в 4,3 светового года от нас. Я представил себе, что если бы случился взрыв, то у нас было бы 4,3 года, дабы следить, как свет этого величественного явления разливается по небу, как будто бы выплеснувшись из огромного бидона.

Что будет, в случае если придется четыре года и четыре месяца замечать надвигающийся на нас роковой финиш, зная, что, в то время, когда он наступит, от нас ничего не останется? Будут ли люди так же, как и прежде ходить на работу? Будут ли фермеры выращивать урожай?

Будет ли кто-нибудь доставлять его в магазины?

Большое количество недель спустя в Нью-Гэмпшире, в городе, где я тогда жил, я задал эти вопросы астрологу из Дартмутского колледжа Джону Торстенсену. «О нет, – засмеялся он. – Новость о таком событии распространяется со скоростью света, но с такой же скоростью распространяется и разрушительное воздействие, так что вы определите о ней и погибнете в одинаковый момент. Но не волнуйтесь, по причине того, что этого не произойдёт».

Дабы волна взрыва сверхновой вас погубила, пояснил он, необходимо, дабы вы пребывали «смехотворно близко» – скажем, в пределах примерно десяти световых лет. «Опасность воображали бы разные виды излучений – космические лучи и тому подобное». Они позвали бы поразительные полярные сияния, переливающиеся по всему небу занавесы призрачного света. К добру бы это не привело.

Все, что в силах создать такое зрелище, может с тем же успехом смести магнитосферу – находящийся высоко над Почвой магнитный пояс, что в простых условиях защищает нас от ультрафиолетовых лучей[46] и других космических атак. Не будь магнитосферы, каждый, с кем произошло несчастье появляться на открытом солнце, достаточно не так долго осталось ждать стал бы похож на подгоревшую пиццу.

Обстоятельство, по какой мы можем быть более либо менее уверены в том, что такое не произойдёт в отечественном уголке Галактики, говорит Торстенсен, пребывает в том, что для появления сверхновой в первую очередь требуется определенный вид звезды. Претендующая на это звезда-кандидат должна быть раз в 10 либо 20 массивнее отечественного Солнца, а «у нас поблизости нет ничего нужных размеров. Вселенная, к счастью, большое место».

Ближайшая вероятная кандидатура, сказал он, это Бетельгейзе, чьи всплески и всевозможные выбросы в течении многих лет говорят о том, что в том месте имеют место какие-то занимательные неустойчивости. Но Бетельгейзе находится от нас в 500 световых годах.

Только полдюжины раз в пределах документально засвидетельствованной истории сверхновые вспыхивали достаточно близко, дабы быть видимыми невооруженным глазом. Один из этих взрывов в первой половине 50-ых годов одинадцтого века стал причиной образованию Крабовидной туманности. Второй раз, в 1604 году, появилась звезда такая яркая, что ее 20 дней было видно днем.

Самая последняя была во второй половине 80-ых годов XX века, тогда сверхновая загорелась недалеко от космоса, видном как Громадное Магелланово Облако,[47] но она была с большим трудом видна лишь в Южном полушарии и пребывала от нас на в полной мере надежном расстоянии в 169 тысяч световых лет.

Сверхновые имеют для нас принципиальное значение и еще в одном ответственном смысле. Без них нас бы тут не было. Вспомните о космологической тайной, которой заканчивается первая глава, – о том, что Громадный Взрыв стал причиной обилию легких газов, но не тяжелых элементов.

Последние показались позднее, но продолжительное время никто не воображал, как это случилось.

Дело в том, что требуется что-то вправду жаркое – кроме того жарче середины самых тёплых звезд, – дабы выковать углерод, другие элементы и железо, без которых мы были бы, к великому отечественному огорчению, полностью бесплотны. Объяснение пришло в виде сверхновых, и додумался до этого один британский космолог, во многом похожий по своим манерам на Фрица Цвикки.

Им был йоркширец по имени Фред Хойл. Издание семь дней48] в некрологе (он погиб в 2001 году) именует Хойла «полемистом и космологом», и он вправду был тем и вторым. Он, говорилось в некрологе, «солидную часть судьбы был вовлечен в споры» и «ставил собственную подпись под всяческой чепухой».

К примеру, он утверждал, без каких-либо доказательств, что хранимый как сокровище в Музее естественной истории ископаемый археоптерикс есть подделкой наподобие пилтдаунской мистификации,[49] к великому бешенству музейных палеонтологов, которым было нужно большое количество дней отбиваться от телефонных звонков газетчиков со всех стран. Он кроме этого думал, что на Землю из космоса была занесена не только жизнь, но и множество заболеваний, таких как бубонная чума и грипп, а в один раз высказывал предположение, что в ходе эволюции у людей показался выступающий вперед шнобель с обращенными вниз ноздрями, дабы в него не падали космические патогенные организмы.

Именно он, будучи в игривом настроении на протяжении радиопередачи в первой половине 50-ых годов двадцатого века, придумал термин «Громадной Взрыв». Он отмечал, что отечественные физические представления никак не смогут растолковать, из-за чего все сущее, собранное в точку, должно так неожиданно и эффектно начать расширяться. Хойл предпочитал теорию стационарного состояния, по которой Вселенная всегда расширяется и по мере расширения непрерывно формирует новую материю.

Он кроме этого осознавал, что в случае если звезда катастрофически сжимается, то она высвобождает огромное количество тепла, разогревшись до 100 млн градусов а также больше, а этого достаточно, дабы запустить образование тяжелых элементов – процесс, именуемый синтезом.[50] Во второй половине 50-ых годов XX века, трудясь совместно с другими учеными, Хойл продемонстрировал, как на протяжении взрывов сверхновых образуются тяжелые элементы. За эту работу один из сотрудничавших с ним ученых, У. А. Фаулер, взял Нобелевскую премию. А Хойл, к нашему неспециализированному стыду, не взял.

В соответствии с теории Хойла, взрывающаяся звезда выделяет достаточно