ББК 22.68 3-59 Разработка серийного оформления Ю. Дробышева
В оформлении обложки использован слайд, предоставленный Александром Корженевским Зигуненко С. Н.
3-59 XX век: хроника необъяснимого. Тайны космоса: сенсации наших дней.– М.: Олимп; ООО «Фирма «Издательство ACT», 1998.– 480 с.
ISBN 5-7390-0774-7.
Не погибнем ли мы, как динозавры? Кто направляет кометы на Землю и сбивает межпланетные зонды? Не является ли Луна базой инопланетян? Неужто черная дыра – детородный орган Вселенной?
Эти и многие другие, еще не познанные загадки космоса, о которых повествует книга, – всего лишь верхушка айсберга, плавающего в огромном море неведомого. Но тот, кто заметил ледяную гору, уже не рискует наткнуться на нее внезапно, как было с экипажем «Титаника». А значит, есть надежда, что когда-нибудь любопытное человечество постигнет-таки великие тайны космоса.
ISBN 5-7390-0774-7 («Олимп») ISBN 5-237-00975-1 (ООО «Фирма «Издательство ACT») ББК 22.68 c «Олимп», 1998
Бывают вещи, слишком невероятные, чтобы в них можно было поверить. Но нет вещей настолько невероятных, чтобы они не могли произойти.
Томас Харди Предисловие
«Хорошее начало – полдела откачало», – говорит русская пословица. И это правда: от того, насколько удачно стартуешь, во многом зависит и благополучный финал. Причем неважно, идет ли речь о спортивном соревновании или написании новой книги. А потому давайте сразу перейдем к делу.
«Вот уже несколько лет на страницах печати периодически появляются рассказы о загадочных кругах, имеющих место на полях Великобритании. Фермеры находят посреди поля ржи или пшеницы громадные, аккуратно вытоптанные фигуры правильной геометрической формы – обыкновенно круговые. Возникают они, как правило, ночью, без видимого участия человека. Но тогда кто или что их производит? Что думают по этому поводу эксперты?..»
Такое письмо прислал в редакцию научно-популярного журнала, где я работаю уже третий десяток лет, М. И. Митрошников из подмосковного города Зеленограда. Он, как это принято говорить, и подсказал тему. Причем не только для очередной публикации, но и вообще всей книги.
Однако лучше все по порядку.
Короткая справка: загадочные круги, или, как их называют англичане, crop circules, действительно су
шествуют. Некоторые утверждают даже, что подобные явления отмечались еще в прошлом веке. Статистика же наших дней гласит следующее. Если в 1937 году было обнаружено с полсотни таких изображений, то на следующий год их стало уже 98, а в 1988-м – 270, а летом 1990-го – более 2 тыс.! Затем – по причинам, о которых будет сказано ниже, – последовал некий перерыв, а вот летом 1996 года все, похоже, началось вновь. И за прошедшее время сложность фигур возросла – нынешние носят совсем уж многозначительный характер…
149 фигур единовременно были обнаружены в августе 1996 года на полях графств Хемпшер и Уилтшир на юге Англии. Народ толпами стекается взглянуть на них. А посмотреть было на что. Самая значительная из фигур представляла собой шестиконечную звезду с острыми лучами, аккуратно вписанную в круг. Внутренность звезды состояла из примятых стеблей, а в секторах между ними посевы оставлены нетронутыми. Круг являл собой сердцевину другой шестиугольной фигуры, на сей раз тупоконечной, похожей на шестеренку. Обе фигуры сдвинуты друг относительно друга на 30 градусов, так что лучи первой оканчивались у основания лучей второй. Вокруг второй звезды шло вытоптанное кольцо, внешняя линия которого – правильная окружность, а внутренняя – окружность с наложенной на нее синусоидой, вследствие чего кольцо то утолщается, то утоньшается.
К описанию добавим, что в поперечнике данная фигура составляет около 200 м. Мало того, специалисты уверяют, что сложный орнамент не что иное, как поперечный разрез двойной спирали ДНК –молекулы, кодирующей наследственную информацию в клетках почти всех живых существ планеты.
Что до фермеров, то они, кажется, совершенно ошаоашены и отнюдь не восхищаются шедеврами полевого искусства. Во всяком случае, хозяйка поля, на котором была изображена ДНК, Пери Картсон аккуратно срисовала данную фигуру и отправила факс в палату общин с припиской: «Пора бы правительству запретить дурачить людей разговорами о том, будто эти фигуры – забавы мистификаторов».
Тем самым она проявила осведомленность в истории вопроса, которая заключается в следующем. Несколько лет назад два британских инженера – Колин Эндрюс и Пэт Дельгадо – оставили на время свои прямые обязанности, решив во что бы то ни стало раскрыть тайну появления загадочных кругов.
Однажды им это как будто удалось. Фотокамеры и детекторы международной группы экспертов среди ночи стали регистрировать серии световых вспышек. А на рассвете все увидели десять новых кругов.
– Мы были крайне возбуждены, – рассказывала представительница группы по связям с прессой Петти Симоне. – Круги, образовавшиеся, можно сказать, у нас на глазах, были самые эффектные из всех, что нам доводилось наблюдать…
Но когда исследователи осмотрели местность внимательно, то посреди некоторых кругов обнаружили… планшетки для спиритических сеансов. А серии вспышек, видимые ночью, были, по всей вероятности, огни от свечей и фонариков тех самых спиритов…
Однако исследователи столь очевидным объяснением не удовлетворились. Группа энтузиастов из Великобритании, США, Германии и Японии продолжала дежурство на полях.
«Мистификаторы добились лишь того, что позво
лили нам сравнить подделку и подлинники», – заявил по этому поводу Колин Эндрюс.
К осени группа подвела итоги своих наблюдений. По всей вероятности, круги возникают чрезвычайно быстро, возможно, за 10-15 с, утверждают исследователи. Чаще всего они появляются на полях в июне-июле, обыкновенно по ночам. В пределах круга «колосья лежат плашмя, однако они не поломаны. Края фигур очень четки, никогда не бывают расплывчатыми. Многие окружены одним или несколькими узкими кольцами, колосья в них часто бывают повалены в противоположном основному кругу направлении. Некоторые круги сопровождаются меньшими кругами-спутниками, а в последнее время все чаще обнаруживаются и целые сюрреалистические картины. Одна из них, например, выглядит наподобие пробирки с точкой наверху, другая напоминает гантели – два круга соединены длинной прямой полосой…
Наиболее необычная структура представляет собой девять кругов, связанных между собой ответвлениями, похожими на бороздки ключа, и параллельными друг другу прямоугольниками. Она появилась на пшеничном поле Тима Карлсона в Уилтшире. Тридцатилетний фермер превратил свое поле в туристский аттракцион и стал брать за вход на него по 3 фунта.
«Это не так дорого, – сказал фермер. – Тем более что в придачу к билету каждый получал цветную фотографию феномена, сделанную с высоты птичьего полета…»
За три дня таким образом ему удалось заработать свыше 2 тыс. долларов.
В поисках объяснений исследователи выдвинули
гипотезу: гигантские круги – следы посадки НЛО. Одна перепуганная супружеская пара поведала полиции, что видела в течение некоторого времени на краю поля ярко светящийся объект, напоминавший гигантское колесо обозрения. Загадочный объект вскоре взлетел и скрылся в облаках. А на следующий день крестьяне обнаружили на поле новый круг.
Жители других деревень также неоднократно слышали таинственные звуки, доносившиеся с полей. Бывало такое, что ночью перепуганные собаки поднимали дружный лай. А наутро на полях обнаруживались все новые изображения…
Колин Эндрюс и Пэт Дельгадо попытались устроить засаду в одном из таких мест. Собственными глазами они ничего так и не увидели. Однако включенный магнитофон зафиксировал некие журчащие звуки, не услышанные людьми, возле одного из полей, на котором утром был обнаружен новый круг.
Еще одно более-менее логичное объяснение предложил Тереке Жидлен, руководитель британской Организации по исследованию торнадо и штормов. Созданная им научная группа выяснила, что многие круги возникают вблизи крутых откосов или отдельных возвышенностей. Согласно гипотезе Жидлена, в теплые летние ночи холодный воздух затекает под слои теплого. Образующийся при этом ветер огибает холм, и на крутой его стороне возникает нечто вроде воздушного столба. Поток воздуха в нем вращается, и возникающий вихрь приминает колосья.
Жидлен также предположил, что некоторые из более сложных фигур могут возникать, когда вращающийся столб воздуха внезапно разделяется на несколько частей, которые могут вращаться в противоположных направлениях. Все это, по мнению специа
листа по торнадо, может объяснить и резкость краев, которая отличает данные круги от отпечатков вихревых потоков, которые иногда бывают видны на песке или снегу.
«В основном они создаются спиральными клубами воздуха, которые опускаются на землю», – пояснил Жидлен. А чтобы объяснить большинство свойств кругов, даже сверхсложных картин, он развил теорию «плазменных вихрей», каждый из которых имеет и внутреннюю структуру, которая и проявляется в неправильностях.
И наконец, третье объяснение, которое позволяет хоть как-то разобраться в данном феномене, исходит из уст коллеги Жидлена, доктора Дерека Эпсома.
– Бесконечное разнообразие кругов не только добавляет им очарования, но и увеличивает трудность объяснения того, как они образуются, – сказал он. – Естественно, возникает желание думать, что за всем этим кроется разумная сила…
Что за сила? Ответ может показаться вам неожиданным. Подобный феномен, как показало более тщательное расследование, издавна знаком также селянам Болгарии, Чехии, Украины, Южной России под названием «ведьминых кругов». Собиратель славянских сказок и легенд А. Афанасьев еще в прошлом веке упоминал о проплешинах полегшей пшеницы и ржи. О них ему рассказывали украинские крестьяне, объяснявшие феномен весьма просто: это, дескать, гуляла нечистая сила – черти, ведьмы и т. д. Их бесовские танцы и оставляют такие следы. Уверенность в возможности таких танцев настолько сильна в народе, что во многих местах и поныне вихри, смерчи называют «дьявольской пляской».
Современные уфологи трансформировали старую
идею следующим образом. Вместо дьявольской рати они говорят о некоем высшем разуме, который, создавая аномальные явления, знаки, использует их в качестве тестов для изучения психологии людей. Както они реагируют на события, непонятные с точки зрения здравого смысла?
Ну и полноты изложения ради стоит, наверное, упомянуть и некоторые другие объяснения феномена. Некоторые исследователи предполагают, что во всем надо винить особые породы грибков, располагающиеся в земле круговыми колониями. Воздействуя на корни, они и заставляют растения полегать правильными кругами. Кое-кто видит причину всему в нарушении структуры почвы. Делаются попытки даже свалить все на барсуков и ежей. Дескать, охваченные любовной лихорадкой, они бегают кругами, сшибая все на своем пути…
Какому объяснению отдать предпочтение? Это вы можете решить сами, полагаясь на собственный разум. Приведу лишь некоторые подробности, ставшие известными недавно. Книга К. Эндрюса и П. Дельгадо «Круглая улика», изданная несколько лет назад, разошлась практически мгновенно. Газета «Дейли Мирор», объявившая денежную премию за расшифровку загадки, изрядно подняла свои тиражи. Шумиха утихла на некоторое время после того, как на страницах журнала «Тайм» двое «путников» подробно расписали технологию изготовления подобных кругов. Все делается с помощью двух палок и связывающей их веревки, пояснили они. Один становится в центр будущего круга, а другой ходит вокруг него по окружности, приминая колосья веревкой. Для изготовления прямых технология несколько другая. Нужно идти в одном направлении на некотором
расстоянии друг от друга, держа веревку туго натянутой на некоторой высоте над землей…
Первый такой эксперимент Дэвид Черлей и Дуглас Бауэр провели еще в 1978 году и тринадцать лет дурачили мир. Впрочем, вполне возможно, что не они одни. Ведь публикация не вызвала эффекта разорвавшейся бомбы. Напротив, шумиха вокруг кругов на некоторое время затихла. О них с 1990 года что-то не было слышно. И вот теперь, похоже, все началось снова. Причем не только где-то там – в дальнем или ближнем зарубежье, – но, что называется, у нас под носом.
В начале июня 1998 года очередные загадочные рисунки были обнаружены на поле агрофирмы «Россия» Усть-Лабинского района Краснодарского края. Первым на изображения в виде кругов и спиралей, соединенные огромной дугой и стрельчатыми лучами, причем выглядевшие так, словно бы они были отпечатаны единовременно гигантским штампом, опустившимся с небес, обратил внимание местный бригадир Виктор Расторгуев. Он рассказал о происшествии своему начальству; оно, в свою очередь, обратилось в милицию. К делу подключились и местная печать, и вездесущие уфологи. Отыскались и свидетели, видевшие, как над полем «крутила круги» слепящим лучом летающая тарелка, и даже… заказчик сего послания. Во всяком случае, Н. И. Кузема – местный звездочет и контактер – без обиняков заявил:
– Прилетали ко мне из галактики номер двадцать три. Оставили послание. Вот расшифрую, и…
Что из того получится, надеюсь, через несколько месяцев вы и сами узнаете. Я же пока скажу вот что. Если вы думаете, что подобных историй – с откры
той развязкой – вокруг нас раз-два, и обчелся, то глубоко ошибаетесь. Они происходят постоянно если не каждый день, то каждую неделю наверняка.
О некоторых из них, как, например, о легендарной шотландской Несен, за которой гоняются вот уже сколько десятилетий, написаны многие тома. История же других, по существу, только начинается. В этой книге вы найдете сведения о некоторых сенсациях и загадках, которые по тем или иным причинам пока еще не привлекли всеобщего внимания. Но, наверное, заслуживают того…
БЕЗДНА БЕЗ ДНА Открылась бездна, звезд полна. Звездам несть числа, а бездне дна…
Михаила Ломоносов ВСЕЛЕННАЯ ЗАДАЕТ ЗАГАДКИ
На заре туманной юности» довелось мне как-то видеть такую картинку. Некто добрался до края Земли и, просунув голову в отверстие, с изумлением взирает на открывшийся перед ним вид – звезды, планеты, спутники…
Так древние представляли себе окружающий мир: плоская, словно блин, Земля накрыта хрустальным куполом неба, по которому разбросаны серебряные и изумрудные звезды.
В куполе имелось двое ворот. Солнце выходило из восточных поутру и к вечеру скрывалось за западными. Ночью же оно двигалось под Землей в обратном направлении.
Имели в то время и своеобразное представление о размерах окружающего мира. Вселенная древних египтян, например, была длиной в 7 тыс. локтей фараона и имела вид большой долины, вытянутой с,севера на юг. В центре долины, понятное дело, располагался сам Египет. Сверху долину прикрывало небо – большая крыша, к которой прикреплялись светильники звезд…
Сама же Земля, по мнению древних, покоилась на спинах трех гигантских слонов. Ну а слоны стояли на трех черепахах. И наконец, те опирались на трех китов, которые, сами понимаете, плавали во вселенском океане.
Вот, оказывается, откуда пошли понятия, которыми, зачастую не задумываясь, мы пользуемся и по сей день. «На краю Земли», «небесная твердь», «на трех китах» – все эти и многие другие выражения берут свое начало от представлений древних об устройстве мира.
Они же, эти представления, нашли свое отражение и в Книге книг – Библии. Там, например, указано, что после сотворения земли и неба «Дух Божий носился над водою». Затем он совершил загадочное действо, сотворив некую твердь посреди воды и отделив ею воду над твердью от воды под твердью. После этого назвал твердь небом и отправился почивать после трудов праведных первого дня творения.
А вот где он отдыхал и эту, и последующие ночи, про то Книга книг – ни гугу: очевидно, верховная власть и в те времена умела хранить свои тайны.
Тем не менее со временем любопытное человечество кое-что сумело для себя прояснить. А может, запутать? Так экспериментально-опытным путем было установлено, что твердь, именуемая небом, на самом деле вовсе не такая уж твердая. Сама Земля не плоская, а круглая. Что же касается звезд, то с ними и вообще вышла неразбериха, которая продолжается и по сей день. Судите сами.
Завод звезд
Наш галактический адрес. Если взглянуть на небо в безоблачную ночь, первое, что бросается в глаза,молочно-белая светящаяся полоса, пересекающая небосвод. Древние римляне назвали ее «дорогой из молока» – Млечным Путем. Есть, впрочем, у этого образования и другие названия – Чумацкий Шлях, Стожары… Чумаками, если кто не знает, некогда звали путешественников, отправлявшихся с Украины в дальние края, к морю, за солью. Вот, дескать, и в небе осталась дорожка соли, просыпавшейся с чумацких возов, запряженных волами. Что же касается Стожар, то тут название говорит само за себя – сто жарких угольков (а может, и того больше) рассыпали боги, небрежно перенося их из одного небесного очага в другой…
На самом же деле, как показало позднейшее, более внимательное рассмотрение, Млечный Путь представляет собой скопище звезд и иной небесной материи – нашу Галактику. Если бы удалось посмотреть на нее сбоку, полагают ученые, мы бы увидели колоссальную спираль, образуемую звездами и туманностями. А так видим лишь ее профиль, имеющий форму диска с утолщением посредине.
Расстояния тут столь велики, что измеряются обычно в световых годах. Световой год – путь, который может пройти за 365 земных суток луч света, имеющий скорость, как известно, 300 тыс. км/с. В привычных нам единицах измерения это получается около 9,5 трлн км.
Ну так вот, ширина эллипсоида-утолщения в центре Млечного Пути – порядка 13 тыс. светевых лет, а его диаметр – 26 тыс. световых лет…
Диаметр же самого Млечного Пути современные
исследователи определяют примерно в 100 тыс. световых лет, что равно половине расстояния от Земли до Большого Магелланова Облака. Образует нашу Галактику около 250 млрд звезд; в том числе все те 6 тыс. светил, которые человек может увидеть на небе невооруженным глазом, принадлежат опять-таки Млечному Пути.
Со времен Коперника известно, что Земля не центр Вселенной и даже не центр Солнечной системы. Но еще долгое время после этого считалось, что, по крайней мере, наше Солнце находится в центре Млечного Пути. Это заблуждение развеял в 1917 году американский астроном Херлоу Шэпли. Проведя измерения расстояний от Земли до некоторых шарообразных звездных скоплений, вращающихся рядом с центром нашей Галактики, он расположил в людском сознании Солнечную систему там, где она в действительности и находится, – на окраине Млечного Пути, на расстоянии примерно 30 тыс. световых лет (или 285 трлн км) от его центра.
«Семьи» созвездий. Сам Млечный Путь является частью так называемого «местного скопления» – семейства примерно из 20 галактик, которые являются нашими соседями; среди них и такие знакомые всем, например, по фантастическим романам И. А. Ефремова, как Туманность Андромеды и Магеллановы Облака.
Вообще, как полагают ученые сегодня, галактики вокруг вовсе не распределены по воле случая: примерно 85 процентов из них составляют скопления из нескольких десятков, сотен или даже тысяч себе подобных. Таким образом то же «местное скопление» представляет собой своего рода малую Метагалактику. Она имеет центральную сферу-ядро диаметром
6 млн световых лет и два гигантских спиральных рукава диаметром 100 тыс. световых лет или еще больше. Каждый из них, в свою очередь, сопровождается двумя галактиками-сателлитами. Спутниками нашего Млечного Пути в данном случае служат Магеллановы Облака (малое и большое), которые хорошо видны из Южного полушария Земли в районе созвездия Тукана. Кстати, свое название они получили потому, что были впервые описаны во время первого кругосветного путешествия одним из спутников известного мореплавателя.
Магеллановы Облака находятся от нас на расстоянии примерно 160 тыс. световых лет. Затем идут 2-3 галактики средних размеров, в том числе и МЗЗправильная спираль, наблюдаемая в созвездии Треугольника. Все остальное – карликовые галактики, большинство из которых имеют эллиптическую форму.
В общем, современные астрономы насчитали порядка 25 объектов, находящихся в пространстве протяженностью около 3 млн световых лет.
Такое скопление галактик в «местной системе» довольно-таки распространенное явление во Вселенной. Как, впрочем, и наш Млечный Путь – обычная галактика, а Солнце – рядовая звезда типа «желтый карлик».
«Строения» Вселенной. Во Вселенной известны и многие другие образования. Самое близкое из нихв созвездии Девы, находящемся на расстоянии 4050 млн световых лет: оно содержит свыше 3 тыс. галактик. Внимательное изучение подобных сверхскоплений приводит к мысли, что и сами они входят в более значительные объединения. «Местная система», созвездия Девы и Большой Медведицы, несколь
ко других ближайших к нам сверхскоплений, по-видимому, часть того, что ученые называют Метагалактикой.
А что находится между галактиками? С помощью гигантского телескопа Паломарской обсерватории в середине 70-х годов нашего века были сфотографированы «нити» и целые «мосты», связывающие некоторые галактики. На основании этих данных группа исследователей из Института астрофизики и физики атмосферы Академии наук Эстонии под руководством академика Я. Э. Эйнасто предложила несколько лет назад концепцию гипергалактик, которую охочие на хлесткие сравнения журналисты окрестили «сотами Вселенной».
Суть этой концепции заключается в следующем. Когда специалисты принялись внимательно рассматривать крупномасштабную объемную карту Вселенной, созданную на основании наблюдений последних лет, то обратили внимание, что галактики в ней располагаются отнюдь не равномерно, а составляют как бы стенки ячеек, «сот», заполненных чем-то не видимым глазу.
Работа эстонских астрофизиков получила всеобщий резонанс, во всем мире группы исследователей стали работать в этом направлении. И как раз в тот момент, когда я был в институте, там получили сообщение о работе ученых Гарвардского университета. Когда американские исследователи попытались составить карту еще более крупных размеров, то выявили, что сами по себе «соты» складываются в некое еще более крупномасштабное образование. Оно получило название «Великой стены».
Стена эта представляет собой конгломерат, сложенный из тысяч галактик, подобных нашему Млеч
ному Пути. Ее размеры еще недавно показались бы неправдоподобными: длина – 0,5 млрд, ширина200 млн, а толщина 15 млн световых лет!
«Великая стена» – самая крупная структура, обнаруженная за последнее время, заявила по этому поводу одна из составительниц карты Маргарет Геллер. Ее существование оказалось для астрономов большой неожиданностью. Тем не менее приходится смотреть правде в глаза: по мере того как при изучении Вселенной мы переходим к все более крупным масштабам, увеличиваются и структуры, которые мы обнаруживаем. Сначала это были как бы озера звезд. Потом мы открыли моря. А сегодня речь идет уже об океанах. И думаю, что если мы начнем пользоваться все более мощными телескопами, то обнаружим и еще большие структуры.
Карта, составленная в Гарварде, отображает клиновидную часть небосвода, соответствующую площади менее чем 0,9 процента видимой Вселенной. Любое увеличение потребует серьезных дополнительных усилий – ведь и данное изображение синтезировано по результатам многолетних наблюдений ученых многих стран. Так что, говоря строго, пока неизвестно, как широко простирается «Великая стена» за пределы изученного участка, единственная ли она в своем роде.
Правда, есть возможность проверить это с максимальной экономией средств и сил – провести дополнительное изучение Вселенной в таком же узком секторе, но, скажем, в противоположном направлении.
Взгляд в сторону Северного и Южного полюсовименно здесь на небе видно меньше всего звезд, а значит, удается подальше заглянуть в глубь Вселенной – показал, что на расстоянии в 20 млн световых лет от нашей Галактики действительно существуют скопления материи.
«Подобные регулярные образования, – заключили ученые, – можно в каком-то смысле уподобить крепостным башням, которые, как известно, есть и на Великой стене, построенной древними китайцами».
И наконец, последнее известие на эту тему. Недавно пришло сообщение о том, что французские астрономы Жан-Клод Пеккер, Жан-Поль Вижье, Жан Эйдман и их коллеги уподобили строение Вселенной некой сверхгигантской аналогии клеточной структуры. Галактики, по их мнению, располагаются как бы на ребрах, гранях и вершинах многогранников размером порядка 200 млн световых лет каждый. «Это чем-то напоминает распределение клетчатки в растительных тканях», – заявили исследователи.
Однако клетчатка заполнена внутри клеточным соком, имеет ядро и много чего еще. А чем заполнено пространство между стенками? Нам оно кажется пустым. Но так ли это?
Впрочем, прежде чем мы с вами займемся выяснением, что содержат «соты» или «клетки» Вселенной, нам придется обсудить еще одну проблему: неподвижны ли звезды и галактики вокруг нас?
Куда убегают звезды? Долгое время астрономы полагали, что звезды находятся в покое. Движутся лишь планеты, обращающиеся вокруг Солнца. Даже Альберт Эйнштейн, создавая свою знаменитую теорию относительности, полагал, что «все во Вселенной дышит покоем». Однако когда полученные им уравнения проанализировал в 1922-1924 годах российский теоретик Александр Фридман, то оказалось, что это далеко не так. Если пространство равномерно заполнено массивными телами, то такая система не
может быть долго в состоянии покоя – она обязательно должна либо расширяться, либо сжиматься.
Эйнштейн попробовал было оспорить выводы Фридмана, однако с точки зрения математики в них все было безупречно. Да тут еще в 1924 году американский астроном Эдвин Хаббл на практике пришел к выводу, что, по крайней мере, некоторые галактики определенно движутся. Линии их спектров оказались не на своих законных местах, а сдвинуты в сторону.
Пытаясь хоть как-то объяснить замеченное явление, Хаббл в конце концов пришел к выводу, что во всем виноват эффект Доплера.
Этот эффект, названный так по имени австрийского физика Доплера, который еще в 1842 году обратил внимание, что гудок стоящего паровоза и гудок движущегося кажутся нам разной высоты. Когда поезд удаляется, тон гудка понижается, при приближении, напротив, повышается.
Потом французский физик А. Физо распространил понятие доплеровского смещения не только на акустику, но и на оптику. Ну а американец Хаббл отметил, что свет удаляющихся звезд смещен в красную сторону спектра. Иными словами, он выяснил, что галактики убегают от нас. Или мы, соответственно, от них.
В дальнейшем ученые обнаружили, что чем дальше отстоят эти галактики от нашей, тем больше красное смещение, тем выше, значит, скорость их убегания. Так родилась гипотеза о расширяющейся Вселенной.
Переучет на небесах. К 70-м годам нашего столетия ученые пришли к выводу, что мы с вами живем в протонной Вселенной. Ведь и звезды, и межзвездный газ состоят где-то на 72 процента из водорода, на 25
процентов из гелия и лишь оставшиеся 3 процента приходятся на все другие элементы и соединения. Общая масса планет, астероидов и т. д., где соотношение элементов иное, настолько незначительна в общем балансе, что ее можно и не принимать во внимание.
Масса же ядра того же водорода состоит в основном из протона. И атом гелия тоже состоит наполовину из протона. Таким образом и получается, что протоны составляют около 85 процентов массы.
Однако последние годы замечено, что, похоже, баланс этот стал нарушаться. Астрономы увидели: звезды внутри галактик, да и сами галактики, движутся во Вселенной так, словно на их передвижение влияет какая-то дополнительная масса.
Причем величина этой скрытой массы отнюдь не малая – наблюдаемые нами звезды и галактики, согласно расчетам, составляют всего-навсего от 1 до 10 процентов общей массы Вселенной.
Где скрывается скрытая масса? В поисках недостачи ученые стали примерять на роль носителя скрытой массы различные объекты.
Так, например, часть исследователей полагает, что большую часть массы берут на себя звезды-карлики – те бывшие светила, которые прошли уже свой цикл жизненного развития, перестали светиться, а потому и невидимы. Но они по-прежнему содержат в себе немалое количество вещества, причем в весьма сверхплотном состоянии. Согласно некоторым расчетам, получается, что наперсток вещества с такой звезды может весить около 1 млрд т!
Другие полагают, что одних карликов для покрытия недостачи мало, и предлагают покрыть ее за счет антиматерии. Дело в том, что в январе 1996 года
группе физиков из Европейского центра ядерных исследований впервые за всю историю человечества удалось получить то, что до сей поры считалось предметом фантастическим, – несколько атомов антиводорода.
Эти антиатомы послужили иллюстрацией возможности существования наряду с нашим миром еще и некоего зазеркального, где все наоборот: электроны обладают положительным зарядом, протоны – отрицательным и т. д.
Ныне выдвинуто предположение, что в космосе возможно существование двух или даже нескольких замкнутых пространств, в одних из которых доминирует материя, а в других – антиматерия. По этому поводу известный писатель-фантаст Станислав Лем выразился однажды так: «Представьте себе, вы пустили десяток-другой мыльных пузырей, и они плывут рядышком по воздуху. Подобное происходит и во Вселенной. Мы живем в мире с положительно заряженной материей, а где-то, быть может, кочуют во Вселенной антимиры».
Вот эти-то антимиры и создают то гравитационное воздействие, которое обуславливается эффектом скрытой массы. Ведь, как полагают многие физики, в этом мире большинство законов природы должно быть таким же, как и в нашем мире. По крайней мере, яблоки под действием силы тяжести падают вниз, а не летят вверх.
Однако такое трактование имеет и свои недостатки. Во-первых, непонятно, каким образом эти антимиры скрываются от земных наблюдателей? Во-вторых, как полагают некоторые теоретики, по крайней мере, в некоторых из таких антимиров может существовать и антимасса, в какой-то мере уравновешиваю
щая массу. А стало быть, в этом случае количество антимиров должно составлять не половину, а намного превосходить количество миров (не забывайте, нам необходимо компенсировать до 99 процентов общей массы). Но почему тогда в природе наблюдается такая асимметрия?..
В общем, надо было поискать еще какое-нибудь объяснение наблюдающимся событиям. И оно, конечно, было найдено. «Недостающая масса скрывается в черных дырах», – предполагают ныне многие исследователи.
Пропасти космоса
«Черные дыры» – уже сами эти слова подразумевают тайну, путь в неизведанное. Откуда же они взя лись?
«Курьез» Вселенной? Возможность их существования вытекала из общей теории относительности Альберта Эйнштейна, сформулированной им еще в 1915 году, но долгое время многими учеными воспринималась не более как научный курьез – игра ума теоретиков. Но ныне, кажется, положение меняется.
Предполагается, что черные дыры могут иметь самые различные размеры. На одном конце шкалысверхтяжелые черные дыры с массой, превышающей массу нашего Солнца в 100 млн раз, они находятся в центре квазаров – источников колоссальной энергии, действующей в глубинах Вселенной. Что касается другого конца шкалы, то астрономы рассматривают сейчас вероятность существования черных минидыр, плавающих в космосе и обладающих массой горы, «спрессованной» в точку размером с атомную частицу.
В общем, черные дыры настолько необычны, что можно было бы приписать их появление писателямфантастам. Однако не они первые додумались до возможности их существования. Впервые существование подобных объектов было предсказано французским математиком Пьером Лапласом еще в 1796 году. Он отметил, что в соответствии с законом всемирного тяготения Ньютона небесное тело с достаточно большой силой притяжения не даст возможность ничему, даже свету, ускользнуть от него. И поэтому оно должно быть абсолютно невидимым, то есть стать черной дырой.
Впрочем, вывод Лапласа долгое время оставался не более чем теоретическим курьезом. Подобная история повторилась еще раз, в 1939 году, когда группа физиков, возглавляемая Робертом Оппенгеймером, ставшим впоследствии отцом атомной бомбы, доказала, что аналогичный вывод следует из общей теории относительности Альберта Эйнштейна.
Астрономы полагали, что если даже черные дыры и существуют, то, согласно теории, они должны быть невидимыми, и поэтому их невозможно обнаружить. Так стоит ли вообще беспокоиться?
Подобное отношение изменилось только в 1968 году, когда радиоастрономы из Кембриджа объявили об открытии пульсаров – небольших по космическим масштабам, даже крошечных пульсирующих объектов, которые, как вскоре выяснилось, оказались нейтрон'ными звездами. Они представляют собой небесные тела со столь высокой концентрацией материи, чтр наперсток вещества такой звезды может весить 1 млн т!
Свое название они получили из-за того, что, по
мнению теоретиков, электроны и протоны атомов вещества, из которого когда-то состояли эти небесные тела, были «смяты» силой гравитации до такой степени, что превратились в более компактные нейтроны.
Нейтронные звезды – важный ключ к пониманию природы образования черных дыр, поскольку эти два объекта, по всей вероятности, возникли одинаковым путем – в результате гибели больших звезд.
Сценарий тут примерно таков. Звезды, как и люди, имеют свой цикл жизненного развития. Причем светила, превышающие по массе наше Солнце в десятки, а то и сотни раз, на последней стадии своего существования, перед тем как угаснуть окончательно, на короткое время превращаются в сверхновые звезды. Говоря попросту, они взрываются, разбрасывая вокруг осколки вещества. То же, что остается после взрыва – масса, примерно соответствующая весу Солнца, – может затем превратиться в нейтронную звезду, сжавшись под действием собственной силы тяжести. Если же остаток достаточно велик, как минимум втрое превышает массу Солнца, то сжатие может оказаться настолько сильным, что бывшая звезда превратится в черную дыру.
Так, по крайней мере, получалось по расчетам теоретиков. Но соответствует ли это действительности? И как можно обнаружить черные дыры?
Это и попытался выяснить профессор Стивен Хокинг из Кембриджа в конце 60-х годов.
Черные дыры, кажется, «засветились». Что происходит, когда огромное количество звездного вещества втягивается в черную дыру? Эту проблему Хокинг исследовал вместе со своим коллегой Роджером Пенроузом, ныне профессором Оксфорда. У них получилось, что вещество достигает точки сингулярности,.
где плотность становится бесконечной и все физические законы перестают действовать.
Иными словами, происходит нечто прямо противоположное расширению Вселенной – своего рода Большой взрыв, только с обратным знаком. Так первичная точка, из которой родилась Вселенная, становится матерью всех дальнейших сингулярностей.
Тогда же, 30 лет назад, в голову Хокинга пришла еще одна идея. Черные дыры, по его мнению, не совсем черные. Когда Хокинг применил для анализа квантовую механику, вышло, что черные дыры при определенных условиях должны испускать в окружающее пространство некие частицы. С ними они мало-помалу теряют свою энергию и, уменьшаясь в размерах, могут со временем взорваться.
Теоретически радиацию Хокинга – так теперь называют подмеченное им явление – можно зафиксировать экспериментально. Этим сейчас и занимаются астрофизики многих стран.
Первое важное свидетельство существования подобных объектов появилось в 1971 году, когда с помощью спутников в созвездии Лебедя был обнаружен источник рентгеновского излучения, названный Лебедем Х-1. Он обращался по орбите вокруг голубой сверхгигантской звезды, в 30 раз превышающей по массе Солнце.
Вообще-то говоря, ничего особенного в обнаружении двойной звезды не было – на сегодняшний день таких объектов обнаружено во Вселенной уже несколько сотен. Из них порядка 150 двойных звездных систем испускают рентгеновское излучение. Почти во всех случаях оно вызывается горячим газом, попадающим на нейтронную звезду со звезды-«компаньона». Но в случае с Лебедем Х-1 наблюдения показали,
что источник рентгеновского излучения должен иметь массу, вдесятеро большую, чем у Солнца. А это слишком много для нейтронной звезды. Тогда чточерная дыра? «Природа Лебедя Х-1 представляется достаточно определенной, – сказал по этому поводу доктор Питер Стенфорд из Муллардской лаборатории космических исследований в Лондоне. – Суть явления заключается в том, что газ с видимой звезды"компаньонки» втягивается в исключительно сильное гравитационное поле, окружающее черную дыру, и нагревается до десятков миллионов градусов, испуская при этом рентгеновское излучение».
Почему же при этом сама звезда не проваливается в черную дыру? По той же причине, по какой Луна не падает на Землю: два небесных тела удерживаются в равновесии в результате их орбитального движения друг вокруг друга.
Вслед за первым открытием последовало другое. Стенфорд и его коллеги исследовали другой, еще более интригующий объект, получивший название Х-Персея. Здесь была обнаружена черная дыра, превышающая по массе наше Солнце в 40 раз.
И пошло-поехало – открытия черных дыр посыпались как из рога изобилия. Скажем, одна такая «дыра» была обнаружена неподалеку от нас – в каких-нибудь 20 млн световых лет от нашей Солнечной системы. Конечно, подобное образование так и не удалось увидеть воочию. Однако наблюдатели обратили внимание, что в галактике М87 слишком уж возрастает яркость звездного света по направлению к центру. «Такое ощущение, что звезды там решили устроиться плотно, словно селедки в бочке, – сказал по этому поводу американский астроном Тодд Лауэр. – Это явно неспроста».
В эту замечательную точку и был нацелен орбитальный телескоп «Хаббл». На полученных снимках ученые увидели нечто, напоминающее по конфигурации воронку мыльной воды, сливаемой в отверстие ванны. Только в небе кружилась не вода, а межзвездный газ.
Спектрограф телескопа, специально предназначенный для оценки параметров смутных объектов, измерил длину волны излучения в тех частях газовой спирали, которые удаляются или, напротив, приближаются к нам. Разница в величинах позволила определить скорость вращения воронки. Она оказалась ошеломляющей – 1920 тыс. км/ч! Отсюда нетрудно оказалось вычислить и гравитационную мощность черной дыры. Масса этого объекта оказалась эквивалентна 3 млрд Солнц при практически одинаковых диаметрах.
И эта находка – не единственная. Немногим позднее в нашей родной Галактике Млечный Путь была обнаружена еще одна дыра, правда, миниатюрнее первой. Она имеет массу «всего лишь» в 1,3 млн масс Солнца.
Каждой галактике – по дыре? «Все свое имущество я еще не готов прозакладывать в споре, что черные дыры существуют в действительности, – заявил недавно на научной конференции Дуглас Ричстоун, астрофизик из Мичиганского университета, – но машину уже готов заложить. И поверьте, это очень хороший автомобиль».
А между тем за Ричстоуном издавна ходила слава самого консервативного астрофизика Западного полушария. И что же тогда заставило его если не окончательно расстаться со своими сомнениями, то, по крайней мере, в значительной степени продвинуться
по пути полного признания черных дыр? Открытия, сделанные примерно полгода назад…
Наблюдения, сделанные с помощью космического телескопа «Хаббл» и двух мощных телескопов на Гавайях, привели ученых к выводу, что у каждой галактики, в том числе и у нашего Млечного Пути, есть своя черная дыра.
Находится она в самом центре, и ее масса, скорее всего, пропорциональна массе самой галактики.
Кроме того, ученые нашли, что существует четкая граница, окружающая кольцом черную дыру. Мчащийся вихрь вещества может по пути растерять какие-то частицы, но что попало уже за эту границу, назад не вырвется. Граница называется «горизонтом событий» – наверное, потому, что за ним уже никакие события не прослеживаются, как не видно предметов за обычным горизонтом.
Эту границу обнаружила группа исследователей из Кембриджа, штат Массачусетс. Рамаш Нараян, глава группы, считает данное открытие неопровержимым доказательством черных дыр.
А упоминавшийся уже нами скептик Ричстоун вместе со своими коллегами открыл недавно, что черные дыры есть практически во всех галактиках. На недавнем симпозиуме Американского астрономического общества, где Ричстоун решил рискнуть собственным автомобилем, распространялась также и книга «Фатальная привлекательность гравитации». Ее авторы – Митчелл Догельман из Колорадского университета и Мартин Риф из Кембриджа (Англия),пишут, что черные дыры являют собой окончательное торжество гравитации над всеми остальными силами природы. «Когда мы полностью разберемся в черных дырах, – утверждают исследователи, – мы
поймем и происхождение Вселенной, и всю ее историю…» Открытие Ричстоуна и его коллег – серьезный шаг в данном направлении.
Пожиратели светил. Сегодня ученым стало ясно, что черные дыры бывают по меньшей мере двух сортов – звездные и галактические.
Звездные – поменьше; формируется такая дыра после того, как гигантская звезда, раз в 50 массивнее Солнца, исчерпает свое топливо и, сбросив оболочку, сожмется в шар диаметром 15-20 км. В большинстве случаев результатом такого коллапса становится образование плотной нейтронной звезды. Но иногда получается черная дыра, одиноко летящая в межзвездном пространстве и поглощающая все, что ни попадется на пути – газ, пыль, обломки астероидов и планет… Увидеть ее нельзя; ее можно только смоделировать на компьютере.
Однако некоторые черные дыры звездного размера все же обнаруживают себя, поскольку, как уже говорилось, представляют собой часть двойной системы – «компаньонку» обычной звезды. И, видя, как со звезды слетает и исчезает невесть куда часть материи, астрономы начинают подозревать неладное.
Недавно, например, исследователи обнаружили еще одну подобную пару. Оказалось, что некий спиралеобразный диск, значившийся под шифром В 404 CLJ, едва заметный в рентгеновском излучении, отсасывает из соседней звезды газ и прямо на глазах изумленных исследователей приканчивает ее.
Галактические черные дыры – в миллионы и миллиарды раз массивнее звездных. Они скрываются в самом центре галактик. Это свидетели почти всей истории Вселенной.
Три года назад телескоп «Хаббл» собрал неоспори
мые свидетельства существования такой дыры в галактике М87. Газовый поток втягивался в воронку и закручивался уже на расстоянии 500 световых лет от роковой черты. Перед самым падением в дыру газ, словно агонизируя, выпускал струю электронов.
Такая же картина предстала перед взором астрономов и в нашей собственной Галактике – в центре Млечного Пути, в двух галактиках созвездия Льва и в одной из созвездия Девы.
Всего к настоящему времени обнаружено 11 галактических черных дыр, чья масса варьируется от 2 млн до 1 млрд солнечных масс. И чем массивнее, мощнее черная дыра, тем с большей скоростью мчатся в ее ненасытную пасть близлежащие звезды и прочие космические объекты.
И Млечный Путь ведет в дыру? Как уже говорилось, Стивен Хокинг предположил, что наряду с огромными – галактическими и звездными – черными дырами могут существовать и маленькие. «Такие мини-дыры могли образоваться в турбулентных завихрениях исключительной плотности и давления в результате Большого взрыва, с которого началось существование нашей Вселенной. И таких крошечных дыр должно быть в пространстве – видимо-невидимо!» – утверждает теоретик.
Предположение Хокинга пока еще остается гипотезой. Но шансы на то, что оно превратится в теорию, а потом и подтвердится на практике, повышаются с каждым днем – число обнаруженных черных дыр все увеличивается. Так, скажем, недавно германские астрономы пришли к выводу, что центральная часть нашей Галактики – Млечный Путь – представляет собой черную дыру.
Во всяком случае, Рейнхард Генцель, сотрудник
Института внеземной физики имени Макса Планка, расположенного близ Мюнхена, заявил следующее: «Хотя строгих доказательств существования такой дыры пока еще нет, догадка основана на тех выводах, которые были сделаны фундаментальной наукой за последние годы».
Начиная с 1992 года сотрудники института предприняли тщательное измерение скоростей 39 звезд нашей Галактики. В результате измерений и выяснилось, что все они действительно движутся по круговым орбитам относительно притягивающей их центральной массы. Причем правильность формы орбит показывает, что данная масса огромна – в 2,5 млн раз превышает солнечную. Между тем телескопы и другие наблюдательные приборы не видят в данном месте пространства ничего. Отсюда и последовало логичное предположение: в центре Млечного Пути есть черная дыра.
Вселенские «пылесосы». Для чего природе черные дыры? Многие астрономы полагают, что деятельность по крайней мере некоторых из них тесно связана с квазарами. Так называются квазизвездные небесные объекты, не превышающие по размерам Солнечную систему, однако излучающие энергию с такой интенсивностью, как это не могут сделать и 100 млрд звезд, вместе взятые!
Откуда квазары берут на это энергию? Одно из предположений гласит: им поставляют ее черные дыры. Они, дескать, работают как вселенские пылесосы, всасывая в себя все и вся. Ну а поскольку согласно закону сохранения энергии материя не может исчезнуть бесследно, то она затем и излучается квазарами.
Однако если это так, то, получается, черные дыры должны быть связаны между собой какими-то энер
гетическими туннелями? Что именно собой представляют подобные туннели, как они устроены, ученые пока не знают.
Не могут они ответить также и на вопрос, должны ли квазар и черная дыра, взаимосвязанные между собой, обязательно находиться в одной галактике. По логике, можно допустить, что они попадаются в разных звездных скоплениях и даже, возможно, в разных мирах.
Если данное предположение подтвердится, то получится, что черные дыры являются не только довольно распространенными объектами Вселенной, но и способны служить точками перехода в иные измерения. О такой возможности давно уже говорят фантасты и некоторые теоретики. Да и вообще черные дыры таят в себе много диковинного…
Падение в бездну. В черных дырах внутреннее становится внешним, прямое – кривым. Наши привычные представления теряют всякий смысл. Пространство искривляется так сильно, что время останавливается. Граница между нашим миром и другими размывается.
Никакое другое явление природы не способно взорвать, опрокинуть, смести наши привычные представления о мире так, как это делают черные дырыкосмические объекты, наделенные самыми причудливыми свойствами. С другой стороны, как ни поражают они наше с вами дилетантское воображение, на взгляд физиков, они устроены на удивление просто. Их поведение можно полностью описать с помощью всего трех физических параметров: массы, заряда и момента количества движения.
Черные дыры – самые массивные объекты во Вселенной. А как предсказывал Альберт Эйнштейн в
своей общей теории относительности, масса искривляет пространство. Поэтому там, где сосредоточена громадная масса, свет отклоняется от прямолинейной траектории и движется по кривой. Впервые этот эффект наблюдался в 1919 году во время полного солнечного затмения. Случившееся стало событием в истории физики. Измерения, проделанные учеными, уникальны по своей точности: отклонения звезд составили менее тысячной доли градуса.
Аналогичный эффект можно наблюдать и в данном случае. Когда световые лучи минуют черную дыру, их траектория искривляется. Наблюдается так называемый эффект гравитационной линзы. С определенной закономерностью меняется положение звезд: отдаленные галактики бесформенно искажаются; они выглядят ярче, чем на самом деле. Нередко свет, излучаемый ими, расщепляется. Таким образом, наблюдатель видит несколько изображений одного и того же объекта, лежащего за гравитационной линзой. Подчас вместо одного-единственного объекта мы видим ярко светящееся кольцо.
Когда световые лучи оказываются на определенном расстоянии от черной дыры, они либо начинают вращаться вокруг этого загадочного объекта, либо, двигаясь по спирали, падают в недра черной дыры и исчезают там навеки.
Компьютерные модели показывают, что вращающуюся черную дыру окружает раскаленный, светящийся газопылевой диск. Это свечение выдает присутствие гравитационного чудовища. Пространство в окрестностях черной дыры искажено настолько, что можно буквально заглянуть за угол.
Одна из таких моделей, например, показывает, что наблюдатель под углом 13 градусов смотрит на диск
диаметром 1 млрд км. Черной дыры внутри диска поначалу нет, он напоминает кольцо Сатурна. Теперь поместим внутри него черную дыру, масса которой в 100 млн раз превышает массу Солнца. Под действием гравитации изображение диска изогнется и будет напоминать поля шляпы. А диск и черная дыра начинают вращаться, возникает асимметрия.
Еще одна любопытная компьютерная модель. Представим, что наблюдатель находится внутри кольцевого туннеля, окружающего черную дыру. На определенном расстоянии от нее экспериментатору начинает казаться, что туннель уже не огибает этот загадочный объект, а вытянулся по струнке. Еще удивительнее: вглядываясь в даль туннеля, человек неожиданно замечает впереди себя… свой собственный затылок. Переместим бесстрашного натуралиста поближе к черной дыре. Теперь туннель как будто поворачивается в сторону от черной дыры. Меняетсяопять же на взгляд нашего озадаченного наблюдателя-и направление, в котором действует центробежная сила: сейчас она направлена уже по радиусу к центру окружности, а не наружу. Под действием огромной гравитационной силы пространство выворачивается наизнанку: внешнее становится внутренним, внутреннее – внешним.
Итак, общая теория относительности утверждает, что «внешнее» и «внутреннее» вовсе не объективные, абсолютные понятия, а относительные – как, например, «лево» и «право», «верх» и «низ». Конечно, наш здравый рассудок восстает против такого заявления. И все же даже этот «выверт наизнанку» легче вообразить себе, нежели то, что произойдет дальше, вздумай наш экспериментатор отважно подступиться еще поближе к черной дыре.
Допустим, наш самонадеянный космонавт все же не утерпел и поддался любопытству. Он спешит навстречу неизведанному. Он решил в буквальном смысле слова добраться до черной дыры, дабы выведать ее тайны. Что же с ним приключится?
Поначалу ничего необычного мы не замечаем. Бортовые часы космического корабля показывают то же время, что и часы, которые держим в руке мылюди, благоразумно оставшиеся в стороне. Однако чуть позже часы космонавта, по идее, должны отставать от наших часов. Время, согласно Эйнштейну, «растягивается» – в гравитационном поле часы тикают медленнее, чем на некотором удалении от него. Чем ближе космонавт подбирается к «горизонту событий» – то есть поверхности, ограничивающей черную дыру, – тем дольше, на взгляд стороннего наблюдателя, тянется каждая секунда, отсчитываемая часами космонавта. Как только неосторожный экспериментатор достигнет горизонта событий, стрелки на его часах остановятся.
Что же теперь он собирается делать? Что мы увидим, когда космонавт приблизится к «горизонту событий»? Для нас его изображение как будто застынет. Его космический корабль, как видится нам, все так же парит над черной дырой. Тем временем краски все заметнее меняются; мы видим все больше красных, сумеречных тонов, ведь световые лучи, борясь с силой тяжести, постепенно теряют все больше энергии.
Для космонавта все происходящее выглядит совершенно иначе. Он не замечает, что время замедляет свой бег. Наоборот, оглянувшись назад, он увидит, что стрелки наших с вами часов мчатся как обезумевшие. Окружающие его предметы причудливо дефор
мируются. Краски непрестанно переливаются. Гравитационное поле черной дыры все яростнее притягивает космический корабль.
Допустим, наш космонавт устремляется в сторону крохотной черной дыры, масса которой всего в пару раз превышает массу Солнца. Тем не менее центростремительные силы здесь настолько велики, что экспериментатор вместе с космическим кораблем вытягивается словно спагетти, а чуть позже разрывается на части. В общем, хорошо, что наш эксперимент чисто умозрительный и мы можем повторить его заново.
Направим теперь космический корабль к громадной черной дыре – наподобие тех, что прячутся в центре галактик. В данном случае плотность материи близ «горизонта событий» пока еще так мала, что дерзкий путешественник целым и невредимым проникает «туда, откуда никто не возвращается». Весь свет Вселенной сжимается над ним, образуя крохотный, поблескивающий диск. Проходит несколько минут. Космонавт пока еще с упоением изучает недра таинственного объекта. Впрочем, никто из людей, оставшихся по ту сторону черной дыры, никогда не узнает о сделанных им открытиях. Ни один радиосигнал никогда не вырвется из гравитационного поля черной дыры. Оттуда не вырвется и сам космонавт.
Впрочем, он к тому же никогда и не проникнет в глубь черной дыры и не узнает, что же творится в самом центре ее. Его тело распадется на молекулы. Даже атомы, составляющие его тело, не вынесут падения в бездну.
Что станет с ними? Будут ли их обломки окончательно уничтожены? Или же они вновь объявятся, например, в некой другой Вселенной? Пока трудно
ответить на эти вопросы. Нельзя пока сказать, что происходит с информацией, которая содержится в материи, падающей в черную дыру. Возможно, внутри черной дыры перестают действовать фундаментальные физические законы сохранения материи…
На что годна черная дыра? Пока все рассуждения на эту тему чисто гипотетические. Тем не менее ученые уже сегодня принимаются размышлять о том, можно ли использовать во благо человечества сии гравитационные колоссы? Свои идеи они выверяют в точном соответствии с известными нам законами природы, хотя по части фантастичности их рассуждения вряд ли уступают иным литературным творениям.
Черные дыры поглощают любые объекты. Они пожирают все. Вот и прекрасно! Туда можно сбрасывать любые, самые вредные отходы военного и промышленного производства. Никакой утечки не будет. Черная дыра не прохудится никогда, все переработает. Вот она, практическая польза от «прорехи в пространстве».
Далее, черная дыра может стать мощнейшим источником энергии. Ведь около 20 процентов энергии вращающейся черной дыры накапливается в ее эргосфере, а это во многие тысячи раз больше, чем способно выработать Солнце за все время своего существования.
Эргосфера – это экваториальная область, лежащая вне «горизонта событий». Когда гравитационная ловушка вращается, она увлекает за собой эргосферу. Любые объекты, проносящиеся сквозь эту область, подпитываются энергией вращения черной дыры и неимоверно ускоряются.
Когда цивилизация достигла бы высочайшего тех
нического уровня развития, она могла бы использовать этот эффект. Эргосфера какой-нибудь черной дыры служила бы этим «продвинутым» технократам неиссякаемым источником энергии. С ее помощью, например, можно было бы разгонять космические корабли. Или действовать по такой схеме: запускать какой-нибудь объект в эргосферу, а потом – когда он, естественно, резко ускорится – преобразовывать его кинетическую энергию в нечто полезное.
Впрочем, гравитацию можно использовать и во вред человечеству – для создания разрушительного оружия. Если удастся, скажем, огородить черную дыру, словно забором, сплошной зеркальной поверхностью, то можно будет смастерить гравитационную бомбу. Для этого надо проделать отверстие в нашем полом зеркальном шаре, а потом чем-нибудь посветить в это отверстие – карманного фонарика будет достаточно, чтобы привести в действие адский механизм. После этого отверстие следует наглухо заделать и улепетывать со сверхсветовой скоростью! Механизм уже включился…
Блуждая внутри полого зеркала, луч света будет непрерывно отражаться от его стенок. Всякий раз, когда луч минует эргосферу, его энергия будет резко возрастать. Постепенно давление внутри шара увеличится до громадной величины. Наконец, шар лопнет, молниеносно распространяя излучение. Взрыв атомной бомбы по сравнению с этой катастрофойсущий пустяк.
Впрочем, для утешения добавим: чтобы создать гравитационную бомбу, нужно пойти на неимоверные технические затраты, поэтому вряд ли этот ужасный сценарий будет когда-либо осуществлен на практике.
Антиматерия в черных дырах?! И наконец, есть еще одна польза от этой «прорехи». Теория, созданная несколькими поколениями физиков – так называемая стандартная модель, – на первый взгляд устанавливает равноправие между материей и антиматерией; частиц и античастиц во Вселенной должно быть поровну. Однако, как заметил еще в 60-е годы нашего века академик Б. П. Константинов, поиски антиматерии в окружающем мире ни к чему не привели. Лишь в наши дни исследователи научились синтезировать антиматерию в микроскопических количествах – буквально считанные атомы.
И вот теперь, похоже, кладовая антиматерии найдена в нашей Галактике.
Специалисты давно подозревали, что неподалеку от центра Млечного Пути имеется громадная черная дыра. Около года назад американские астрономы действительно обнаружили некий фонтанообразный выброс в предсказанном районе, на расстоянии каких-нибудь 30 тыс. световых лет от нас и 3 тыс. световых лет от оси самой Галактики.
Предполагают, что именно там под действием чудовищной гравитации и происходит превращение материи в антиматерию. И если обычная материя поглощается дырой, то взамен она выбрасывает в окружающее пространство антиматерию.
Пока, конечно, это не более чем гипотеза. Ведь никому еще не удалось разглядеть толком даже саму черную дыру – о ее наличии судят лишь по поведению окружающей ее материи. А гамма-излучение, наблюдающееся в указанном месте, может в принципе возникнуть не только в результате аннигиляции,-но и при других природных процессах.
Тем не менее открытый протуберанец гамма-лучей
в центре Галактики – лучшее на сегодняшний день подтверждение гипотезы о существовании там черной дыры.
А чтобы разобраться с античастицами, американские исследователи весной 1998 года вывели в космос детектор для их регистрации. По своей чувствительности этот прибор в 10 тыс. раз превышает характеристики аналогичных систем прошлого поколения. После испытаний подобные детекторы будут постоянно функционировать на международной орбитальной станции «Альфа». Глядишь, с их помощью действительно удастся обнаружить и сами черные дыры, и антиматерию в них.
ПРОИСШЕСТВИЯ В МИРЕ ЗВЕЗД
«Галактический каннибализм!» – кричит заголовок в газете. Читаю: «Оптические и инфракрасные камеры орбитального телескопа «Хаббл» сфотографировали столкновение двух звездных скоплений, находящихся за 10 млн световых лет от Солнечной системы. Одна из сталкивающихся галактик содержит в середине исполинскую черную дыру с массой порядка миллиарда Солнц. Эта дыра активно поглощает вещество надвигающейся галактики. Астрофизики назвали замеченное явление галактическим каннибализмом».
Уф, можно перевести дух! Оказывается, все это довольно далеко от нас, а стало быть, и не так уж страшно. Но заметка меня, что называется, зацепила. Вот так, в одном абзаце, оказывается, можно информировать о сути проблем, занимающих ныне астрофизиков планеты. Ну а если подробнее? Дальнейшие «раскопки» показали, что мы с вами, похоже, живем в интереснейшее время. Вокруг нас все время что-то
происходит. И не только в обывательском, но и планетарном, даже галактическом масштабе… Судите сами.
Галактика погружается в пучину. Наше светило и вся Солнечная система долгое время спокойно проплывали через один из самых безопасных районов нашей Галактики – Млечный Путь. Здесь не было каких-либо скоплений звездной материи и турбулентности, характерной для многих других космических регионов. Однако столь спокойной жизни, похоже, приходит конец.
Новые мощные телескопы и другая астрономическая техника позволили астрофизикам исследовать непосредственное галактическое окружение Солнечной системы. И надо сказать, что оно их не обрадовало. Если до недавнего времени в нашем ближайшем окружении не было ни межзвездного газа, ни пыли, то теперь положение меняется к худшему.
Астрофизики Чикагского университета, к примеру, обнаружили, что Солнечная система движется в направлении облака межзвездной материи, в 1 млн раз более плотной, чем окружающая нас сейчас космическая среда, в которой содержится меньше одного атома водорода на кубический сантиметр.
Столкновение с облаком межзвездной пыли и газа грозит резко ухудшить свойства земной атмосферы и, как следствие, земной климат. Усиленная бомбардировка атмосферы межзвездными частицами, видимо, приведет к усилению космической радиации. А это, в свою очередь, даст изменения конфигурации земного магнитного поля и химического состава атмосферы… Говоря проще, дело может обернуться сильным дохолоданием.
В докладе, только что представленном на ежегод
ном съезде Американского астрономического общества, доктор Присцилла Фриш из Чикагского университета заявила, что, по ее данным, Солнце уже начало входить в относительно разреженное межзвездное облако.
Облако это, возможно, образовалось в результате взрыва стареющих звезд, стряхивающих с себя верхние слои своей атмосферы в мировое пространство. А может, их происхождение связано с другими, пока неизвестными нам механизмами. В общем, о многом приходится еще просто догадываться.
«Сильно разреженное облако пока не дает представление о тех неприятностях, которые ждут нас в будущем», – предупреждает Присцилла Фриш. По ее мнению, пока мы зацепили лишь край шарообразного пузыря, возникшего в регионе Скорпиус Центаврус и быстро распространяющегося в сторону Солнечной системы. Так что дальше будет еще хуже. И нам остается одно лишь утешение – основные события этой драмы наступят хоть и вскоре по космическим масштабам, но для нас через весьма ощутимый срок – 20-50 тыс. лет.
Скандалы в космосе. Четверть века тому назад страны – обладатели ядерных технологий принялись было обвинять друг друга в преступной небрежности или даже утаивании новых испытаний ядерного оружия. Однако со временем все объяснилось: источник таинственного излучения находится далеко в космосе. Недавно ученым удалось установить и где именно.
Как оказалось, гамма-излучение является довольно распространенным в окружающем нас космическом пространстве. Оно возникает в результате мощных вспышек энергии во Вселенной. Спутники-шпионы, следящие за возможными испытаниями ядерно
го оружия, отмечают подобные источники излучения в разных участках небосвода.
Сотрудник Кембриджского института астрономии доктор Инвер Тамер поясняет: первые такие вспышки были замечены еще в 1973 году. Однако долгое время попытки связать их с каким-нибудь видимым небесным телом заканчивались неудачей из-за того, что продолжительность вспышек была слишком короткой, чтобы можно было надежно засечь их источник.
Однако ныне на орбите появились спутники нового поколения, один из которых и смог обнаружить источник гамма-лучей. Так 28 февраля 1997 года была выявлена одна из исходных точек. И когда астрономы нацелили в ту же сторону оптические телескопы, то увидели в данном месте слабо светящий объект. Интенсивность свечения его вскоре уменьшилась, а затем и вообще исчезла.
Судя по всему, данный объект находился за пределами нашей Галактики, где-то на окраине Вселенной. Возможно, это нейтронная звезда столкнулась с каким-то иным небесным телом, вызвав колоссальный взрыв, рентгеновское эхо которого долетело и до нашей планеты. Впрочем, такие столкновения во Вселенной весьма маловероятны, полагают многие астрономы. Они предполагают, что в данном случае мы просто наблюдаем сцену из «семейной жизни» двойных звезд, не могущих поладить друг с другом.
Что именно там происходит, астрономы попытаются выяснить при первом же удобном случае – как только им удастся засечь еще несколько подобных же источников гамма-излучения.
Звезда, рожденная звездой… Известно, что звезды образуются из скоплений звездной пыли и газов – в основном водорода и гелия. В торричеллиевой пусто
те космоса малейший комок молекул начинает притягивать к себе другие молекулы. Возникает молекулярное облачко. Затем оно уплотняется и укрупняется, причем процесс зачастую приобретает лавинообразный характер; примерно так увеличивается снежный ком. И вот уже готов огромный, чудовищный по плотности плазменный шар, внутренность которого разогревается в результате сжатия до 12-15 млн градусов. На небосклоне зажигается новая звезда.
Таков обычный сценарий. Однако, как выяснилось совсем недавно, он не единственный. Орбитальный телескоп «Хаббл» продемонстрировал и другой вариант – рождение звезды от звезды.
Снимок, полученный с орбиты, показывает громадную звезду в созвездии Единорога, окруженную шестью маленькими звездочками, подобно тому как планеты бывают окружены спутниками.
Фотография, правда, не переворачивает представления о космологии с ног на голову; высказывания о подобной технологии зарождения звезд звучали и ранее. Однако снимок, сделанный в инфракрасных лучах, впервые позволил увидеть этот процесс воочию.
«Конечно, туг много неожиданного, – говорят астрономы. – Обычно звезды разнесены друг от друга на громадные расстояния во многие световые годы. Бывают, конечно, двойные и кратные звезды, обращающиеся вокруг общего центра масс. Но равновесие сил в таких системах большая редкость, чреватая катастрофами. Звезды в таких системах кружат друг подле друга, как воины перед схваткой, и могут в итоге слиться, поглотить друг друга. А чтобы звезда рождала себе подобных – такое мы вообще видим впервые».
В данном случае новорожденные звезды отстоят от материнской всего на 0,04-0,05 светового года. При
чем никакого желания поглотить их она не выказывает. Напротив, полагают ученые, эти звездочки образовались как раз потому, что материнское небесное тело, обладая переизбытком массы (оно в 1 тыс. раз превосходит по массе наше Солнце), стало сбрасывать ее в окружающее пространство в виде огромных протуберанцев. Некоторые из них отрывались и становились самостоятельными небесными телами.
«Живородящая» звезда в созвездии Единорога отстоит от нас на 2500 световых лет. Это, в сущности, не так уж далеко, если иметь в виду, что только наша Галактика имеет в поперечнике около 100 тыс. световых лет. Раньше звезду и ее окружение не удалось разглядеть потому, что ее заслоняет от нас газовая туманность, из которой рано или поздно тоже должны образоваться новые звезды. Поэтому только в инфракрасных лучах удалось разглядеть, что же происходит там дальше, за туманной завесой.
Обнаружен край Вселенной? Открытия, сделанные тем же «Хабблом» в последние годы, могут удивить кого угодно. Более 40 млрд галактик – вот сколько новых небесных объектов сразу открыл он только в январе 1996 года. Правда, это не конкретные галактики, обнаруженные в определенном месте, а новая оценка размеров Вселенной. Она была произведена после того, как орбитальный телескоп заглянул в глубь пространства и времени, запечатлев на снимках те окраины Вселенной, куда еще никогда не проникал человеческий взор.
До последнего времени считалось, что всего во Вселенной порядка 10 млрд галактик. Теперь же эта цифра увеличена вчетверо. Сколько же тогда всего на свете звезд, если только в нашем Млечном Пути, как уже говорилось, их около 250 млрд?
Увеличить количество небесных объектов помогла новая техника. Например, недавно для наблюдений астрономы выбрали один из секторов небосводаоколо ручки «ковша» Большой Медведицы. Несмотря на то что сектор был взят крошечный – '/25 градуса (такой угловой размер имеет песчинка, лежащая на ладони вытянутой руки) – и никакими особыми звездами не примечательный, внимательный взор позволил за 12 суток – с 18 до 29 декабря 1995 годаразличить здесь тысячи галактик, прежде неизвестных ученым.
У одних наблюдалась привычная форма спирали или эллипса, другие оказались вытянутыми в линию, третьи вообще образовали причудливые фигуры, которым и названия не подберешь. По мнению астрономов, эти последние, по-видимому, не вышли из «детского сада» – стадии протогалактик. Примерно так же 10 млрд лет тому назад должен был выглядеть и наш Млечный Путь.
Таким образом, с помощью современной техники астрономам удалось разглядеть объекты, в 4 млрд раз более тусклые, чем может различить на небе невооруженный глаз. Ну а поскольку в астрономии наблюдается четкая зависимость между пространством и временем, то получается: «Хаббл» увидел Вселенную такой, какой она была «на заре туманной юности», раз в 20 ближе к моменту ее рождения, чем к сегодняшним дням.
Молекулы в космосе
Современная техника также позволяет рассмотреть в космосе не только огромные объекты, но и самые маленькие. Речь в данном случае идет о молекулах и атомах.
Если раздуть «электронное облако»… В начале века знаменитый датский ученый Нильс Бор предположил, что атом по своему внешнему виду несколько похож на воздушный шарик. Оболочку его составляет «электронное облако» – электроны, вращающиеся по своим орбитам вокруг компактного ядра, слепленного из протонов и электронов.
Позднее ученые усовершенствовали эту модель, разобрались во многих тонкостях процессов микромира. И стало понятно, что «электронное облако» тоже можно «раздуть». Достаточно добавить электрону дополнительную энергию, и он перейдет на более высокую орбиту. А значит, атом увеличится в объеме.
В обычных, земных условиях «раздутое» состояние не может быть устойчивым. Соседние атомы, находящиеся в той же кристаллической решетке, помешают «электронному шару» раздуваться до бесконечности. Он вскоре потеряет излишнюю энергию, отдав ее в пространство в виде электромагнитного излучения. Электрон при этом перейдет на более низкую орбиту, и атом снова приобретет нормальные размеры.
Были выяснены и пределы увеличения. По теории выходило, что число уровней орбиты, на которых может находиться возбужденный электрон, не превышает десятка. Но это опять-таки в земных условиях, где атомов в кубическом сантиметре пространства обычно больше, чем пассажиров в переполненном трамвае. А если заглянуть в бездонные глубины космоса? Там ведь могут отыскаться участки, где количество атомов в том же объеме измеряется единицами. А значит, есть и принципиальная возможность расти, «раздуваться» чуть ли не беспредельно: соседи-тому не мешают.
Теоретики – и в их числе известный астрофизик
Н. С. Кардашев – в свое время указывали, где можно наблюдать скопления таких атомов-гигантов – в разреженных межзвездных, даже межгалактических облаках, состоящих из ионов водорода и гелия.
Поиски в облаках. Облака эти тоже не бог какая новость для науки. Уже около 80 лет астрономы знают, что космическое пространство между звездами в нашей Галактике не является полностью пустым, а заполнено газом, содержащим небольшие гранулы пыли.
Хотя элементы, образующиеся в звездах, чаще всего существуют в виде отдельных атомов или инертных гранул, время от времени они образуют и молекулы. Причем некоторые из них настолько необычны, что об этом стоит поговорить подробно.
Но разговор наш может состояться лишь в том случае, если теория не вступит в противоречие с практикой. Или, говоря иначе, подобные атомы и молекулы-гиганты действительно можно обнаружить во Вселенной.
Однако звездолеты строить мы пока не научились. Как же тогда выяснить, в каком именно состоянии вещество в межгалактических облаках, какие размеры имеют составляющие его атомы и молекулы?
Ученые решили предпринять обходной маневрвеликанов стали искать по их следам. Мы уже говорили, что при переходе с орбиты на орбиту электроны в атомах либо получают энергию, либо отдают ее в виде излучения. А раз так, это можно обнаружить спектроскопическими методами. То есть по виду излучения, по длине его волны, исследователи, находясь на поверхности нашей планеты, могут судить, при переходе с какого на какой электронный уровень оно было получено.
Так говорила теория. Но на самом деле все выглядело вовсе не столь уж гладко даже на бумаге. Те же теоретические расчеты показывали: атомов с электронами на высших уровнях в природе очень мало. Кроме того, при большом удалении от ядра интенсивность излучения электрона резко падает. Да и само излучение приходится на такие диапазоны, где много помех как природного (все звезды имеют свои «радиоголоса»), так и искусственного, земного происхождения (на тех же длинах волн работают многие промышленные установки и радиостанции). Да вдобавок еще и эффект Доплера мешает.
О последнем, пожалуй, стоит сказать пару слов особо – это еще пригодится нам в дальнейшем.
Дело в том, что атомы в межзвездном пространстве, конечно, не стоят на месте, а беспрерывно движутся, причем с большими скоростями. Такие колебания, метания вокруг некоего центра свойственны всем атомам, нагретым выше температуры асболютного нуля (-273,6 ёС). А физики давно заметили, что частота излучения меняется в зависимости от того, в каком направлении – от нас или к нам –движется тело. Вы и сами могли в том убедиться: гудок приближающейся электрички звучит иначе, чем удаляющейся…
А поскольку атомы движутся не по расписанию, как электрички, а хаотично, излученные ими спектры накладываются друг на друга, размываются, становятся весьма трудно различимыми. Так что когда в 1962 году американские исследователи провели серию наблюдений с помощью радиотелескопа, то вынуждены были в конце концов отступить. «Тут нужна специ альная аппаратура уникальной чувствительности»,заключили они.
За дело взялись наши специалисты. И вскоре в Физическом институте им. П. Н. Лебедева была создана радиоустановка с 27-метровой антенной. В апреле 1964 года с ее помощью в районе туманности Омега была наконец обнаружена радиолиния возбужденного водорода. Она соответствовала переходу электрона с 91-го уровня на 90-й, то есть атом превосходил почти на порядок те, что имеются на Земле. Причем почти одновременно с москвичами астрономы Пулковской обсерватории отыскали в просторах Вселенной еще большие атомы.
Сообщение об открытии вызвало бурю в научном мире. Разработанные нашими исследователями методы поиска атомов-гигантов были приняты на вооружение всеми обсерваториями мира. И результаты не замедлили сказаться.
Есть находка! Например, по предложению С. Я. Брауде в Харькове были развернуты исследования, целью которых стало обнаружение атомов, для которых количество разреженных атомных уровней было бы не 10, как на Земле, а 600.
Теоретики подсчитали, что уловить слабое излучение столь «раздутых» атомов, находящихся от нас на многие десятки тысяч световых лет, способна лишь антенна площадью в несколько квадратных километров! Построить такую систему уже непростая инженерная задача. Да ведь еще надо предусмотреть, чтобы часть ее передвигалась: именно таким образом производится перенацеливание антенны на тот или иной участок неба.
И все-таки задача была решена; неподалеку от Харькова выросло необычное Т-образное сооруже
ние, занимающее целое поле – 1800x900 м. Это и был уникальный радиотелескоп УТР-2.
С его помощью в 1978 году астрофизикам удалось обнаружить первые следы атомов, электронные оболочки которых имели 640 уровней! Затем отыскали и еще большие гиганты с 750 уровнями. Если привести эти данные к обычным метрическим мерам, то выходит, что такие атомы должны иметь диаметр около 0,1 мм. От обычных они отличаются как Садовое кольцо от горошины! Если бы мы были способны различать электронные облака, то могли бы в принципе увидеть их даже невооруженным глазом.
Следы жизни. Однако обнаружение атомов, пусть и атомов-великанов, являлось вовсе не самоцелью исследований. По мнению ученых, такие атомы, а уж тем более состоящие из них молекулы, должны обладать на редкость необычными свойствами. Какими именно?
Чтобы понять это, исследователи по спектрограммам прежде всего постарались разобраться, какие именно молекулы могут образоваться. И вот тут их ждал приятный сюрприз. Оказалось, что наряду с водородом и гелием в облаках, хотя редко (1 атом на 100 атомов водорода), встречаются и ядра более тяжелых атомов и молекул. Астрономам удалось обнаружить ионизированные молекулы, а также их фрагменты-радикалы, содержащие в себе кислород, азот, серу, кремний, хлор и фосфор.
Более того, исследование инфракрасных спектров сверхновых звезд, из которых и выбрасывается основная часть материи, составляющая потом межгалактические облака, навело астрономов на мысль, что межзвездная среда может содержать молекулы с кольцами из атомов углерода, например гексанбензонал
(СзШп) и нафталин (СюНз). To есть, говоря попросту, там содержатся сложные органические молекулы, могущие послужить основой для развития органических форм жизни!
А это, в свою очередь, заставило вновь вспомнить о гипотезе зарождения жизни в космосе, которую еще в конце прошлого века выдвинул известный шведский ученый Сванте Аррениус. Он высказал предположение, что споры микроорганизмов рассеяны во всей Вселенной и они являются такой же ее неотъемлемой частью, как звезды, планеты, кометы и другие небесные тела, а также межзвездные пыль и газ.
Правда, он не смог объяснить, как эти споры образовались и как попали на Землю. Теперь стало ясно: их образуют межгалактические облака. Что же касается средств доставки, тут самое время, кажется, вспомнить о «небесных камнях» – тех самых метеоритах, в существование которых 300 лет не верила Парижская академия. А между тем среди небесных посланцев встречаются и не совсем обычные.
«Семена» со звезд. В 60-е годы нашего столетия американский исследователь Дж. Оро из Хьюстонского университета высказал предположение, что на поверхности некоторых «небесных камней» можно найти органические соединения.
Поначалу на эту гипотезу никто не обратил внимания, пока она не была подтверждена экспериментально. На поверхности углистых хондиритов, составляющих около 5 процентов падающих на Землю метеоритов, были обнаружены органические вещества – аминокислоты, спирты и другие соединения.
Сотрудники НАСА К. Занле и Д. Гриспун попробовали выяснить, каким образом органические веще
ства, бывшие на поверхности тех же комет или метеоритов, сохранялись при воздействии на них высоких температур, возникавших при входе небесного посланца в плотные слои атмосферы.
Во-первых, перегрева можно не опасаться, если «посылка» была покрыта толстым слоем льда, под которым в законсервированном состоянии и находились органические вещества. Во-вторых, они могли уцелеть даже при прямом соударении небесного тела с поверхностью нашей довольно-таки твердой планеты примерно так же, как спасаются пилоты во время аварии самолета. То есть поток воздуха мог срывать эти вещества с поверхности «небесного камня» раньше соударения. Вследствие своих малых размеров эти соединения потом вполне могли плавно парашютировать на поверхность почвы. И, найдя для себя благоприятные условия, пускаться в рост.
Именно так, по мнению англичанина Ф. Хойла и индуса Ч. Викрамисингха, попадают на нашу планету возбудители различных заболеваний. Вот откуда оказываются на нашей Земле все новые и новые, невиданные ранее штаммы вирусов.
Более того, аналогичным образом могли попасть на нашу планету и те зародыши, некогда совершенно безжизненные, из которых потом развились все известные нам формы жизни.
Так полагает всемирно известный ученый, лауреат Нобелевской премии Ф. Крик. Тот самый, который когда-то расшифровал генетический код, указав, что ДНК имеет форму двойной спирали. В своей статье «Семена со звезд» он развивает такую гипотезу.
Некий разум рассылает по всей Вселенной «"посылки» с органическими веществами, которые, попав в надлежащие условия, дают начало новой жизни.
«Самыми подходящими носителями для этого,указывает Крик, – оказались бы бактерии. Их размеры очень малы, поэтому их можно рассеивать в больших количествах. Бактерии остаются жизнеспособными при очень низких температурах, значит, имеют наибольший шанс сохраниться и размножиться в «бульоне» первичного океана. И видимо, не случайно самые древние ископаемые организмы, которые мы обнаружили до сих пор, принадлежат именно к этой разновидности».
Вот таким образом выясняется, что «посылки» из космоса несут нам не только напасти; некогда они, возможно, занесли на нашу планету самое жизнь.
Новые исследования непосредственного галактического окружения Солнца помогут ученым лучше понять условия, которые благоприятствовали возникновению жизни на Земле. А это позволит уточнить границы распространения жизни в других звездных системах, поможет понять, где искать собратьев по разуму.
По мнению многих биологов, занимающихся проблемами возникновения жизни в планетных системах, вполне возможно, что в зарождении ее какую-то роль играет и окружение планетной системы межпланетным газом. Так, звезды, в своем движении пересекающие спиральные рукава галактик или густые клубы межзвездного газа, по мнению ученых, вряд ли могут иметь планеты со стабильными климатическими условиями. Стало быть, и возникновение жизни на них маловероятно. Зато в спокойных областях галактики, где катаклизмы маловероятны, вполне могут существовать не только планеты, подобные нашей Земле, но и жизнь на них, занесенная из космоса.
…Вот к каким далеко идущим выводам способно привести, казалось бы, сугубо научное открытиеобнаружение в межгалактических облаках атомов и молекул-гигантов.
ЧТО СЛЫШНО?
В космосе можно очень многое увидеть. Но еще больше, как ни странно, услышать…
Кок «запрягают» телескопы
Кто шумит? Радисты еще в начале нашего века обнаружили, что время от времени в их передачи вмешиваются некие посторонние сигналы, порой такой мощности, что напрочь забивают передатчик; из приемника невозможно услышать что-либо, кроме хрипов и шумов. Разобраться, кто хулиганит, в 1931 году поручили молодому американскому инженеру Карлу Янскому.
Заинтригованный Янский соорудил остронаправленную антенну и, поворачивая ее, вскоре понял, что в поисках «радиохулиганов» попал, что называется, пальцем в небо. В самом буквальном смысле – источник загадочных радиосигналов находился у него над головой. Им оказалось… Солнце. Ну а ночью подобные же сигналы исходили из протяженной области звездного неба, визуально совпадавшей с Млечным Путем.
Так экспериментально была открыта новая область астрономии, изучающая не оптическую, но радиочасть электромагнитного спектра.
В 1946 году исследователи обнаружили первый отдельный радиоисточник в созвездии Лебедя, а еще два года спустя – в созвездиях Девы и Центавра. Га
зеты запестрели заголовками: «Кто сигналит из иной галактики?», «Собратья по разуму шлют привет!» и даже: «Принята телеграмма из космоса. О ее содержании читайте в следующем номере…» На самом же деле, как вскоре выяснили ученые, эти радиоисточники имеют природное происхождение. Причем излучают как целые галактики, так и отдельные небесные тела. Скажем, квазарами в 60-х годах нашего века стали называть компактные источники космического радиоизлучения, наблюдаемые через обычные оптические телескопы в виде слабых голубых звездочек. В 1963 году американскому астроному М. Шмидту удалось расшифровать оптический спектр квазара ЗС 273, определив таким образом расстояние до него. Оно оказалось в 1300 раз больше дистанции до ближайшей к нам галактики – туманности Андромеды.
«Маяки» в космосе. В 1968 году английскими астрономами были обнаружены и первые пульсары. Наученные предыдущим опытом исследователи не стали вот так сразу приписывать им искусственное происхождение, хотя на сей раз, казалось, на то имелись все основания. Дело в том, что пульсары не зря получили свое название: радиоизлучение от них имеет тенденцию периодически меняться как по частоте, так и по интенсивности сигнала. Словом, налицо признаки вроде бы искусственной модуляции сигнала.
Тем не менее и этому феномену со временем было найдено вполне естественное объяснение. Ныне многие исследователи полагают, что звезда-пульсар быстро вращается вокруг собственной оси, а на ее поверхности есть некая область, испускающая излучение. Оно выбрасывается в пространство узким пуч
ком и при вращении пульсара то попадает на поверхность нашей планеты, то уходит с нее. Вот и получается некое подобие импульсов…
Разочаровавшись в пульсарах, ученые стали искать во Вселенной другие «маяки». Сегодня на их роль претендуют цефеиды – небесные тела, которые, по словам одного из исследователей, «пульсируют, словно сердце». Причем каждое такое «сердце» раз в 50 больше нашего Солнца и в 100 раз массивней его…
Название «цефеиды» происходит от звезды Дельта Цефея – одной из наиболее типичных для данного класса небесных тел. Изменения интенсивности ее излучения носят правильный характер – они ритмично повторяются через каждые 5 суток и 8 часов.
«Уши» Вселенной. Радиоастрономия изменила даже сущность труда астронома. Она не требует безоблачного небосвода, неподвижного воздуха, упорного бдения по ночам. Нынче дело исследователя дать задание для подготовки радиотелескопа к работе и указать, в каком виде – на бумаге, магнитной ленте или в виде фотограмм – он хотел бы получить результаты. За остальным проследит автоматика.
Причем многие данные невозможно было бы получить при помощи оптической астрономии. Судите сами: в сантиметровом радиодиапазоне пространственное разрешение лучших современных радиотелескопов составляет порядка 0,0004 угловой секундыэто как минимум на порядок лучше данных, получаемых в диапазоне видимого света.
И антенна современного радиотелескопа совсем не похожа на ту маленькую, переносную, с которой начинал работать Янский. Обычно это гигантская чаша диаметром несколько десятков, а то и сотен метров. А когда мне довелось побывать на одном из
лучших радиотелескопов современностиРАТАН-600, то первое впечатление было, что ты пришел на стадион. Такой же ровный зеленый газон, окаймленный по краям… Только не трибунами, а своеобразным «забором» из 895 плотно пригнанных друг к другу металлических щитов-экранов. Щиты эти, расположенные по кругу диаметром 600 м, и представляют собой круговое зеркало телескопа. Все вместе или по частям щиты могут передвигатьсятаким образом осуществляется наводка на те или иные объекты на небосводе.
Пойманное зеркалом-антенной радиоизлучение передается на вторичные зеркала, находящиеся внутри круга радиотелескопа. Эти зеркала вместе с кабинами, в которых расположена регистрирующая аппаратура, передвигаются по рельсовым путям, словно обычные трамваи. В центре радиотелескопного поля даже есть локомотивный круг, словно в настоящем депо.
Радиоастрономический телескоп Академии наук – именно так расшифровывается сокращение РАТАН – был сдан в эксплуатацию в 1977 году, и за два десятилетия с его помощью было сделано немало открытий. В частности, именно здесь, в окрестностях станицы Зеленчукской на Кавказе, где расположен уникальный инструмент, впервые услышали «радиоголоса» двух спутников Юпитера – Ио и Европы. Причем, по свидетельству члена-корреспондента РАН Ю. Н. Парийского, излучение Ио интересно тем, что не имеет аналогов в Солнечной системе. Ученые даже иногда шутят, что это подают голос юпитерианцы…
С помощью радиотелескопа был исследован также температурный градиент Луны. То есть, говоря
проще, установлено распределение температур по мере погружения в недра естественного спутника нашей планеты. Проведено также комплексное исследование гигантского пылевого облака вблизи центра галактики Стрелец В2, построены кинематическая и эволюционные модели этого небесного объекта…
За прошедшие годы радиотелескоп неоднократно модернизировался. Экранирующая сетка и малые алюминиевые экраны, поставленные в щелях между элементами, усовершенствованный первичный излучатель позволили в значительной степени обособиться, как говорят специалисты, отстроиться от «наводок» промышленных шумов, а использование криогенных температур для работы радиометра позволило еще больше повысить чувствительность измерительного тракта. Введение же в строй автоматизированного комплекса, обеспечивающего точное управление системами РАТАНа, позволило использовать уникальный инструмент и в режиме радиоинтерферометрии.
Последнее, видимо, требует особого пояснения.
Телескопы «в упряжке». Как и в обычном, оптическом телескопе, чувствительность радиотелескопа во многом зависит от размеров его зеркала-антенны. Однако увеличивать беспредельно размеры антенны не удается. Стоимость такого сооружения, его вес увеличиваются в кубической зависимости от линейных размеров. Это приводит к тому, что в настоящее время нерентабельно увеличивать размеры антенны более 1 км.
Невозможно также и абсолютно уничтожить^ подавить все шумы и паразитные помехи.
Таким образом, как будто наметился предел на
пути совершенствования астрономических инструментов. И вот в поисках выхода специалисты решили использовать мощь нескольких инструментов для единой цели. Образно говоря, не столь давно, например, радиоастрономам нашей страны, ФРГ, США, Швеции и Австралии удалось собрать установку, антенна которой была диаметром… в земной шар!
Вся хитрость – в оригинальном научном подходе, который теперь используют специалисты. Представьте себе, что, скажем, у нас на Кавказе и где-то в Калифорнии два радиотелескопа нацеливаются на один и тот же объект на небосводе. На обоих телескопах принятые сигналы записываются на магнитную ленту вместе с отметками точного времени, для этого используются атомные часы.
Записанная информация переправляется в вычислительный центр, где компьютеры и сводят ее воедино, создавая обобщенную картину. Понятное дело, что изображение тем подробнее, чем больше радиотелескопов использовано для обследования данного объекта.
В особенности удобны такие «упряжки» для обнаружения и исследования источников со сложной пространственной структурой – например, зарождающихся планетных систем.
Наблюдения за ними ведут так. Во многих областях на небе видны гигантские газопылевые облака. Масса их – от 100 до 1000 масс Солнца. Доказано, что облака эти находятся зачастую в состоянии быстрого хаотического движения, причем температура внутри может колебаться от нескольких десятков до 1000 градусов по шкале Кельвина. Такая структура весьма неустойчива и может сжиматься под действием собственной тяжести или каких-то внешних при
чин – например, вспышки сверхновой звезды. При этом образуются первичные сгущения, которые затем, словно снежные комья, начинают собирать на себя все большую дополнительную массу. Облако распадается на несколько частей, каждое из которых продолжает существовать уже самостоятельно. Постепенно из них образуются отдельные звезды со своими планетными системами.
Такова общая схема, обрисованная теоретиками на основании известных законов физики. Однако в природе длительное время никто ничего подобного не наблюдал. Лишь с появлением радиотелескопов, работающих в общей упряжке – радиоинтерферометров, – удалось пронаблюдать на практике многие этапы перестройки туманности W52. «По-видимому, радиоинтерферометру удалось нащупать отдельные протозвезды, а может, даже планетные системы, подобные Солнечной, в разгаре их строительства»,полагают астрономы.
На старте – мегателескопы. Оглушая зевак, трехступенчатая ракета М-5 свечой взмыла в небо над южнояпонским островом Кюсю. Так 12 февраля 1997 года был выведен на эллипсоидную орбиту еще один необычный радиотелескоп – прибор, способный изменить наши представления о Вселенной. Ведь в глубины космоса он заглядывает дальше, чем любой другой аппарат.
Как же удалось создать «телескоп всех времен и народов»? Помог тот же трюк под названием «интерферометрия». Основной частью прибора стало антенное зеркало диаметром 8,4 м, изготовленное из кевларовых волокон. Его-то и доставили на околоземную орбиту. Зеркало это связано с двумя десятками других телескопов, раскиданных по всему свету. Все
они одновременно нацеливаются на один и тот же объект и принимают из космоса одинаковые сигналы.
«На центральной станции все эти радиоволновые сигналы накладываются друг на друга, и тут возникает такое явление, как интерференция, – поясняет профессор Оскар фон дер Люэ из Фрайбурга, ФРГ.Попробуйте бросить два камня в воду – от них разойдутся волны. Когда встречаются волны с одинаковой фазой колебаний, их амплитуда увеличиваетсякартина становится отчетливее. В нашем случае чем дальше друг от друга расположатся отдельные телескопы, тем четче получится картинка. Особую роль играет упомянутое нами антенное зеркало, что оказалось на орбите Земли. Именно оно обеспечило невероятную разрешающую способность. Если бы мы захотели получить ту же картинку с помощью обычного телескопа, нам пришлось бы соорудить зеркало диаметром 20 000 км! Конечно, сей строительный подвиг невозможен».
«Первый космический интерферометр именуется VSOP – «Very Long Baseline Interferometry Space Observation Programme». Теперь мы увидим вещи, которые вообще не заметить с Земли», – прокомментировал это событие Антон Цензус, астроном из Национальной американской радиоастрономической обсерватории, штат Виргиния. Отметим еще одну важную особенность системы: все телескопы, составляющие ее, постоянно перемещаются относительно изучаемого объекта (например, источника радиоизлучения): непрерывно движутся радиотелескопы, расположенные на Земле, поскольку планета наша вращается вокруг собственной оси; движется и инструмент, выведенный японцами на орбиту. Таким образом, прибо
ры все время вглядываются в один и тот же объект с разных точек наблюдения, поэтому появляется возможность получать синтезированное изображение высокого качества, дающее представление о пространственной форме объекта наблюдения.
Особенно перспективна эта тактика при исследовании черных дыр. Еще в 1995 году крупнейший в то время интерферометр – он представлял собой сеть радиотелескопов, охватывавшую всю территорию планеты, – добыл самое поразительное на сегодняшний день свидетельство существования черной дыры. В центре галактики NGC4258, расположенной поблизости от Земли, удалось заметить вращающееся газовое кольцо. Его приводила в движение невероятная гравитационная сила – как будто поблизости находилось 36 млн Солнц.
Астрономы предполагают, что черные дыры, прячущиеся в квазарах, в тысячи раз массивнее описанного выше сгустка. О присутствии этих космических «пылесосов» можно догадаться по громадным лучам материи, которые они выбрасывают в космос на тысячи световых лет от себя, – по-видимому, причиной тут являются гравитационные эффекты.
«Разрешающая способность просто фантастическая; никакая другая астрономическая техника этого не достигнет», – уверяет доктор Вольфганг Райх, директор 100-метрового радиотелескопа в Эффельсберге под Бонном. Это крупнейшее в мире подвижное антенное зеркало также участвует в международном проекте. Сигналы, принимаемые новым мегателескопом, записываются на магнитную пленку, поэтому на работу системы никак не влияют расстояния ит значит, мы можем подключать все новые антенны. Сейчас российские ученые при поддержке НАСА работа
ют над проектом космического телескопа «Радиоастрон» – он будет кружить уже в 80 тыс. км от Земли. Подобный прибор – о нем давно уже мечтают астрономы – заметит раз в 10 больше, чем крупнейший наземный радиоинтерферометр.
У всех наземных радиотелескопов, как и у оптических приборов, есть один существенный недостаток: разглядеть отдаленные объекты им мешает земная атмосфера – она искажает и поглощает и без того слабое излучение. Потому-то, говорят ученые, надо размещать интерферометры в космосе. Сейчас руководители Европейского космического агентства ЕКА работают над проектом, который будет осуществлен еще до 2010 года. По сравнению с новым интерферометром – имя ему «Дарвин» – нынешний орбитальный телескоп «Хаббл» будет выглядеть подслеповатым старцем.
Итак, в космос взмоет целая эскадрилья телескопов – 6-метровых зеркал. Они расположатся на небольшом расстоянии – до 70 м – от центральной приемной станции. Эти приборы высмотрят самые крохотные объекты – в 1000 раз меньшие, чем способен увидеть телескоп Хаббла. «Отсюда, из космоса, мы впервые, может быть, разглядим планеты, обращающиеся вокруг отдаленных звезд. Возможно даже, обнаружим следы жизни на них», – говорит Робин Лоране из исследовательского центра ЕКА в Нордвике, Нидерланды.
Только оттуда, из космоса, можно зафиксировать слабое инфракрасное излучение, исходящее от далеких планет. В видимой части спектра обнаружить их не удастся – слишком ярко пылает звезда, затмевая все окрестные объекты, – но вот в инфракрасном диапазоне можно заметить тепловые волны, истекающие от
планеты. «Космический интерферометр сумеет даже выполнить спектральный анализ ее света, – продолжает Лоране. – Тогда мы можем судить о том, какие химические элементы преобладают на этой планете».
Если, допустим, в этом спектре будет обнаружен озон, мы совершим очень важное открытие. Ведь наличие прослойки озона – одной из модификаций кислорода – говорит о том, что в атмосфере непременно присутствует и обычный кислород.
Впрочем, космическое «радиошоу» принесет ученым не только сенсационные открытия, но и целый ряд новых проблем. Так, по финансовым соображениям, выводить на околоземную орбиту лучше телескоп с небольшим диаметром зеркала. Далее, телескопы постоянно сносит в сторону солнечным ветром. Поэтому, чтобы «Дарвин» нормально работал, надо постоянно юстировать, т. е. регулировать, детекторы зеркала и приемную станцию. «Речь идет буквально о считанных долях миллиметра», – говорит Оскар фон дер Люэ. Однако технологию юстировки еще только предстоит разработать.
Параллельно ЕКА занимается и другим проектом. Этот космический интерферометр предназначен для измерения расстояний, разделяющих звезды. Благодаря скрупулезной статистике мы заново – и более точно – определим плотность и протяженность Вселенной. Быть может, проанализировав эти цифры, мы поймем, будет ли Вселенная расширяться бесконечно, или однажды она начнет сжиматься. А это, в свою очередь, один из важнейших вопросов космологии о судьбе Вселенной.
Одновременно с европейцами над проектами радиоинтерферометров нового поколения работают и за океаном, в НАСА. На 2004 год запланирована амери
канская «Space Interferometry Mission» («Космическая интероферометрическая миссия»). Система из семи связанных друг с другом телескопов также займется поиском планет у чужих солнц. Если опыт окажется удачным, в космос отправится «Planetfinder» («Планетоискатель») – прибор, специально разрабатываемый для этих целей.
Понятно, что эти эксперименты стоят очень дорого. Поэтому в НАСА подумывают, на чем можно сэкономить. Хорошо бы, например, заменить слишком дорогой телескоп Хаббла (диаметр зеркала – 2,4 м) аналогичным – но более дешевым и мощным – прибором. На изготовление первого космического инструмента ушло 1,5 млрд долларов. В ближайшие годы – вплоть до 2005 года, когда планируется отключить этот телескоп, – на его обслуживание придется выложить еще 2,1 млрд долларов. Причем сумма не включает затрат на полеты космического корабля, а ведь, если потребуется, придется еще запускать и «челноки», чтобы устранить какие-то неисправности.
Новый космический телескоп будет оборудован более мощным зеркалом (планируемый диаметр – 68 м). Обойдется его изготовление всего в 500 млн долларов; расходы на обслуживание составят каких-нибудь 400 млн в течение десятилетия. Весить аппарат будет в 5 раз меньше, чем его предшественник,всего 2,5 т. «Next Generation Space Telescope» – «космический телескоп следующего поколения» – можно доставить в космос с помощью непилотируемой ракеты, что дешевле, чем запускать космический «челнок».
«Хаббл-П» станет крупнейшим космическим телескопом, когда-либо обозревавшим просторы Вселенной. Он примется наблюдать в первую очередь за рождением молодых галактик на окраине мирозда
ния. Поскольку их свет доходит до нас лишь в виде слабого инфракрасного излучения, телескоп оборудован специальной инфракрасной камерой, охлажденной до –240 ёС. Чтобы защитить ее от жарких солнечных лучей, предусмотрен огромный экран размером в теннисный корт.
Если лунатик уронит карандаш… Впрочем, не только в космосе происходят сегодня знаменательные для астрономов события, и не только радиотелескопы переживают сегодня свое второе рождение.
«По-моему, космонавт что-то уронил», – скажет астроном, оторвавшись от своего инструмента, с помощью которого он только что рассматривал поверхность Луны. Возможно ли такое на самом деле? «Да, мы вполне сможем наблюдать за рассеянными инопланетянами в самом скором будущем, – полагает Джон Болдлин и его коллеги по обсерватории Кембриджского университета в Англии. – Дело в том, что наблюдательная астрономия вступает в новую эруоптические телескопы-интерферометры отныне будут успешно соперничать с радиотелескопами».
Недавно те же кембриджские астрономы опубликовали снимки двойной звезды Катеоль – одной из самых ярких в Северном полушарии. Она находится в созвездии Возничего на расстоянии 40 световых лет от Земли. «Двойняшек» разделяет между собой более 1,5 млн км – расстояние по земным меркам весьма значительное. Однако даже для космического телескопа «Хаббл» или для самого мощного на нашей планете Кек-телескопа на Гавайях это расстояние чересчур мало, чтобы небесный объект можно было наблюдать в виде двух небесных тел. А вот скромный кембриджский телескоп сделал это без труда, а ведь в
Англии нет даже приличного холма, на который можно было бы поставить телескоп.
Таким «чудом» английские астрономы обязаны опять-таки интерферометрии. Их телескоп называется КОАСТ – название составлено из первых букв английских слов, в переводе означающих «Кембриджский оптический щелевой синтезирующий телескоп». Состоит он, по существу, из трех телескопов, взаимосвязанных между собой в систему, где световая волна расщепляется на два луча; они потом накладываются друг на друга, и по их интерференционной картине ученые судят об особенностях испустившего их источника света.
Достижение кембриджских астрономов оказалось сенсацией даже для тех, кто работает непосредственно в этой узкой области практической астрономии. Однако Николас Эллиат из обсерватории Лоуэлл, принадлежащей военно-морскому флоту США, берет на себя смелость утверждать, что их новый оптический интерферометр, вступающий в строй в конце этого года, по качеству изображения превзойдет кембриджский КОАСТ.
«Оптическая интерферометрия сулит невиданный квантовый скачок, – говорит Эллиат. – Ныне этот раздел науки находится на той же стадии, на какой лет 30 тому назад находилась радиоастрономия».
Интерференционные картины, получаемые от радиотелескопов и от оптических приборов, в сущности, идентичны. Если, конечно, не считать того, что длина радиоволн колеблется между 1 м и 1 км, а длина оптического излучения измеряется долями микрона.
Турбулентность воздуха, тепло, вибрация – все это уже не может помешать интерферометрам создавать безупречное изображение.
В течение многих лет интерферометрия использовалась для формирования изображения на основе радиосигналов, получаемых от радиотелескопов. Самый большой из них, который так и называется «Очень большая антенна», расположен в штате Нью-Мексико и представляет собой 27 больших тарелкообразных антенн, занимающих солидное пространство – район диаметром 27 км.
Оптическая интерферометрия, имеющая дело с волнами ничтожной длины, не нуждается в гигантских территориях. Здесь главная задача – избежать ошибок, которые могут сказаться на конечном результате. Поэтому ныне для таких измерений и вообще оптических наблюдений все чаще прибегают к помощи адаптивной оптики, которая автоматически корректирует изображение, устраняя искажения, привносимые турбулентностью и вибрацией. Благодаря такой оптике и большие телескопы могут теперь работать подобно интерферометрам. Так что КОАСТ – лишь первая ласточка.
Совсем недавно начали работу «в упряжке» самые большие телескопы на Гавайях «Кек-1» и «Кек-2» с 10-метровыми зеркалами. Полным ходом идут также работы на Южной обсерватории Европейского астрономического союза. Она расположена не в самой Европе, а в Южном полушарии, точнее, в Чилийских Андах. Здесь устанавливают 4 зеркала диаметром 8,2 м каждое. Вместе их разрешающая способность равна зеркалу с эффективным диаметром 16 м. Синтезированное изображение будет получено благодаря компьютерной обработке. Инструмент позволит разглядеть светляка на расстоянии 10 тыс. км или объект размером менее метра на поверхности Селены. Вот тогда астрономы и смогут заметить, что астронавт обронил карандаш…
Планеты у чужих солнц
Все описанные нами проекты предвещают одно: в астрономии скоро грядет золотой век. Мы стоим на пороге фундаментальных открытий. Некоторые из них, впрочем, совершаются уже сегодня, буквально на наших глазах. Впервые за всю историю человечество получило более-менее надежные сведения о существовании планетных систем и у других звезд. Быть может, на какой-то из них тоже имеется разумная жизнь?
Как увидеть невидимое? Собственно говоря, новых планет никто из астрономов пока глазами не видел. Они догадались об их существовании по некоторым косвенным признакам.
Дело обстояло так. В школьном учебнике написано, что планеты обращаются вокруг Солнца по своим орбитам. На самом деле, если быть совсем уж точным, планеты тоже влияют своим тяготением на наше светило, обращаются вместе с ним вокруг некоего общего центра тяжести. Но поскольку масса Солнца намного больше массы всех планет, вместе взятых, то колебаниями общего центра масс обычно пренебрегают из-за их чрезвычайно малой величины. И лишь самые дотошные астрономы учитывают взаимные колебания небесных тел в своих расчетах.
Так в 1781 году, учитывая колебания орбиты Сатурна, Уильяму Гершелю удалось обнаружить Уран. Полвека спустя ученые обнаружили, что с движением Урана по его орбите тоже не все ладно; на него влияет тяготение еще какой-то планеты. И в 1876 году Джохан Галле открыл Нептун. Наконец, в 1830 году, используя вычисления Персиваля Лоуэлла, рассчитавшего возмущения (т. е. искажения) орбиты Нептуна, Клайд Томбу обнаружил на небосклоне Плутон.
Ныне кое-кто из исследователей полагает, что на окраинах Солнечной системы кроме большого количества уже обнаруженных сравнительно небольших небесных тел есть и еще одно-два крупных. Кто говорит, что это планета, а кто полагает, что даже потухшая звезда. Такие предположения позволяют выдвинуть возмущения орбиты Плутона. Так что, вполне возможно, нас еще ждут новые открытия в Солнечной системе.
А пока отработанную методику использовали для поиска планетных систем у других звезд. В 1992 году американские астрономы Алекс Волыитан и Дейл Фрейл с помощью 300-метрового радиотелескопа, расположенного в местечке Аресибо, Пуэрто-Рико, обнаружили в созвездии Девы новый пульсар, получивший в звездном каталоге обозначение RSR 1257+12.
Пульсарами, как известно, астрономы называют сверхшютные нейтронные звезды, от которых исходит радиоизлучение в виде серии последовательных, четких радиоимпульсов. В данном конкретном случае ученые обнаружили довольно старую (возраст ее около миллиарда лет) нейтронную звезду. Вращается она очень быстро, делая 161 оборот в секунду! Причем в серии излучаемых импульсов время от времени наблюдались какие-то сбои. Проанализировав их, астрономы обнаружили двойную периодичность – 66,5 и 98,2 дня. Причиной периодического сбоя радиоимпульсов, по мнению исследователей, являются две планеты, обращающиеся вокруг пульсара и время от времени перекрывающие поток радиосигналов собственными телами.
Дальнейшие расчеты показали, что одна планета имеет массу в 3,4 раза больше земной; она находится от пульсара на расстоянии 0,36 астрономической единицы (1 а. е. равна среднему удалению Земли от Со
лнца – 149,6 тыс. км.). Вторая планета должна быть в 2,8 раза тяжелее Земли; находится она примерно на том же расстоянии от пульсара, что и Меркурий от Солнца (0,47 а. е.).
Планетная система, открытая американцами, не является исключением. Сотрудница ФИАНа им. П. Н. Лебедева Татьяна Шибанова, работая на радиотелескопе в Пущине, обнаружила планеты у пульсара PSR 0329+54. Похоже, что данная система меньше предыдущеймасса планет равна соответственно 2 и 0,3 земной. Находятся они от пульсара на расстоянии 2 и 7 а. е.
Однако по мнению специалистов, жизни в окрестностях пульсаров, скорее всего, нет (во всяком случае, в белковом виде). Ведь пульсары представляют собой доживающие свой век звезды, выбрасывающие жесткое радиоизлучение чудовищной силы.
Пертурбации планет. Поэтому куда больший интерес вызывают поиски планетных систем у звезд, подобных нашему светилу. Тут для обнаружения планет чаще всего используется эффект Доплера. Как уже говорилось, у движущегося источника звука или света частота излучения меняется пропорционально скорости приближения или удаления наблюдаемого объекта. В данном случае астрономы сравнивают между собой спектрограммы какой-либо звезды в разные моменты времени. И если в спектрах есть сдвиги линий, то астрономы говорят об изменении лучевой скорости. Причем вполне может оказаться, что оно, такое изменение, обусловлено влиянием обращающихся вокруг звезд спутников.
Во всяком случае, именно так рассудили швейцарские астрономы Мишель Майор и Диди Килоз, обнаружив изменение спектра у звезды 51 Пегаса, очень похожей на наше светило и находящейся от нас на
расстоянии 45 световых лет. Расчеты показали, что, вероятно, изменения лучевой скорости вызваны планетой, имеющей примерно вдвое меньшую массу, чем Юпитер. И вращается она очень близко от звезды – на расстоянии всего 0,05 а. е.
Такая дистанция вызвала недоумение астрофизиков. По их мнению, на столь малом расстоянии, согласно современным концепциям, не могла образоваться ни гигантская газовая планета, подобная Юпитеру, ни «каменная», подобная нашей Земле, но больших размеров. Пытаясь привести практические наблюдения в соответствие с теорией, исследователи выдвинули такое предположение. Некогда планета образовалась на расстоянии в 100 раз большем. Но потом ее могло сместить с законного места столкновение с каким-либо небесным телом (например, астероидом) или гравитационное влияние другого спутника 51 Пегаса – звезды сравнительно небольших размеров. Но никаких других небесных тел поблизости пока не обнаружено.
Впрочем, сами по себе подобные пертурбации наводят на мысль, что в таких условиях на обнаруженной планете вряд ли могла уцелеть жизнь, подобная земной, даже если она когда-то там и была.
Поиски продолжаются. Пожалуй, больше всех шансов обнаружить планеты, пригодные для белковой жизни, у американцев Джефри Марси и Пола Батлера. С 1987 года они ведут поиски планетных систем, планомерно обследуя 120 солнцеподобных звезд, расположенных поблизости от нас. В 1991 году исследователи заподозрили наличие планет вокруг звезды 47 Большой Медведицы. Расчеты показали, что она по своим размерам более чем вдвое превышает Юпитер и отстоит от звезды на 2,1 а. е. Скорее всего, она, как это водится среди планет-гигантов,
состоит из газов типа метана. В конце 1995 года эти же исследователи объявили еще об одной находкена сей раз в созвездии Девы. У звезды 70 Девы обнаружен спутник, масса которого более чем в 6 раз больше, чем у Юпитера, а радиус орбиты – 0,43 а. е.
Выявление данных небесных тел вызвало вздох облегчения у теоретиков: наконец-таки найдены планетные системы, хоть чем-то похожие на земные. Многие теперь утверждают, что в окрестностях вышеуказанных звезд есть и более мелкие планеты, пока еще не обнаруженные.
Косвенно подтвердил такое предположение еще один американский исследователь – Джордж Гейтвуд, объявивший об открытии планетной системы у звезды Lalande 21185. По его мнению, вокруг нее обращаются две планеты – одна поблизости, а другая на расстоянии 11 а. е. Правда, пока его исследования не подтверждены другими астрономами, в частности теми же Марси и Батлером. Однако ученые полагают, что подобные измерения находятся на грани возможностей имеющейся у них аппаратуры, и поэтому хотят повысить ее чувствительность, на что они уже потратили свыше 100 тыс. долларов.
Так где же жизнь? 51 Пегаса стала первой звездой, возле которой было подтверждено существование планетной системы несколькими группами наблюдателей. Не исключено, что к концу нашего столетия количество достоверно обнаруженных планет у чужих солнц превзойдет число планет в Солнечной системе.
Правда, скептики еще не сняли вопрос, а насколько вообще можно доверять подобным открытиям?'
1 Пока книга готовилась к печати, первую планету удалось обнаружить. См. эпилог. – С. 3.
Ведь планет-то, как таковых, никто пока не видел… Впрочем, большинство специалистов, занятых данной проблемой, все-таки склоняется к мысли, что сделанные открытия не являются плодом галлюцинаций или неправильной интерпретации подмеченных явлений. Существование доплеровского смещения сомнению уже никто не подвергает. Но вот чем оно вызвано – планетами или звездами-спутниками сравнительно небольшой величины? Ведь и Юпитер иногда называют неудавшейся звездой – по мнению некоторых теоретиков, ему чуть-чуть не хватает массы, чтобы в его недрах начались термоядерные процессы, аналогичные звездным.
Окончательный ответ, что же именно обнаружено исследователями, даст, наверное, «планетный искатель» (Planet Finder).
Следующий шаг – строительство новых, еще более совершенных наблюдательных инструментов, скажем, на Луне. Оптические интерферометры, имеющие межпланетную базу (то есть когда в одной «упряжке» будут работать как наземные, так и лунные инструменты), дадут возможность лицезреть на поверхности вновь открытых планет континенты и океаны, если они там имеются. А там, глядишь, ктонибудь сможет представить и доказательства существования на той или иной планете разумной жизни.
В общем, похоже, исключительному положению человечества во Вселенной приходит конец. Мылишь одни из многих.
PS. Только что пришло еще одно сообщение на ту же тему. В экваториальном созвездии Ориона, ниже так называемого пояса Ориона, расположена большая туманность – громадное облако светящегося газа. Это область активного формирования звезд. Как
формируются светила, с Земли до сих пор никому разглядеть не удавалось. Но вот ученые вроде как бы протерли запыленные линзы, вынеся свои инструменты на орбиту. Согласно последним данным, полученным с космического телескопа «Хаббл», оказалось, что каждая вновь зарождающаяся звезда окружена так называемым протопланетным дискомкольцом наподобие тех, что есть у Сатурна. Только в данном случае оно, конечно, намного протяженнее, чем вся наша Солнечная система.
По мере формирования звезды кольцо это вращается и уплотняется, причем неравномерно. Там, где плотность материи больше, в конце концов образуются планеты. Одну из них – размеров с Юпитер"Хабблу» даже удалось разглядеть. Таким образом теория формирования планет из протопланетных дисков подтверждена на практике.
Более того, исходя из нынешних наблюдений, можно признать, что формирование планетных систем – явление довольно обыденное во Вселенной. Стало быть, планет, подобных нашей, в космосе должно быть множество. Так кто же на них живет?
Отзовись, Вселенная!
Понятное дело, исследователям хотелось бы не только узнать подробности строительства тех или иных систем, но и, коль представится такая возможность, побеседовать с жителями иных миров. Насколько велика вероятность такого общения?
Молчание галактик. Лучшие умы прошлого, перемежая наивные догадки гениальными, постигали грандиозную архитектуру Вселенной. Но какое же здание без жителей? В обитаемый космос верили
поэты, мыслители, ученые – Анаксагор и Лукреций, Михайло Ломоносов и Сирано де Бержерак. За эту веру Галилео Галилей был осужден, а Джордано Бруно – сожжен на костре инквизиции…
Но лишь во второй половине XX века появились возможности для поиска следов жизни во Вселенной, в том числе и разумной. Появилась даже формула для определения числа возможных внеземных цивилизаций. Ее первый сомножитель – число звезд в нашей Галактике – оценивают, как известно, примерно в 250 млрд. А сколько среди них, подобно нашему Солнцу, имеют планетные системы? Сколько планет имеют подходящие для жизни природные условия? Какова вероятность, что жизнь на них возникнет, дойдет до стадии разумной?
В общем, вопросов много, желания ответить на них – еще больше, а вот информации о существовании иноземных цивилизаций пока недостаточно. Все мечты об эфирных городах Циолковского или о сфере Дайсона останутся беспочвенны до тех пор, пока мы однажды не услышим таинственные сигналы с согретых жизнью планет.
Но Вселенная упорно молчит. Быть может, потому, что мы не там слушаем, не так пытаемся связаться? Лет 40 тому назад была предпринята первая попытка осуществления межгалактической связи по-научному. Американцы В. Коккони и Ф. Морисон предложили искать «позывные разума» в радиодиапазоне электромагнитных волн, на частоте межзвездного водорода. Эту волну длиной 21 см должны, по идее, знать все разумные обитатели Вселенной. Ведь именно на этой частоте нами были обнаружены следы атомов-гигантов, а стало быть, и следы органики в межзвездных облаках. Неужто одни мы такие умные?
Вооружившись таким указанием, радиоастрономы США в свое время обследовали две относительно близкие к нам звезды – Эпсилон Эридана и Тау Кита. Однако искусственных сигналов не обнаружили.
В дальнейшем подобные попытки предпринимались еще несколько раз, в том числе и советскими астрономами В. С. Троицким и Н. С. Кардашевым. Но все они также закончились неудачей. Видно, слишком много еще неизвестных в уравнении звездного неба.
Одни? Не одни… Член-корреспондент РАН В. С. Троицкий, с которым мне как-то довелось побеседовать, выразил свою мысль так: «Физики установили – жизнь во Вселенной подчиняется одним и тем же законам. Есть множество данных, которые говорят о том, что формы материи одинаковы даже на расстоянии в миллиарды световых лет от Земли. Последнее время в космосе обнаружили около 50 сложных органических молекул, которые служат как бы «кирпичиками», необходимыми для возникновения жизни в определенных условиях. В процессе образования планет такие молекулы могут попадать на поверхность и служить исходными материалами для зарождения организмов. Таким образом, во Вселенной имеются все условия для развития жизни. Кроме нашей Галактики существует более 10 млрд подобных систем. Вполне вероятно, что на некоторых планетах есть высокоразвитые цивилизации…»
А вот член-корреспондент РАН И. С. Шкловский придерживался иного мнения: «Есть такое восточное изречение, – говорил он. – Если ты ждешь друга, не принимай стук своего сердца за топот копыт его коня. Мы ждем контакта, но пока нет ни одного до
стоверного факта, который бы указывал на то, что мы не одиноки. Я считаю, что жизнь, возникшая на Земле 3-3,5 млрд лет назад, стала разумной и технологически развитой благодаря редчайшему стечению маловероятных обстоятельств. Потому-то, на мой взгляд, иной разумной жизни, кроме нашей, не существует. Если существуют сверхцивилизации, то почему они до сих пор не установили с нами контакта?»
Итак, перед нами два диаметрально противоположных суждения по одной проблеме. Кто прав? Попробуем разобраться.
Иголка в стоге сена. Если считать, что прав В. С. Троицкий, значит, надо искать следы цивилизаций в космосе. Но как? На этот счет тоже существует немало суждений. Вот, к примеру, что полагает доктор физико-математических наук В. Л. Страйжис:
«Обычно считается, что до сих пор не обнаружены следы деятельности внеземных цивилизаций в космосе. Однако в природе есть немало астрономических явлений и объектов, которые могут быть интерпретированы как результат деятельности высокоразвитых цивилизаций. К таким объектам можно отнести голубые страглеры, углеродные и бариевые карлики и субкарлики, звезды с исключительным обилием некоторых, обычно редко встречающихся элементовртути, европия, лития… Теория звездной эволюции пока не в состоянии дать удовлетворительное объяснение этим феноменам. Думаю, что часть их вполне может быть результатом деятельности внеземных цивилизаций…»
Причем такие свидетельства накапливаются довольно давно. Еще в 20-е годы нашего века ученый мир потрясла сенсация. Сигналы первых радиостанций, передававших свои сообщения азбукой морзе,
принимались вместе с некоторым текстом-дубликатом, который ретранслировался с неким запозданием относительно первичного сигнала. Причем время задержки менялось самым причудливым образом. Английский астроном Л. Лунана высказал тогда предположение, что таким образом с нами пытается связаться некая внеземная цивилизация.
Загадочные сигналы время от времени принимаются и поныне. Вот что, к примеру, сообщил несколько лет назад астрофизик А. Г. Горшков, работавший на радиотелескопе РАТАН-600: «При обработке информации, поступающей при проведении обзоров неба в сантиметровом диапазоне волн, нами был обнаружен ряд сигналов, которые не могут быть интерпретированы ни как обычные источники космического излучения, ни как ложные сигналы, вызываемые шумами приемной антенны. Значительная часть таких сигналов, как мы установили, вызывается помехами, расположенными в ближней зоне радиотелескопа. Другая, наиболее интересная часть сигналов возникает в дальней зоне радиотелескопа, на расстояниях более 100 км от поверхности Земли…»
Эти космические передачи, как установили ученые, в свою очередь, делятся по крайней мере на две группы различного происхождения. Наиболее многочисленна первая группа. Форма сигналов позволяет думать, что тут мы имеем дело с неким передвижным передатчиком, работающим всего несколько минут в сутки и выходящим в эфир по какому-то одному ему ведомому расписанию. Сигналы второй группы довольно сильные радиоисточники, точно совпадающие по времени через каждые 3-5 суток, причем внутри этого интервала выходы в эфир отсутствуют.
Проведенный анализ показал, что сигналы первой
группы, скорее всего, связаны с космической деятельностью самого человека, являются паразитными шумами от бортовой аппаратуры. А вот сигналы второй группы, вероятнее всего, испускаются источниками в дальнем космосе…
Что это за источники? Где они находятся? Точно ответить на эти вопросы ученые пока затрудняются. Впрочем, это и понятно. Ведь задача, стоящая перед ними, весьма сложна.. Как образно заметила американская специалистка в области астрофизики Д. Tapтер, «это похоже на то, что мы ищем иголку в космическом стогу, меланхолически перебирая былинки». Причем темпы перебора архимедленны – одна «былинка» в 20 лет. А всего их в «стогу» – огромное число, выражаемое единицей с 17 нулями!
Кто ищет, тот всегда найдет? По крайней мере, на Земле для поисков иголки мы можем использовать хотя бы мощный электромагнит. Включишь такойиголка сама из стога выскочит. Ну а какие технические средства способны помочь нам в поисках внеземных цивилизаций?
Профессор Ф. Хойл, член Королевского общества Великобритании, известный во всем мире специалист в области космогонии – науки о происхождении и развитии планет, звезд, галактик и других космических объектов, а по совместительству еще и литератор, однажды описал подобную установку так:
«Внезапно он вырос перед нами – три огромные опоры, соединенные вверху наподобие гигантского треножника, темные, четко рисующиеся на фоне заката. Внизу, между основаниями опор, зияла бетонная чаша размером с арену стадиона. А над ней, поддерживаемая треножником, висела опрокинутая чаша поменьше, нацеленная на длинное металлическое по
лотно. На первый взгляд это сооружение не казалось особенно большим и лишь как-то странно не вязалось с окружающим пейзажем. Но когда машина подъехала и остановилась возле одной из опор, Джуди вдруг осознала, какое оно огромное…»
Описание конструкции, несмотря на то что дано оно в научно-фантастическом романе «Андромеда», весьма точно срисовано с натуры. Именно так выглядит чаша радиотелескопа в Аресибо (Пуэрто-Рико), расположенная в кратере потухшего вулкана. Она достигает в диаметре около 100 футов (300 м).
0|1|2|3|4|5|
