Обращенные к звездам. Прошлое, настоящее и будущее астрономии - Эмили Левеск

его тянуло обратно на улицу. Сначала он подумал, что это мог быть спутник, но звезда оставалась яркой и неподвижной. Еще раз проведав кофе и еще раз посмотрев на небо, Оскар убедился, что неведомая звезда по-прежнему там. Да что это такое, черт возьми?

Оскар смутно припоминал, что в последнее время несколько групп исследователей искали суперновые, и знал, что эти взрывы далеких звезд могут выглядеть с Земли как новые яркие точки в близлежащих галактиках. Однако в то время поиски сверхновых были сосредоточены в основном на огромных галактиках, заполненных множеством звезд, готовых умереть, и на крошечные галактики вроде БМО обращали мало внимания. Тем не менее у Оскара все же зародилась мысль о том, что странная новая звезда, которую он только что заметил, может представлять интерес и что надо бы сказать о ней наблюдателям, когда он вернется наверх.

Но в диспетчерской Оскара поджидал пикающий компьютер и два астронома, которым не терпелось переключиться на новую цель наблюдения. Он поспешил навести телескоп, повернуть купол и подготовиться к следующему наблюдению, на время забыв о новом странном объекте.

Примерно два часа спустя Ян Шелтон, астроном, который вел наблюдение на другом телескопе обсерватории, ворвался в диспетчерскую и, пролетев мимо Оскара, начал что-то возбужденно рассказывать астрономам. Оскар слышал обрывки разговора: Ян работал на телескопе с фотопластинками и, закончив работу раньше обычного из-за сильного ветра, занялся тем, что проявил их и сравнил со снимками, сделанными прошлой ночью. Когда он сопоставил два изображения БМО, ему бросилась в глаза новая звезда. Может, в БМО действительно появился какой-то странный новый объект?

На другом конце комнаты Оскар поднял глаза. «Ах да! Я видел ее, когда выходил»[29].

Следующие несколько дней были отмечены всплеском лихорадочной активности в астрономическом сообществе, и странная новая звезда, которую Оскар впервые заметил в БМО, — первая сверхновая, открытая в 1987 году, — вскоре получила название SN 1987A. Сверхновая была достаточно яркой, и, как только стало ясно, где искать, Ян и другие астрономы легко ее обнаружили. Записи показали, что другие телескопы Южного полушария, в Новой Зеландии, Австралии и Южной Африке, также наблюдали сверхновую той ночью, но, судя по всему, Оскар был первым, кто ее увидел, к тому же невооруженным глазом.

Астрономы уже много лет открывали сверхновые, но все они находились гораздо дальше, в относительно далеких галактиках. Последняя сверхновая, видимая с Земли невооруженным глазом, появилась в 1604 году, за несколько лет до изобретения телескопа. И когда сверхновая SN 1987A появилась практически у нас под носом, ее бросились исследовать, пока излучение не исчезло. Сверхновая SN 1987A также стала первым примером многоканальной астрономии, поскольку при ее взрыве образовались нейтрино, зарегистрированные в ходе экспериментов в Японии, России и Соединенных Штатах. Сегодня SN 1987A остается самой близкой к нам сверхновой, открытой в современную эпоху, и по-прежнему является одним из самых ярких примеров того, что мы называем астрономией «внеплановых целей».

Легко думать о небе как о чем-то статичном и неизменном. Астрономические события обычно разворачиваются за миллионы и миллиарды лет. Если мы смотрим на небо каждую ночь, оно в основном выглядит для нас одинаково. Луна прибывает и убывает, планеты нашей Солнечной системы движутся по небу, в зависимости от времени года становятся видны разные части небесной сферы, но сами звезды и созвездия кажутся неизменными.

Поэтому неожиданностью становятся изменения, которые происходят в короткие даже по человеческим меркам сроки: за несколько дней, часов или секунд. Несмотря на то что звезды, астероиды и кометы существуют уже миллионы или миллиарды лет, смерть звезды, вспышка излучения от существующей звезды, пролет астероида или кометы иногда происходят на удивление быстро.

Сверхновая — это конечный результат взрыва умирающей звезды. Борьба звезды с неумолимым внутренним давлением гравитации, по сути, представляет собой термоядерную реакцию в масштабах всего ядра, где водород преобразуется в гелий или гелий — в углерод, производя энергию для поддержания жизни звезды. Самые массивные звезды во Вселенной под конец жизни хватаются за все возможные источники топлива для такой реакции, отчаянно преобразуя кислород, неон и кремний, чтобы продержаться еще хотя бы несколько дней. Когда эти попытки неизбежно заканчиваются, от звезды остается железное ядро, которое при термоядерной реакции уже не выделяет, а поглощает энергию. В этот момент гравитация наконец выигрывает битву, которую вела миллионы лет, и ядро звезды взрывается менее чем за секунду. Внешняя оболочка разлетается от разрушенного остатка ядра и вылетает в межзвездное пространство со скоростью 30 миллионов метров в секунду. Колоссальная вспышка света от этого взрыва ярче целой галактики, в которой жила звезда.

Можно подумать, что фейерверк такого масштаба трудно не заметить.

На самом деле обнаружить взрывающуюся звезду поразительно сложно. Отчасти это связано с проблемой расстояния — «ярче целой галактики» звучит впечатляюще, но даже такие галактики можно рассмотреть только в мощный телескоп. Все сверхновые, которые мы когда-либо изучали с помощью современных телескопов, даже та, которую Оскар увидел своими глазами, находились в других галактиках, и на протяжении многих лет их обнаружение зависело от увлеченных любителей и упорных охотников за сверхновыми, которые снова и снова делали снимки близлежащих галактик в надежде засечь внезапное появление яркой новой звезды. В среднем, сверхновая загорается и гаснет в течение нескольких дней, поэтому, если не заметить ее в те одну-две недели, когда она на пике яркости, возможность найти звезду и наблюдать за ней будет потеряна навсегда.

В этом и заключается сложность изучения взрывающихся звезд — их жизнь так коротка, что астрономы могут оперировать лишь теми данными, которые успевают собрать за этот срок. Необходимость быстрого реагирования породила новый класс наблюдений, известный как «внеплановая цель». По сути, это позволяет наблюдателю, обнаружившему вспышку определенного типа, немедленно претендовать на телескопное время для исследования нового объекта (в обход утвержденного графика наблюдений). Мгновенное реагирование стало воплощением давней мечты для тех, кто изучает сверхновые. Наблюдение первых часов или даже первых минут сверхновой позволяет понять, что происходит после смерти звезды, в буквальном смысле осветить ее состав и многое узнать о силе и скорости взрыва и о том, какие экстремальные физические процессы выбрасывают вещество в космос.

Единственная проблема возникает, когда тревога оказывается ложной.

Брайан Шмидт, получивший в 2011 году Нобелевскую премию по физике за новаторскую работу своей команды по использованию наблюдений сверхновых для изучения расширения Вселенной, однажды вечером разослал большой группе коллег паническое сообщение. Ночь была особенно темная и ясная, и он заметил в созвездии Скорпиона, у самого горизонта, нечто похожее на прежде не