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

в течение целого десятилетия данные о звездах по мере их эволюции, а иногда и приближения к концу их жизни.

Обсерватория Веры Рубин будет этим заниматься практически без участия людей. Конечно, там будут работать операторы, но их роль сведется к обслуживанию телескопа, его включению и выключению и дежурству на случай непредвиденных ситуаций. Помимо операторов и некоторых других сотрудников, персонал обсерватории предполагается минимальным по численности. Иногда днем будут приезжать инспекции, чтобы убедиться, что все работает как надо, но по большей части обсерватория Веры Рубин будет безлюдной.

Но сейчас, во время моего визита, здесь далеко не безлюдно. Повсюду трудятся бригады, параллельно работающие над разными задачами, чтобы завершить строительство всех многочисленных систем этой обсерватории к тому моменту, когда новый телескоп откроется и сделает первый снимок в 2020 году[32]. И я постепенно начинаю осознавать, что результатом этого огромного объема работ станет практически безлюдный объект, готовый решать любые проблемы, принимать посетителей и проводить невероятные новые научные исследования — и все это с небольшой горсткой людей, необходимых для его функционирования. Я наблюдаю, как строится то, что целенаправленно спроектировано как город-призрак. Когда обсерватория Веры Рубин заработает, маленькие вискачи с длинными усиками, скорее всего, будут наблюдать закат на этой чилийской горе в полном одиночестве.

Обсерватория Веры Рубин — одна из жемчужин новой эры в астрономии, где наблюдатели смогут максимально использовать возможности автоматизации, превращая телескопы из инструментов, используемых отдельными астрономами, в настоящие научные фабрики.

Эта идея не нова, на самом деле именно «научной фабрикой» руководитель проекта Джим Крокер назвал телескоп Sloan Digital Sky Survey (Слоуновский цифровой небесный обзор), который был предшественником обсерватории Веры Рубин и начал исследовать северное небо в 2000 году. Построенный в обсерватории Апач-Пойнт в Нью-Мексико, он испытывает все те же трудности, что и другие телескопы в высокогорье — летящий гипсовый песок, рои божьих коровок, тучи мотыльков, — и при этом выполняет масштабнейшую программу съемок. Его 120-мегапиксельная камера каждую ночь выдает около 200 гигабайт данных, и за эти годы он сделал многоцветные снимки трети всего неба и наблюдал спектры более трех миллионов объектов.

В книге Энн Финкбайнер «Грандиозная и смелая вещь» подробно рассказывается о многолетних усилиях, сотрудничестве и инновациях, которые потребовались для создания обзорного телескопа такого масштаба. Финкбайнер отмечает огромный объем данных, полученных с помощью этого телескопа, и фундаментальные изменения, которые они внесли в наши занятия астрономией. Вместо горстки фотонов, звезд и галактик астрономы, использующие данные с этого телескопа, теперь имеют в своем распоряжении миллионы объектов, и задачи в некоторых областях исследований сместились с наблюдательных, то есть с борьбы за получение данных от тусклых далеких объектов, на вычислительные, когда научные вопросы возникают и находят ответы благодаря изучению бесконечного богатства бесконечной Вселенной. Следующий шаг в этом направлении сделает обсерватория Веры Рубин.

Конечно, нужно признать, что при всех своих впечатляющих запланированных достижениях, обсерватория Веры Рубин не сможет делать все. Например, в течение первых десяти лет в ней не будет спектрографа, поскольку все время будет отдано получению изображений. Телескоп, оснащенный лучшей камерой в мире, тем не менее не сможет обнаруживать свет за пределами узкого диапазона видимых длин волн. Не удастся и запустить его в верхние слои атмосферы или отправить к месту будущего прохождения Венеры или астероида.

Таким образом, какой бы замечательной ни стала обсерватория Веры Рубин, она только выиграет от того, что не будет работать в одиночку. Ее телескоп будет находить тысячу сверхновых за ночь, но по крайней мере некоторые из этих сверхновых потребуется более внимательно изучить с помощью других телескопов, и то же самое относится ко всему новому и удивительному, что сможет обнаружить обсерватория Веры Рубин. Астрономы пока не нашли идеального решения, которое позволит в новую эру астрономии уравновесить наблюдения за внеплановыми целями, заявки на телескопное время и автоматическую очередность, но факт остается фактом: обсерватория Веры Рубин будет делать сотни новых открытий, но многие из них окажутся только первыми кусочками головоломок, которые предстоит решать другим астрономам на других телескопах на основе открытий обсерватории Веры Рубин.

Надо признать, что самого захватывающего научного открытия в моей карьере могло и не произойти.

В сентябре 2011 года я вернулась в обсерваторию Лас-Кампанас, где за несколько лет до этого потеряла целую ночь наблюдения из-за ветра, и теперь планировала понаблюдать за несколькими очень странными красными сверхгигантами. Несколькими годами раньше мы с Филом опубликовали некоторые результаты наших исследований, где отмечали непонятное поведение нескольких звезд. Складывалось впечатление, что их температура меняется за считаные месяцы — слишком быстро для звезд диаметром с орбиту Юпитера, которые в десять, а то и двадцать раз массивнее нашего Солнца. Более того, они охлаждались до таких температур, что это ставило под сомнение все, что мы знаем о физике звезд.

Наши странные звезды привлекли внимание астронома Анны Житков, и она прислала нам письмо, в котором изложила интересную идею. Несколькими десятилетиями ранее она работала с Кипом Торном — тем самым Кипом Торном, который впоследствии получил Нобелевскую премию за обнаружение гравитационных волн, — над теорией совершенно нового типа звезд. Они предсказали, что такая звезда будет внешне почти неотличима от очень яркого красного сверхгиганта. Однако вместо типичного ядра, какое внутри практически у всех известных нам звезд, вырабатывающего энергию посредством термоядерного синтеза, у звезды Кипа и Анны (объект Торна — Житков) в качестве ядра выступает нейтронная звезда. Жизнь такого объекта поддерживает не термоядерный синтез, а крайне необычные процессы, относящиеся к квантовой физике, несмотря на то что на первый взгляд он выглядит как совершенно нормальная звезда. Единственным указанием на ее невероятную внутреннюю структуру будут странные и малозаметные избыточные количества химических веществ на поверхности. Если Кип и Анна были правы и объекты Торна — Житков действительно существовали, они представляли бы собой совершенно новую модель того, что происходит внутри звезд.

Существование объектов Торна — Житков было предсказано еще в 1975 году, но более чем за тридцать лет никому не удалось найти никаких свидетельств их существования. Несколько исследовательских групп искали такие объекты, но не нашли ничего определенного. Однако мы с нашим опытом в области красных сверхгигантов вполне могли бы взяться за их поиски, и Анна полагала, что наши странные холодные и переменчивые звезды будут отличными кандидатами. Эта идея привела меня в восторг. Объекты Торна — Житков выглядели заманчивой химерой — самые странные звезды во Вселенной, нейтронные звезды в сочетании с самыми большими красными сверхгигантами, — и я просто не могла отказаться от