Космос. Иллюстрированная история астрономии и космологии - Джон Норт

сквозь полость, как это было обнаружено обсерваторией «Чандра» в 1999 г.; и в течение трех или четырех лет подобных исследований становилось все более ясным, что указанное событие (крайне важное для понимания звездной эволюции) началось совсем недавно.

Еще одно событие из списка астрофизических наблюдений, которое, судя по всему, предоставило много новой информации о взрыве определенного типа нейтронных звезд, случилось 27 декабря 2004 г. Это, как считается, самый мощный взрыв из тех, что наблюдались астрономами (но не с Земли) со времен сверхновой, увиденной Кеплером в 1604 г. Из космоса было заметно, как вспышка осветила земную атмосферу, а Луна способствовала этому, сработав как отражатель. Она длилась более одной десятой доли секунды, и ее зарегистрировала запущенная незадолго перед этим орбитальная рентгеновская обсерватория «SWIFT», европейские спутники и несколько радиотелескопов. Наиболее ярким излучение оказалось в гамма-диапазоне. Звезда SGR 1806–20 идентифицируется как магнитар, точнее как «источник мягких повторяющихся гамма-всплесков», с мощным магнитным полем и совершает один оборот за 7,5 секунды. Она находится в далекой от нас части Галактики в созвездии Стрелец на расстоянии порядка 50 000 световых лет. Абсолютная звездная величина вспышки оценена в –29 звездных величин. За одну десятую долю секунды своего момента славы магнитар высвободил больше энергии (1,3 × 1039 джоулей), чем наше Солнце за 100 000 лет.

Точный механизм, ответственный за подобное звездотрясение, предполагает неожиданно резкую деформацию поверхностной корки железного ядра под воздействием магнитных сил. Это событие послужило стимулом ко множеству дискуссий самого разного толка. Естественно, представители прессы сосредоточились на вероятных последствиях подобного события, если бы оно случилось в непосредственной близости от нас (как, например, громкий заголовок лондонской газеты «Таймс»: «Земля в 49 990 световых годах от катастрофы»). Другие участники дискуссии рассматривали вопрос: могла ли близкая гамма-вспышка послужить причиной одного из нескольких массовых вымираний на Земле? Как бы то ни было, к XXI в. некоторые вопросы уже успели покинуть дискуссионные залы. Именно в это время стало ясно, что в результате взрыва сверхновых в космическое пространство выбрасываются такие элементы, как углерод, азот, кальций и железо, обогащающие облака водорода и гелия, где рождаются другие звезды. Кроме того, они участвуют в образовании более тяжелых элементов и, в числе прочих, – золота, серебра, свинца и урана. Сверхновые, как теперь считается, порождая космические лучи и внося свой вклад в мутацию живых клеток, а значит и в эволюцию, являются одной из наиболее важных вех на пути развития Вселенной и, наряду с этим, – самой жизни.

КОМЕТЫ И АВТОМАТИЧЕСКИЕ МЕЖПЛАНЕТНЫЕ СТАНЦИИ

До применения в астрономии спектрального анализа казалось, что знание химического состава внеземного вещества останется навсегда недостижимым. После ста лет спектроскопических и орбитальных исследований теории физической и химической природы комет достигли высокого уровня детализации. Как мы уже видели, теория «грязного снежка» повлияла на исследования в области химии и физики комет. Например, она помогла удержать на плаву «фонтанную теорию» Бесселя, выдвинутую после того, как он изучил комету Галлея при ее появлении в 1835 г. и увидел, что вещество, выбрасываемое ядром в направлении Солнца, возвращается обратно, образуя некое подобие фонтана (см. выше на с. 696). Фред Уиппл неоднократно доказывал преимущества концепции «грязного снежка». С ее помощью он сумел объяснить, каким образом солнечный свет, падающий на вращающуюся комету, может снижать или увеличивать ее орбитальную скорость за счет процесса испарения вещества. Он обнаружил, что его модель позволяет объяснить, как солнечный свет может порождать метеорные потоки, выпаривая из комет твердые частицы. Кроме того, она объясняла приливные явления, в некоторых случаях способные расколоть комету. К концу 1950‐х гг. было хорошо понятно поведение света в мелкодисперсной пыли (даже в случае сверхзвуковых эффектов), что позволило двум экспертам в области аэродинамики Майклу Финсону и Роберту Пробстейну из Массачусетского технологического института усовершенствовать фонтанную модель.

В 1968 г. Людвиг Бирман (известный своими исследованиями солнечного ветра), работая примерно в том же направлении, предсказал, что солнечный свет, разрушая выброшенные из кометы молекулы воды, должен стимулировать излучение строго определенной линии при взаимодействии с водородом, который, как ожидалось, сохранял нейтральное атомарное состояние на расстояниях, соизмеримых с радиусом земной орбиты. Эта линия, так называемая линия альфа из серии Лаймана, не видна с поверхности Земли. Для ее обнаружения необходим космический аппарат. И время, когда это можно было сделать, стремительно приближалось. Как мы уже говорили в начале этой главы, первые космические аппараты для проведения астрономических наблюдений назывались Орбитальными астрономическими обсерваториями (ОАО); они оснащались телескопами, сконструированными и построенными в Висконсинском университете под руководством Артура Д. Коуда. К сожалению, высоковольтное оборудование для астронавигации «ОАО-1» создало ряд проблем, приведших к такому сильному разогреву системы, что она взорвалась. Запущенная позже в том же году «ОАО-2» оказалась очень успешной, проработала в течение более четырех лет и передала на Землю большой массив данных о планетах, кометах, звездах и галактиках – все данные относятся к ультрафиолетовой части спектра. Именно в этом диапазоне атомы и молекулы комет излучают наиболее ценную информацию. В январе 1970 г. Коуд первым зарегистрировал невероятно яркое гало из водородных атомов вокруг кометы Таго-Сато-Косака. Позже в том же году пятая Орбитальная геофизическая обсерватория (ОГО) (еще одна инициатива Соединенных Штатов) показала: водородное облако имеет диаметр, превышающий диаметр Солнца по меньшей мере в три раза, и оно стремительно расширяется. Первая станция из серии «ОГО» запущена ракетой-носителем «Атлас» в сентябре 1964 г., а пятая – отправлена более поздней версией «Атласа» в марте 1968 г. Их орбиты имели низкий перигей (минимальная высота) и высокий апогей (максимальная высота), что делало их особенно полезными для исследования Земли и ее ближайшего окружения в Солнечной системе.

Как известно, кометы обычно видны только в непосредственной близости от Солнца. Комета Когоутека 1973–1974 гг. привлекла особое внимание, так как была видна на необычайно большом расстоянии от Солнца. В силу этого, по мере того как подогревалось общественное внимание, от нее многого ожидали. Однако ожидания не сбылись, но ее спектр оказался необычным – в нем присутствовали никогда не наблюдавшиеся ранее у комет углеродные и кислородные линии, и ее окружало массивное водородное облако. И снова наилучшие возможности для наблюдений открывались из космоса, поэтому основной вклад в данном случае был сделан станцией «Скайлэб». Кроме того, один из астронавтов «Скайлэба» Э. Дж. Гибсон сделал несколько ценных рисунков кометы Когоутека.

Примерно в то же время для изучения комет использовались радиотелескопы, доказавшие свою полезность в отыскании сложных молекул. Кроме того, для наблюдений использовались радиолокаторы. В 1980 г. П. Дж. Камоун и его коллеги наконец представили доказательство того, что так ждали сторонники концепции «грязного снежка», – кометы обладают твердыми ядрами. Ядро кометы Энке измерили с помощью радиолокации, дав надежный результат от 0,4 до 4 километров – широкий интервал, однако это стало поразительным достижением, которого удалось добиться с помощью 300‐метрового радиотелескопа в Аресибо (Пуэрто-Рико). Оно было поразительным в нескольких отношениях не только потому, что антенна находилась на расстоянии 50 миллионов километров от объекта. В 1983 г. комета ИРАС-Араки-Олкока приблизилась к Земле на одну десятую долю этого расстояния. Радарных наблюдений оказалось недостаточно для получения изображения ее поверхности, однако эти наблюдения показали, что поверхность ядра неровная, кроме того, обнаружены мелкие фрагменты (максимум, несколько метров в поперечнике), движущиеся независимо от ядра. Сторонники теории «грязного снежка» всегда демонстрировали уверенность в своей правоте, но теперь для сомнений просто не оставалось места.

В указанный период помимо НАСА в «игре