В то время ученые считали, что радиоволны приходят только от локальных гроз или других земных источников. Пользуясь своей странного вида антенной, Янский обнаружил, что радиоволны могут поступать и из центра Галактики – из Млечного Пути. Эти наблюдения были рождением радиоастрономии.
250-футовый радиотелескоп MK-1, установленный в Англии, начал поиски космических радиоволн в 1957 году.
Отныне ученые стали наблюдать небо не только в видимых лучах.
Современные радиотелескопы иногда достигают совершенно чудовищных размеров. MK-1, который начал работать в 1957 году, стал первым на планете гигантским радиотелескопом – одиночной полноповоротной сплошной стальной «тарелкой» диаметром 250 футов. Он был установлен в обсерватории Джодрелл Бэнк близ Манчестера в Англии. Теперь крупнейший в мире радиотелескоп, строительство которого было завершено в 2016 году, называется «Сферический радиотелескоп пятисотметровой апертуры», сокращенно FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope). Площадь его больше тридцати футбольных полей. Построен он в Китае, в провинции Гуйчжоу, и обошелся в сто восемьдесят миллионов долларов.
Теперь, если инопланетяне нам позвонят, китайцы узнают об этом первыми.
Для приема микроволн у нас есть шестьдесят шесть антенн телескопа ALMA: Атакамской большой миллиметровой антенной решетки. Эта обсерватория расположена в дальнем уголке горной цепи Анд в северном Чили, в Южной Америке. ALMA позволяет астрофизикам отслеживать космические процессы, которые в другие телескопы видеть нельзя. Мы можем наблюдать, как гигантские газовые облака трансформируются в космические «ясли», где рождаются новые звезды.
Для установки антенн ALMA отыскали самое сухое место на Земле – на три мили выше уровня моря и намного выше уровня, где лежат наполненные влагой облака. Водяной пар в атмосфере Земли задерживает передаваемые в микроволновом диапазоне сигналы, которые ALMA и другие приемники пытаются поймать. Астрофизики хотят, чтобы эти сигналы достигли наших телескопов с как можно меньшими искажениями. Поэтому, если мы намерены извлечь четкую информацию из наблюдений космических объектов, нам необходимо минимизировать количество водяного пара между телескопом и Вселенной – именно об этом и позаботились, когда искали место для установки антенн ALMA.
Вообще говоря, для наблюдений Вселенной нужно сухое и чистое небо вдалеке от больших городов. Вот потому-то, в школьные годы моим любимым местом проведения летних каникул был расположенный в пустыне астрономический лагерь Кэмп Ураниборг.
Мы увидели, как принимаются длинные радиоволны и микроволновое излучение. А на ультракоротковолновом конце спектра находятся высокочастотные высокоэнергетические гамма-лучи. Открытые в 1900 году, они стали наблюдаться в космосе только в 1961-м., когда на борту спутника NASA «Эксплорер-XI» был установлен телескоп нового типа.
Все, кто читал комиксы, знают, что гамма-излучение – вредная вещь. Неудачный эксперимент с гамма-лучами – предполагаемая причина того, что ученый Брюс Баннер превратился в зеленого, мускулистого и буйного Халка из «Мстителей». Но у гамма-лучей есть и еще одна особенность: их трудно поймать. Они проходят сквозь обычные линзы и зеркала. Поэтому, вместо того чтобы их ловить напрямую, телескоп на «Эксплорере-XI» при помощи специального устройства регистрировал лишь признаки гамма-лучей, прошедших сквозь него.
Не бойтесь, гамма-лучи не превратят вас в гигантского зеленого монстра. В научном смысле меня, когда я думаю о Халке, беспокоит совсем не это. Когда Брюс Баннер, человек средних размеров, превратился в Халка, он сделался девяти футов ростом и стал весить сотни фунтов, а может, и больше. Баннер как-то увеличил свою массу. А это нарушает законы природы и физики. Вы не можете просто взять и увеличить свою массу. Я думаю, он мог приобрести новую массу, преобразовав в нее большое количество энергии, но в этом случае он оставил бы без света и тепла весь свой огромный город.
Спустя два года Соединенные Штаты запустили в космос новую серию спутников Vela («Паруса»), целью которых было сканировать небо в поисках вспышек гамма-лучей.
Соединенные Штаты были обеспокоены тем, что Советский Союз испытывал новое опасное ядерное оружие. При таких испытаниях возникает гамма-излучение. Поэтому Соединенные Штаты запустили специальные спутники, которые должны были отслеживать вспышки гамма-лучей. И спутники Vela действительно почти ежедневно регистрировали гамма-вспышки. Но Россия была в этом не виновата. Гамма-сигналы приходили от взрывов во Вселенной.
Сегодня телескопы ищут космическое излучение во всех невидимых частях спектра. Мы можем теперь наблюдать низкочастотные радиоволны длиной в десятки метров. Можем изучать высокочастотные гамма-лучи с длиной волны короче одной квадриллионной доли метра – с невообразимо малым расстоянием от пика одной волны до пика другой.
Для астрофизика эти телескопы – инструменты, помогающие ответить на множество вопросов. Интересуетесь, сколько газа скрывается в межзвездном пространстве в галактиках? Радиотелескопы ответят на этот вопрос. Изучаете космический микроволновой фон и Большой взрыв? Здесь необходимы микроволновые телескопы.
Хотите глубоко заглянуть в облака галактического газа, понять, как рождаются звезды? К вашим услугам инфракрасные телескопы. Исследуете черные дыры? Тут незаменимы ультрафиолетовые и рентгеновские телескопы. Хотите полюбоваться высокоэнергетическими взрывами гигантских звезд? Эту драму можно наблюдать с помощью гамма-телескопов.
Подумать только, сколько еще неоткрытого оставалось в астрономии в дни Тихо Браге! Сколько еще предстояло узнать! Но все же я предпочитаю быть исследователем космоса сегодня – и не только потому, что наше время немного более цивилизованное и никто не попытается отрубить мне нос. сейчас замечательное время для занятий астрофизикой, потому что мы знаем, как много важнейших процессов, происходящих во Вселенной, невидимы глазу.
А мы их можем видеть[13].
10В окрестностях Солнца
Если инопланетянин посмотрит издалека на нашу Солнечную систему, он вполне может подумать, что она пуста. Солнце, все планеты и все их спутники занимают очень маленькую часть ее пространства. Но в действительности Солнечную систему никак нельзя считать пустой. В пространстве между планетами встречаются каменные глыбы, булыжники, мелкая щебенка, ледышки, пыль, потоки заряженных частиц, запущенные с Земли автоматические зонды.
Нет, пустота Солнечной системе совсем не свойственна. Земля в своем движении по орбите ежедневно сталкивается с сотнями тонн метеоров, бóльшая часть которых – просто песчинки. Почти все они сгорают в верхней атмосфере Земли, в воздушной оболочке, окружающей нашу планету. Метеоры влетают в атмосферу с такой скоростью, что тут же испаряются. И это очень хорошо – ведь не будь этого защитного воздушного покрова, наши далекие предки могли бы все погибнуть от космических бомбардировок задолго до того, как превратились в нынешнее поколение пользователей инстаграма и производителей селфи.
Эти космические корабли были запущены в igyy году и с тех пор путешествуют в межпланетном пространстве.
В 2012-м аппарат «Вояджер-2» стал первым искусственным объектом, вышедшим за пределы Солнечной системы. «Вояджер-i», который вы видите на снимке, ненамного от него отстал. Ход их полета можно отслеживать здесь: https://voyager.jpl.nasa.gov/mission/status/.
Метеоры большего размера, с мячик для гольфа, часто распадаются на множество мелких кусочков, прежде чем тоже испариться. Когда сквозь атмосферу проносятся еще более крупные небесные камни, их поверхность оплавляется, но до земли они в основном долетают. На заре истории нашей планеты на нее падало столько «космических отходов», что от столкновений с ними и выделения при этом большого количества энергии земная кора, твердый внешний каменный слой, окружающий ядро Земли, стала плавиться.
Когда-то здоровенная глыба таких «космических отходов» стала причиной образования Луны. Есть свидетельства того, что мимо нашей еще молодой планеты совсем рядом промчался невесть откуда взявшийся объект размером с Марс. Косое столкновение выбросило в пространство миллионы тонн пыли и камня, которые стали обращаться по околоземной орбите. Постепенно это вещество сконденсировалось и превратилось в нашу милую Луну. Такой сценарий объясняет ее низкую среднюю плотность.
Большинство метеоритов плюхаются в океан – ведь вода покрывает 72 % поверхности нашей планеты. Но тем не менее сбор метеоритов – азартное, а иногда и прибыльное занятие. Один «охотник за метеоритами» как-то назвал их «деньгами, падающими с неба». И действительно, хороший образец может принести вам неплохой доход. Например, в 2012-м обломок метеорита лунного происхождения был продан за 330 000 долларов.
Земля была не единственным объектом, который бомбардировали небесные камни. Множество кратеров на поверхности Луны и Меркурия – следы этих бомбардировок. В космосе носится огромное количество камней всех размеров, выбитых с поверхности Марса, Луны и Земли ударами рушившихся туда на огромной скорости метеоритов. Каждый год на Землю выпадает примерно тысяча тонн марсианских каменных дождей. Наверно, столько же таких каменных «осадков» имеет лунное происхождение. Поэтому, может, и не стоило посылать на Луну астронавтов за образцами лунных пород. Такие же камни сами валятся на нас с неба.
Большинство астероидов Солнечной системы находятся в Главном поясе астероидов, заполняющем довольно плоскую область между орбитами Марса и Юпитера. Форма этой области, пожалуй, больше напоминает сплющенную пышку, чем пояс. Эту зону Солнечной системы часто изображают заполненной беспорядочно блуждающими камнями разных размеров. Любой из этих астероидов, которых, возможно, там несколько тысяч, может однажды врезаться в Землю, и за примерно сто миллионов лет большинство из них, вероятно, постигнет эта участь. Те из них, у кого поперечник больше километра, при этом взорвутся с такой силой, что бóльшая часть живых существ на Земле окажется на грани вымирания.