Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория LIGO – в ней сотрудничают более тысячи ученых из более чем ста институтов восемнадцати стран – зарегистрировала гравитационные волны от столкновения черных дыр на расстоянии в несколько миллиардов световых лет от нас.
Большой коллектив ученых из Бельгии, Франции, Марокко, Саудовской Аравии, Южной Африки, Швейцарии, Великобритании и Соединенных Штатов, возглавляемый астрофизиками из Льежского университета в Бельгии, открыл систему TRAPPIST-1: семь экзопланет земного размера, вероятно, каменных, обращающихся на небольшом расстоянии от материнской звезды, которая более чем вдвое холоднее Солнца. Три из этих планет находятся в «зоне обитания».
Астрофизики из Канады, Чили, Франции, Израиля, Италии, Польши, Испании, Великобритании и Соединенных Штатов изучают квантовые эффекты, связанные с сильными магнитными полями вокруг нейтронных звезд; гигантскую межгалактическую пустоту – войд, которая способствует движению нашей галактики в пространстве, «расталкивая» его; пока необъяснимый холодный участок космического микроволнового фона («отпечатка» Большого взрыва), который может оказаться первым доказательством реальности мультивселенной. Они обнаружили большую, тусклую, относительно близкую к нам сфероидальную галактику, близкую по массе к Млечному Пути, которую так долго не удавалось зарегистрировать, потому что она на 99,99 % состоит из темной материи. Осенью 2017 года они впервые увидели межзвездный астероид, залетевший в Солнечную систему откуда-то издалека, из Млечного Пути, пронесшийся мимо Солнца и умчавшийся куда-то в сторону Марса на скорости в 300 000 километров в час.
Астрофизики не только делают открытия, но и высказывают гипотезы: например, что инопланетяне могут использовать лазер для подачи сигналов о своем существовании, сигналов, которые могли бы быть замечены наблюдателями при тщательном мониторинге известных и предполагаемых экзопланет. Некоторые из нас предполагают, что инопланетяне могут обеспечивать энергией свои межзвездные зонды, посылая непрерывные мощные потоки радиоволн при помощи гигантских излучателей, питающихся энергией звезд. Так можно было бы объяснить регистрируемые крупнейшими радиотелескопами Земли таинственные короткие всплески радиоволн, которые приходят с расстояний в миллиарды световых лет.
Конечно, какие-то из наших революционных открытий и предположений могут привлечь интерес военных и разработчиков оружия. Но другие могут, наоборот, ясно показать, неосуществимость их надежд на «космическое превосходство».
___________________
Одним из таких революционных открытий, сделанным за десятилетия до появления «Хаббла» и его космических собратьев, было открытие происхождения элементов во Вселенной,
Происхождение атомов, свойства которых определяют нашу биохимию и лежат в основе жизни на Земле, связано с процессами термоядерного синтеза в недрах звезд. Мы существуем во Вселенной, и Вселенная существует в нас. Это понимание, этот имеющий почти духовный смысл дар науки XX века современной цивилизации, не был результатом озарения, снизошедшего на одинокого бессонного исследователя, но следствием плодотворного сотрудничества четверых ученых в 1950-х годах.
Происхождение и относительная распространенность химических элементов долго оставались одной из главных загадок современной астрофизики. Исследования радиоактивности – естественного взаимопревращения элементов – привели к сильным подозрениям, что за ней стоит какой-то единый естественный ядерный процесс, возможно тот же, который высвобождает энергию в недрах звезд.
В 1920 году, вскоре после окончания чудовищной бойни Первой мировой войны, английский астрофизик сэр Артур Эддингтон на собрании Британской ассоциация содействия развитию наук изложил свои провидческие мысли об источнике звездной энергии:
Звезда пользуется неким гигантским резервуаром неизвестной нам энергии. Вряд ли эта энергия может быть чем-то иным, нежели субатомной энергией, которая, как известно, существует в изобилии в любой материи; и иногда мы мечтаем о том, что человек когда-нибудь научится освобождать ее и пользоваться ею в своих целях. Этот источник оказался бы практически неисчерпаем, если бы только можно было его нащупать. <…>
Если и вправду субатомная энергия в звездах высвобождается, чтобы поддерживать в их недрах горение гигантских печей, мы, возможно, стали чуть ближе к осуществлению нашей мечты об управлении этой скрытой мощью для благосостояния человеческого рода – или для его самоубийства[539].
Главные прорывы в квантовой физике произошли в 1920-х и продолжались до 1932 года, когда британский физик Джеймс Чедвик открыл новую субатомную частицу: нейтрон. До этих пор все, что мы знали о строении звезд, свидетельствовало: несмотря на огромную температуру и давление в ядре звезды, элементы там образовываться не могут. Но это не помешало Эддингтону заметить в 1926 году в своей книге «Внутреннее строение звезд»: «Мы не будем спорить с критиком, который считает, что звезды недостаточно горячи для рождения элементов; просто предложим ему пойти и поискать местечко погорячее»[540]. Вы поняли, что он послал своих оппонентов к чертям?
Во всяком случае, квантовая физика 1930-х годов считала доказанным, что в недрах Солнца происходит превращение водорода в гелий и побочным продуктом этого процесса является энергия. Но происхождение всех более тяжелых элементов оставалось неясным. Ядерное оружие, разработанное в рамках Манхэттенского проекта, участником которого был и Чедвик, ответило на этот вопрос.
Единственный способ узнать, как легкие атомные ядра сливаются и образуют более тяжелые при высоких температуре и давлении – а именно такие условия и существуют в недрах звезд, – заключается в том, чтобы изучить все пути и условия, при которых ядро одного вида может врезаться в ядро другого вида. Эти так называемые поперечные сечения ядерных столкновений можно оценить теоретически, но в идеале их следует измерять непосредственно в лабораторных экспериментах.
Рассекреченные данные ядерной физики, полученные во время Второй мировой войны и в ходе многочисленных послевоенных испытаний ядерных бомб (подземных, наземных, в океане и в воздухе), и были именно такими экспериментальными данными. К середине 1950-х накопилось достаточно информации о том, что происходит с субатомными частицами и атомными ядрами при столкновениях. И на основании этой информации Маргарет и Джеффри Бербидж, Уильям Фаулер и Фред Хойл сумели понять, как и почему жизнь звезды и колоссальный взрыв, которым эта жизнь заканчивается, приводят к образованию тяжелых элементов.
В предисловии к их работе, опубликованной в начале 1957 года, Фаулер вспоминает, как много значило открытие доступа к рассекреченным данным:
Мы считаем, что калифорний-254 образуется при взрывах сверхновых и что очень высокая энергия, выделяющаяся при его распаде, в сочетании с удобным для наблюдений временем его жизни делает его присутствие столь заметным, но, вероятно, и другие тяжелые элементы образуются похожим образом.<…>Этот совершенно несекретный результат был получен менее чем через четыре недели после публикации данных испытаний на атолле Бикини, остававшихся под грифом секретности на протяжении почти четырех лей.
Двадцать три ядерные бомбы были взорваны Соединенными Штатами на атолле Бикини в южной части Тихого океана между 1946 и 1958 годами. Эвакуированное население. Радиоактивное заражение местности. Испепеленная флора и фауна. Дорого достались эти данные.
Исследование группы Бербиджа было опубликовано в октябре 1957 года – в том же месяце, в котором Советский Союз запустил первый спутник, открыв космическую гонку. Хотя статья была названа нейтрально: «Синтез элементов в звездах» и выдержана во вполне объективном тоне, работу частично поддержала объединенная программа Научно-исследовательского управления ВМФ США и Комиссии по атомной энергии[541]. Как Фаулер писал ранее, на выводы, сделанные группой, сильно повлияло обнаружение калифорния-254 среди продуктов атомного взрыва на Бикини. И если бы, продравшись сквозь частокол формул, вы сумели прочесть последние страницы статьи группы Бербиджа, вы не смогли бы не почувствовать скрытой между строк надежды на то, что эксперименты, подобные взрыву на атолле Бикини, будут продолжаться – отчасти из-за огромной пользы, которую они приносят астрофизике:
Идентификация калифорния-254 в продуктах атомных испытаний на Бикини, а затем в сверхновой, вспыхнувшей в галактике 1C 4182, позволила впервые увидеть ключ к образованию элементов в ходе r-процесса. Окажется ли это предположение верным, будет зависеть от дальнейших работ как по установлению периода полураспада калифорния-254, так и по изучению кривых блеска сверхновых[542].
___________________
Ни один проект, каким бы захватывающим он ни казался, не может вечно держаться на энтузиазме. Рано или поздно возникает вопрос о деньгах. Космические зонды, космический телескоп, новейшее исследовательское оборудование – все это стоит недешево. И все же ясно, что цена мировых астрофизических исследований на много порядков меньше мировых расходов на нужды войны[543] – еще одной сферы международного сотрудничества, наряду с Олимпийскими играми и футбольным чемпионатом мира. Даже когда в мире не бушует война, мы все равно тратим на подготовку к ней триллионы.
Сегодня стоимость финансирования мировой астрофизики составляет менее 3 миллиардов долларов в год[544], а глобальные военные расходы приближаются к 1,7 триллиона долларов. При мировом значении ВНП на 2016 год почти в 76 триллионов долларов это составляет 0,004 % для астрофизики и 2,2 % для военных расходов[545]. Выходит, что на деньги, расходуемые на военные нужды за год, все астрофизики мира могли бы заниматься своими исследованиями полтысячелетия.