Белые карлики. Будущее Вселенной

В 1960–1980-е гг. радиоастрономия лидировала в области качественного и количественного расширения возможностей наблюдений космического пространства с наземных платформ. Оптическая астрономия в эти времена не то чтобы стагнировала, но развивалась относительно медленно. Пятиметровый рефлектор Паломарской обсерватории вплоть до 1976 г. оставался самым большим в мире. Конечно, оптические обсерватории оснащали более совершенными фотокамерами и спектрографами, но эти приборы монтировали на уже имеющихся телескопах. Строительство гигантских рефлекторов нового поколения с восьми-десятиметровыми зеркалами началось лишь в 1990-е гг. Позднее их начали оснащать системами активной и адаптивной оптики, позволявшими в несколько раз увеличить разрешающую способность. Новые телескопы объединяли в интерферометрические системы и оснащали компьютерной управляющей аппаратурой. Это привело к революционному перевороту в оптической астрономии, которая стала достойным партнером астрономии радиоволн.

Однако радиоастрономия шестидесятников обязана своими открытиями не одному лишь прогрессу аппаратных и вычислительных ресурсов. Ее активное человеческое ядро было не особенно (во всяком случае, по сегодняшним меркам) многочисленной группой первоклассных исследователей, объединенных неформальными личными связями (а иногда и опытом совместной работы над военными проектами). Эти связи и опыт сыграли в высшей степени конструктивную роль в становлении новой научной дисциплины.

33. Как открывали реликтовое излучение

Открытие реликтового излучения (его также называют микроволновым фоновым излучением) принадлежит к числу величайших достижений космической науки за всю ее многовековую историю. Его официальной датой считается дата публикации крохотной заметки американских радиоастрономов Арно Пензиаса и Роберта Вильсона и короткой статьи принстонских физиков Роберта Дикке, Джеймса Пиблза, Питера Ролла и Дэвида Вилкинсона, которые появились в The Astrophysical Journal от 1 июля 1965 г. Пензиас и Вильсон детектировали ранее неизвестное космическое излучение на своем радиотелескопе, а их принстонские коллеги объяснили его природу и поделились планами его дальнейшего исследования. Однако почти за полтора месяца до выхода журнала весь мир узнал об открытии из статьи старейшины американской научной журналистики Уолтера Салливана «Сигналы подтверждают Большой взрыв Вселенной», напечатанной 21 мая на первой странице газеты The New York Times. Обе научные статьи тогда уже были отправлены в The Astrophysical Journal — 7 и 13 мая. Поэтому сенсационная публикация Салливана базировалась на весьма оперативной утечке информации из редакции этого издания. Кто ее устроил, до сих пор неизвестно.

Как бы то ни было, в 2020 г. открытию исполнилось 55 лет — дата хоть и не круглая, но вполне почтенная. Она предоставляет повод восстановить последовательность событий, имеющих отношение к этому открытию. Причем не только тех, которые реально привели к первому детектированию реликтового излучения, но и тех, которые могли бы завершиться — но все же не завершились! — таким же победным финалом. И их было немало.

Однако для полноты картины начнем не с истории науки о космосе и не ею закончим. В следующем разделе будет рассказано о современном понимании природы реликтового излучения и физических механизмов его возникновения. Во втором и третьем разделах речь пойдет о работах астрономов, которые фактически наблюдали реликтовое излучение, а также трудах физиков-теоретиков, предсказавших его существование до детектирования. В четвертом разделе вспомним радиоастрономические наблюдения 1940-х — начала 1960-х гг., которые, как ясно сейчас, косвенно указывали, что космическое пространство может быть равномерно заполненным изотропным электромагнитным излучением, не связанным ни с какими локальными источниками. Пятый раздел будет посвящен самому детектированию реликтового излучения, а шестой — последующей проверке и шлифовке начальных результатов. В седьмом и восьмом разделах поговорим о физических причинах температурных флуктуаций реликтового излучения и о том, какая информация об истории мироздания в них зашифрована. Последний раздел будет посвящен современному статусу космологии.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ РЕЛИКТОВЫХ ФОТОНОВ

В нашем столетии астрофизики и космологи построили Стандартную модель происхождения и последующей эволюции Вселенной. Она основана на предположении, что мироздание возникло в результате квантового катаклизма, природа которого пока еще непонятна. Эту начальную фазу его существования часто называют Большим взрывом.