Небесные магниты. Природа и принципы космического магнетизма

Попытки наблюдательно изучить звездный магнетизм начались с 70-х гг. прошлого века. Астрономы попробовали прибегнуть в первую очередь к знакомым методам: изучить что-то наподобие эффекта Зеемана. Примерно в это время замечательный американский спектроскопист Олин Вильсон сформулировал и реализовал программу многолетнего мониторинга звезд, похожих на Солнце по своим физическим характеристикам, в двух спектральных линиях, которые, как свидетельствует опыт солнечной астрономии, говорят о поведении магнитного поля. По обозначениям этих линий H и K ионизованного кальция проект известен как «H-K-проект». Его удалось поддерживать в рабочем состоянии на протяжении 35 лет, потом он несколько преобразовался, но существует и до сих пор. Мы еще вернемся к его результатам, когда расскажем, что именно узнали астрономы про магнитные поля звезд, а сейчас поговорим о самих наблюдениях.

Если вы не король великой страны или не мультимиллионер, решивший потратить все свое состояние на предмет своего увлечения, – привет Третьякову, Щукину и Морозову – то поддерживать такой проект в рабочем состоянии вам будет необычайно сложно. Вы пишете первую заявку на грант, объясняете цели своего предприятия. Вам дают деньги на целых три года. Вы пишете блестящий отчет, и вам дают деньги еще на три года. Вы снова пишете отчет, и вам – уже менее охотно – дают деньги еще на три года. Дают их и еще раз, и опять дают, но говорят: нельзя ли заняться чем-нибудь еще, менее заезженным? Вы говорите, что на Солнце магнитное поле меняется с периодом в 22 года, у звезд этот период, наверное, примерно тот же. Ну хоть два-три периода отнаблюдать-то нужно! На вас смотрят как на идиота и спрашивают, давно ли вы смотрели на дату рождения в своем паспорте, и все в таком духе.

В «H-K-проекте» сменилось несколько поколений исследователей. В 1996 г. они опубликовали ставшую знаменитой обзорную статью по результатам проекта, в список авторов которой включили всех членов команды, многих посмертно. Пожалуй, самая трудная задача, которую они решали, – поиск денег для поддержания проекта. Это создает совершенно особую атмосферу в коллективе: войти в доверие этих людей совсем не просто.

Припоминаю, как я сам в конце 1990-х гг. решал эту задачу. Было очевидно, что мои работы интересны членам команды, а команда интересна мне – без этого не о чем было бы и говорить. Однако, как говорят математики, это условие необходимое, но недостаточное. К поездке в Гарвард, где работает группа, я готовился серьезно, принимая во внимание все соображения, которые приходили в голову. В частности, я обратил внимание на фамилию лидера проекта – Салли Балюнас. (Да, именно так нужно произносить ее фамилию. Baliunas – американская литовка, а американские чиновники отказались вписать в документы литовскую форму ее девичьей фамилии Baliūnaitė.) Я допускаю мысль, что не каждый читатель силен в тонкостях литовского языка, но дело в том, что моя жена тоже литовка, и за много лет совместной жизни я узнал много о стране и языке, что мне весьма пригодилось. Но этого все-таки было недостаточно, и меня выручило мое физфаковское образование: на первом курсе я неплохо научился стрелять из карабина в положении лежа. Оказалось, что муж Салли – Скотт – коллекционер оружия и большой любитель стрельбы. Правда, выяснилось, что я стреляю из карабина лучше. До сих пор храню мишени с этого стрельбища. Пикантности ситуации добавляет то, что как раз в то время члены какого-то стрелкового общества в Штатах устроили теракт, и на людей, отправлявшихся на стрельбище, смотрели косо. Но в целом все сложилось. Многие коллеги потом спрашивали, как мне удалось так подружиться с этой командой. Отвечал правду: смотрите, на ком женитесь, и выбирайте литовок.

Кажется, однако, что возможности наблюдений звездного магнетизма гораздо более ограниченны, чем изучение солнечного магнетизма. В самом деле, мы без особого труда можем изучать, как распределены интересные нам детали на всей поверхности Солнца, точнее, на той части, которая в данный момент обращена к нам. Но даже в самый лучший телескоп звезды-то видны как точки: их изображения имеют малый, но конечный размер, который определяется не физическими размерами звезды, а ограниченными возможностями оптики. На первом курсе физфака студенты учат теорию Аббе – это фамилия сотрудника известной компании Karl Zeiss, который в начале XX в. развил теорию телескопа и микроскопа и выяснил, какое предельное разрешение (то есть какую самую маленькую деталь можно с их помощью различить) у этих полезных инструментов[2]. Мы не будем пересказывать теорию Аббе, но в тот момент положение казалось совершенно бесперспективным.

Однако это совсем не так! Уже почти 40 лет астрономы умеют строить карты запятненности различных звезд. Для этого совсем не нужно разрешать с помощью телескопов детали этих звезд, то есть видеть звезду как протяженный объект, а не как точку.