Складки на ткани пространства-времени. Эйнштейн, гравитационные волны и будущее астрономии

SKA, предположительно, сыграет ведущую роль еще в одной сфере гравитационно-волновых исследований – идентификации источников волн. Слабейшие возмущения пространственно-временного континуума, которые «почувствовали» радиотелескопы, очень многое могут рассказать о таких космических катастрофах, как взрывы звезд и слияния нейтронных звезд. Но ученые всегда хотят большего. И это естественно! Если у вас под ногами задрожит земля, вы обязательно оглядитесь в поисках причины и чем больше зацепок найдете, тем лучше. Поэтому астрономы охотятся за так называемыми электромагнитными проявлениями источников гравитационных волн, сочетая возможно больше наблюдений. Они надеются, что радиообсерватории и оптические инструменты с быстрым откликом сумеют «увидеть» события, ставшие первопричиной волн Эйнштейна.

Здравствуй, многоканальная астрономия!

14 Быстрая реакция

Обсерватория Роке-де-лос-Мучачос на острове Ла-Пальма Канарского архипелага – одно из самых очаровательных мест, в которых я побывал. Ла-Пальма – это гора-вулкан, вздымающаяся на 2423 м над водами Атлантического океана в области марокканского побережья[105]. Обсерватория примостилась на северном склоне огромной кальдеры. От портового города Санта-Крус-де-ла-Пальма опасный серпантин с десятками крутых виражей ведет к усеянной камнями вершине, где нередко оказываешься выше облаков. Кажется, что стоишь на вершине мира прямо под звездами.

Поздно вечером в пятницу 28 февраля 1997 г. один из куполов обсерватории неожиданно пришел в движение. Телескоп Уильяма Гершеля диаметром 4,2 м должен был наблюдать за частью неба в созвездии Змеи, но стал смещаться дальше на запад, нацеливаясь на область очень низко над горизонтом. Штатный астроном Джон Телтинг сделал несколько снимков маленькой зоны в северо-западной части созвездия Орион. Той же ночью цифровые изображения были отправлены по интернету в Амстердамский университет. Вскоре студенты-дипломники Пауль Гроот и Титус Галама совершили прорыв в перспективной сфере астрономии – в изучении гамма-всплесков.

Эта книга посвящена гравитационным волнам, а не гамма-всплескам, но, как вы скоро узнаете из этой главы, две темы очень тесно связаны. Эта история важна еще и тем, что показывает, зачем астрономам быстрые дополняющие наблюдения краткосрочных феноменов. Итак, я очень коротко расскажу о гамма-всплесках[106].

В конце 1960-х гг. в данных американских разведывательных спутников Vela были обнаружены необъяснимые выбросы высокоэнергетического рентгеновского излучения. Только через 10 лет астрономы убедились в космическом происхождении этих коротких вспышек. Прошло еще около десятилетия, и в апреле 1991 г. НАСА вывело на орбиту гамма-обсерваторию Комптон. Одной из ее задач было собрать как можно больше данных о загадочных космических импульсах и узнать, что они из себя представляют. (Космическое высокоэнергетическое рентгеновское излучение невозможно наблюдать на Земле, поскольку, к счастью, эта смертельная радиация поглощается атмосферой нашей планеты.)

Раскрыть тайну гамма-всплесков оказалось гораздо труднее, чем предполагалось. Как и следовало ожидать, детектор обсерватории Комптон «Инструмент для исследования вспышечных и транзиентных событий» (Burst and Transient Source Experiment, BATSE) за несколько лет зарегистрировал много сотен всплесков, но определить их положение в небе с высокой точностью, не говоря уже о дистанции до них, оказалось невозможно. Кроме того, короткие вспышки – некоторые продолжительностью в малую долю секунды – происходили где угодно, без какой-либо системы. По их распределению нельзя было судить, что это – относительно слабые источники недалеко от нас (столкновения астероидов или взрывы на поверхности ближних звезд) или исключительно мощные события в далеких галактиках.

Все изменилось с запуском итало-голландского спутника BeppoSAX в апреле 1996 г. Кроме измерителя гамма-излучения, маленький спутник был оборудован рентгеновскими телескопами. Замысел ученых состоял в следующем: любой взрыв в космосе сопровождается чрезвычайно кратким выбросом высокоэнергетического гамма-излучения, но рентгеновские лучи более низких энергий, возможно, излучаются дольше. Более того, рентгеновский телескоп может гораздо точнее нацелиться на точку в небе, где происходит всплеск. Если информацию о нем достаточно быстро передать астрономам на Земле, то, вероятно, удастся найти его «послесвечение» в радиодиапазоне или даже оптическое проявление.