Свет во тьме. Черные дыры, Вселенная и мы

Говорят, что старая теория умирает вместе с последними критиками новой. Так и случилось. Сейчас теорию динамичной, расширяющейся Вселенной полностью принимают все ученые, несмотря на то, что разгадать тайну Большого взрыва нам лишь предстоит.

Другой свет: радиоастрономия

Тысячелетиями люди могли смотреть на небо только невооруженным глазом. Позже, начиная с XVII века, им помогали в этом оптические телескопы. Но девяносто лет назад, с распространением совершенно новой методики, произошла революция в изучении космоса. Когда в 1932 году Карл Гуте Янский открыл космическое радиоизлучение, мы мгновенно увидели всю Вселенную в совершенно ином свете – буквально ином, потому что мы впервые использовали для наблюдений не видимый свет, а свет из другого диапазона электромагнитного спектра. Для астрономов это означало, что они вступают на абсолютно неизведанную территорию, к которой еще нужно было привыкнуть. Вначале некоторые воротили от нее носы, и потребовалось некоторое время, чтобы новая дисциплина – радиоастрономия – нашла свое место в рамках более широкой науки – астрономии, а ее инструменты стали называться телескопами, но уже не оптическими, а радиотелескопами. Компоненты оптических телескопов, с помощью которых формируется изображение, обычно изготавливаются из различных видов стекла, а радиотелескопы изготавливаются из стали.

Сегодня мы регистрируем космическое излучение во всем спектре электромагнитных волн, используя для этой цели радио-, инфракрасные, оптические, рентгеновские и гамма-телескопы. Мы принимаем радиоволны с частотой 0,01 ГГц, у которых длина волны сравнима с размером дома. Или гамма-лучи с частотой 100 миллиардов ГГц, с длиной волны в 100 миллионов раз меньше размера атома. Один гигагерц равен одному миллиарду колебаний в секунду – это тот тип излучения, который мы используем в wi-fi. Видимый свет колеблется с частотой 500 000 ГГц. Излучение, испускаемое Вселенной, можно сравнить с космической симфонией, где каждой отдельной частоте соответствует нота в музыкальной гамме света. Инструменты, которые есть у нас сегодня, охватывают диапазон частот в шестьдесят три октавы, что соответствует фортепиано с клавиатурой длиной почти 12 метров. До появления радиоастрономии мы слышали светомузыку Вселенной, исполняемую только в одной октаве. Благодаря радиотелескопам постепенно добавились басовые ноты, что придало Вселенной совершенно новое звучание. Внезапно небо, озаренное радиочастотным излучением, засияло не только звездами, но и черными дырами и светом, оставшимся от Большого взрыва. Позже, с появлением рентгеновских и гамма-телескопов, мы услышали и более высокие ноты.

Прорыв в новой области астрономии произошел после Второй мировой войны, и это не было случайностью: военные действия в воздухе обусловили развитие радаров. Помимо очень многого плохого эта смертоносная война дала человечеству и кое‐что хорошее: помогла создать необходимую технологию (хотя при всей ценности радиоастрономии мы никогда не должны забывать о ее печальном происхождении). После войны большое количество радиоантенн, тарелок-приемников и передатчиков оказались ненужными, и астрономы выстроились за ними в очередь.

В последующие годы в исследованиях использовались в основном гигантские радиоантенны, которые когда‐то создали инженеры для радиолокационных станций. В Англии группа бывших солдат Королевских ВВС под руководством Бернарда Ловелла начала строительство гигантского телескопа диаметром 76 метров в Астрофизическом центре Джодрелл-Бэнк. Из-за ошибки в расчетах его размеры оказались совершенно неподходящими для выполнения первоначально поставленных задач. Проект начал испытывать финансовые трудности, и Ловелл испугался, что его отправят в тюрьму. Но запуск первого советского спутника в 1957 году спас телескоп, поскольку группа, обслуживающая его, оказалась единственной во всей Англии, способной принять и расшифровать радиосигналы со спутника. (Конечно, это удалось сделать не с помощью гигантского радиотелескопа, а с помощью простой антенны[92].)

Голландцы тоже принялись исследовать небо в этом новом диапазоне электромагнитного спектра. Сначала они работали на немецком радиолокационном оборудовании, а затем построили на окраине города Двингело свой 25‐метровый телескоп, используемый для измерения излучения водорода с длиной волны 21 сантиметр, возможность наблюдения которого предсказал Хендрик ван де Хюлст.

Радиотарелка диаметром 64 метра, построенная в Австралии недалеко от небольшого городка Паркс в Новом Южном Уэльсе, вошла в историю благодаря невероятным усилиям ученых, первыми наладившими трансляцию по телевидению кадров высадки на Луну экипажа “Аполлона-11”.