Ирина Радунская - Безумные идеи
Как ни кропотливы, как ни ювелирны были исследования ливней космических частиц, но это были явления, происходившие если и не рядом с людьми, то, во всяком случае, недалеко. Ученые при помощи приборов видели, чувствовали предмет своих исследований. И пока физики изучали космические лучи в пределах их досягаемости, они стояли на реальной почве эксперимента. Если они и не могли тотчас проверить свою теорию опытом, то, во всяком случае, надеялись сделать это рано или поздно.
Когда же дело дошло до проблемы-происхождения космических частиц, ученым пришлось углубиться в мир, недоступный непосредственному вмешательству.
Но, оказывается, как мы убедимся дальше, человеческому разуму полет фантазии, карандаш и бумага могут сказать не меньше, чем плоть эксперимента.
И вот Гинзбург, молодой блестящий «теорфизик», известный замечательными по глубине и прозорливости теоретическими разработками в области строения ядра и радиоастрономии, забыв на время о других задачах, засел за теорию происхождения космических частиц.
А Шкловский, иногда неожиданно для коллег увлекающийся гипотезами, которые кажутся необычайными (кто не спорил, например, о его гипотезе искусственного происхождения спутников Марса!), заинтересовался тайной древней звезды.
Чутьем глубокого ученого Шкловский понял, что вспышка древней звезды не просто образец дыхания космоса, но ключ к совершенно новому кругу явлений. Недаром он роется в древних китайских и японских летописях, ища в намеках неведомых астрономов, в их красочном, но наивном описании грандиозных космических катастроф подтверждения мучившей его мысли. Он перечитывает историю русской науки (а во времена вспышки легендарной звезды эта наука отличалась от современной, как желудь от векового дуба) и ищет впечатления жителей Киевской Руси, которые бросили бы свет на его догадку.
А догадка заключалась в том, что звезда, исчезнувшая из поля зрения древних астрономов, должна иметь непосредственное отношение к происхождению космических лучей, тайне, давно волнующей умы исследователей. Теоретические соображения и расчет подсказали ученому, что если на месте древней погасшей звезды произошла катастрофа, если звезда, разгоревшись вдруг ярким пламенем, взорвалась, то она должна была превратиться в газовую туманность, опутанную паутиной магнитных полей. Вещество ее разлетелось во все стороны с большой скоростью. Электроны были не в состоянии вырваться из плена магнитных полей туманности и остались блуждать в них, излучая радиоволны и свет. Протоны же преодолели силу магнитных полей туманности и стали космическими странницами. Они и должны составлять большинство частиц, которые мы называем первичными частицами космических лучей.
Листая летописи
Получив такой ответ теории, ученые взглянули на небо. Действительно, как раз в районе, указанном древними хрониками, мерцала еле видимая туманность, по форме напоминающая краба. Вот почему Шкловский жадно перелистывал пожелтевшие страницы, желая отождествить Крабовидную туманность с древней звездой и... боясь ошибиться! Если теория верна, если действительно в глубине веков произошло то, что подсказало ему воображение, Крабовидная туманность должна быть источником мощного радиоизлучения.
В это время быстро входила в силу новая наука – радиоастрономия. Она обещала разгадку многих тайн вселенной тому, кто овладеет шифром радиоволн, приходящих на Землю из разных уголков космоса. И на загадку древней звезды ответила радиоастрономия. Шкловский рассказывает:
– Мысль о том, что Крабовидная туманность может быть сильным источником радиоизлучения, возникла у меня еще в 1948 году. В 1949 году в Крыму по моей просьбе была сделана попытка обнаружить радиоизлучения от нее. Увы!.. На имевшемся в то время в обсерватории радиотелескопе наблюдения можно было проводить только тогда, когда источник радиоизлучения восходит над морем. По невезению место восхода туманности было закрыто горами, не хватало нескольких градусов по азимуту. В том же 1949 году австралийцы обнаружили очень сильное радиоизлучение Крабовидной туманности, обнаружили случайно. Излучение оказалось неожиданно мощным.
Изучив наблюдения радиоастрономов, ученые окончательно уяснили судьбу древней звезды. Действительно, примерно 5909 лет назад в небе произошла гигантская катастрофа. Невидимая глазу звездочка внезапно разгорелась ярким пламенем и взорвалась, превратившись в слабую туманность, хорошо видимую в обычные телескопы. Пять тысяч лет шел свет от места катастрофы до Земли и, достигнув ее в 1054 году, рассказал эту историю. Но в то время люди не были подготовлены к пониманию рассказа светового луча.
К счастью, кроме света, продукты взрыва звезды излучают радиоволны, которые были недоступны нашим предкам, но теперь расшифрованы учеными. Эти радиоволны и поведали нам повесть о погибшем светиле.
Не все поверили в эту теорию астрофизиков. Ведь астрофизики, как шутят «земные» физики, часто ошибаются, но никогда не сомневаются. Неясными были некоторые тонкости явления, которые полностью разъяснились в 1954 году благодаря работам советских радиоастрономов. А затем, через два года, их подтвердили и американские ученые, проверив наблюдения на самом большом оптическом телескопе.
Через века
Но неужели только эта бывшая звезда – источник космических частиц? – задали себе вопрос исследователи. Чтобы проверить это, Гинзбург провел расчет. Оценив мощность радиоизлучения от Крабовидной туманности, он подсчитал количество электронов, блуждающих в плену мощной магнитной ловушки этой туманности. А так как при взрыве должно родиться приблизительно одинаковое количество электронов и протонов, то нетрудно было сравнить их число с числом космических частиц, обнаруженных в космосе.
Оказалось, что результаты расчета не совпадают с данными экспериментов.
Почему? – взволновались ученые. Ответ был один: значит, не только эта древняя звезда – поставщик космических частиц. Должны быть и другие.
И Шкловский снова ищет на страницах истории упоминания о вспышках новых и сверхновых звезд – так названы звезды, рождающие космические частицы. И находит то, что ищет! Находит описание вспышки звезды, которое мы вынесли в эпиграф.
«В период Тай-Хэ, в четвертый год, во вторую луну, была видна необыкновенная звезда возле западной стены Синего дворца. В седьмую луну она исчезла».
Вот какой неточный адрес оставили древние наблюдатели! Но ученые нашли место катастрофы.
Астрономы внимательно взглянули через самые крупные телескопы на место, указанное им радиоастрономами. Они увидели в этой точке неба маленькое туманное волокно. При наблюдении сквозь синий светофильтр оно по форме напоминало арку. В красных лучах обнаружились и другие клочья и обрывки туманности. Это был очень слабый источник света – известная астрономам туманность Кассиопеи.
Радиоастрономам же открылась совсем иная картина. В радиолучах туманность Кассиопеи предстала ослепительно яркой. Именно здесь когда-то давно произошла вспышка сверхновой. И произошло это ни более ни менее как 1600 лет назад, в 369 году нашей эры, в четвертый год периода Тай-Хэ по китайской хронологии.
Так началось отождествление ныне видимых туманностей с некогда вспыхнувшими и погасшими звездами.
Увлеченный почти детективной задачей разгадывания многовековых загадок, И. Шкловский восклицает: – Успехи новейшей науки – радиоастрономии, опирающиеся на сверхсовременные достижения радиофизики, электроники, теоретической физики и астрофизики, оказываются тесно связанными с текстами хроник, написанных древними астрономами Китая!
Труд этих людей спустя тысячелетия ожил и как драгоценное сокровище вошел в фонд науки середины XX века!
Поющие галактики
Но и сверхновые оказались не единственными поставщиками космических частиц. Нашелся еще один вид небесных источников, рождающих космические частицы – радиогалактики.
К ним ученые отнесли чрезвычайно интересный объект – туманность, видимую в созвездии Лебедя, расположенную далеко за пределами нашей Галактики. Этот объект оказался мощнейшим источником радиоволн. «Яркость» источника Лебедь-А в радиолучах раз в 500 больше яркости «спокойного» Солнца! Мощность его радиоизлучения во столько же раз превышает мощность крупнейшей из созданных трудом человека радиостанций, во сколько раз вся энергия, излучаемая Солнцем, превосходит энергию, излучаемую свечой, да еще ослабленную в 10 тысяч раз по сравнению с обыкновенными свечами.