Космические сыщики
Шрифт:
Спутник COBE быстро передал важные данные, которые позволили определить степень чернотельности Вселенной. Группа COBE, храня первые результаты в тайне, заявила доклад на ежегодную конференцию Американского астрономического общества, которая проходила недалеко от Вашингтона, в городе Кристал-Сити. Впрочем, в одном случае тайна была нарушена: участник группы Вилкинсон, работавший в Принстонском университете вместе с Пибблсом и Дикке, распечатал главный график, полученный с помощью нового спутника, и положил его перед Джимом Пибблсом. Тот онемел от изумления.
Доклад Джона Мазера поставили на 13 января 1990 года, на последний день конференции, поэтому
Наступило время доклада. По иронии судьбы, председателем сессии был Джефри Бербидж, который вместе с Фредом Хойлом являлся противником теории Большого взрыва.
Вопреки ожиданиям Джона, в аудиторию набилось две тысячи человек. Джон продемонстрировал теоретическую планковскую кривую с нанесёнными данными, которые были получены с помощью инструмента FRAS на спутнике COBE. Планковская кривая совпала с экспериментальными точками на всем диапазоне длин волн с фантастической точностью! Зал замер в молчании, осмысливая увиденный график, а потом разразился овацией, чего Джон Мазер никак не ожидал.
Так подтвердилась модель Большого взрыва и чернотельность реликтового излучения. Значит, результаты других экспериментов, фиксировавшие сильные отклонения от чернотельности, были ошибочны. Вселенная оказалась превосходным чёрным телом!
На следующий день научная сенсация обсуждалась во многих газетах и журналах. Если Пензиас и Вильсон измерили фон неба как 3,5 градуса плюс-минус 1 градус, прибор FIRAS дал гораздо более точное значение – 2,735 с неопределенностью в 0,06 градуса. Следующие спутники уточнили эту фундаментальную величину – 2,7255 градусов Kельвина.
Группа Джона Мазера первая доказала, что самым чёрным телом в нашей Вселенной является сама Вселенная, а её холодное сияние – эхо давнего горячего взрыва – практически идеально совпадает с кривой, которую почти сто лет назад вывел педантичный учёный Планк для свечения электролампочек.
– То есть Вселенная светится как лампочка Планка, только очень холодная? – спросила Галатея. – Как это странно и красиво – «сияние черноты»!
– Не будем путать черноту с темнотой. Темнота безнадёжна, а чернота загадочна. Физическая чернота может ослепительно сиять.
– Или шептать в телефон! – отметил Андрей.
– Верно! Чернота имеет спектр, это её главная характеристика. Прибор DMR (Differential Microwave Radiometer) – другой инструмент COBE – предназначался для исследования анизотропии реликтового излучения.
– Что значит «анизотропия»? – спросила Галатея.
– Открыв реликтовое излучение, Пензиас и Вильсон отметили, что оно изотропно, то есть приходит с одинаковой интенсивностью со всех участков неба. Другие наблюдатели подтвердили удивительную однородность реликтового излучения. Но теоретические работы говорили о том, что должна существовать анизотропия, то есть вариации свечения по небу. Эти вариации возникли вместе с первыми структурами Вселенной – галактиками и их скоплениями.
Спутник COBE, созданный Мазером и его коллегами, осуществил точнейшее сканирование всего неба. 23 апреля 1992 года подробная карта с анизотропией реликтового излучения, которая составляла всего одну стотысячную от фонового изотропного излучения, была показана на научной конференции Джорджем Смутом, руководителем прибора DMR. После выступления членов группы COBE ждала сотня репортёров с камерами. Смут сказал журналистам: «Мы словно увидели лицо Бога!» – и стал звездой газетных репортажей. А Стивен Хокинг сказал о карте анизотропии реликтового излучения так: «Научное открытие века, если не всех времён!»
За свою работу Джон Мазер и Джордж Смут получили Нобелевскую премию по физике 2006 года. В решении Нобелевского комитета отмечалась, что проект COBE стал «стартовой точкой для космологии как точной науки».
Но вернёмся во времена, когда двадцатилетний проект COBE едва завершился. В декабре 1994 года Джон Мазер выступил на семинаре в Годдардском центре NASA с идеей складного телескопа с двухметровым зеркалом, который можно было бы запустить на недорогой ракете; на орбите он раскрывался бы как зонтик. Джон вспоминает: «Мои коллеги громко рассмеялись. Боссы NASA никогда не согласятся запускать подобную абсурдно сложную конструкцию».
Рассказчик передохнул, снова отпил чаю и задумчиво продолжил:
– Джон Мазер – интеллигентнейший и мягкий человек. Но в нём есть стальное упорство исследователя, который ради нового научного достижения может свернуть горы. Идея раскладывающегося телескопа сулила невероятные перспективы и полностью захватила Джона. В это время он услышал о концепции «Миссии Эдисона». Обычный космический телескоп типа COBE использовал для охлаждения своих приёмников излучения сотни литров жидкого гелия, который постепенно испарялся – и это ограничивало срок жизни телескопа несколькими месяцами. Авторы «Миссии Эдисона» предложили вариант, по которому глубокое охлаждение приборов достигалось с помощью особого многослойного экрана, защищавшего инструменты от прямого солнечного света и эффективно излучавшего в космос тепло, вырабатываемое приборами. NASA уже отвергла эту идею как слабо проработанную. Но усилиями Джона Мазера и других учёных идеи складного телескопа и многослойного экрана слились в грандиозный проект, который впоследствии был назван JWST (James Webb Space Telescope) – в честь Джеймса Уэбба, легендарного руководителя NASA в 1961–1968 годах.
Обладая складным зеркалом с максимальным диаметром в 6,5 метров, этот телескоп во много раз превосходил бы возможности телескопа «Хаббл»: только по площади золотого зеркала он перекрывал предшественника в пять раз, мог бы исследовать далёкие галактики и открывать планеты возле других звёзд. Многослойный экран, который тоже должен разворачиваться на орбите, мог охладить телескоп до 50 градусов Кельвина (минус 223 градусов Цельсия), что позволило бы проводить тончайшие наблюдения. Благодаря такому экрану, продолжительность работы телескопа не ограничивалась объёмом жидкого гелия на борту, который позволял охлаждать приборы считаные месяцы, а могла продолжаться пять или даже десять лет.
Для создания телескопа Уэбба пришлось решить множество задач. В проекте были задействованы учёные разных специальностей. В том числе я выполнил работу по созданию модели зодиакального света, которая помогла определить оптимальную точку расположения будущего телескопа.
Телескоп Уэбба планировалось запустить в L2, точку Лагранжа Земли, в 2018 году.
– Что такое точка Лагранжа? – спросила Галатея.