Звезды, планеты и кометы известны людям с глубокой древности. Галилей, впервые применив телескоп, обнаружил новые типы небесных тел — спутники планет, пятна на Солнце, кольца Сатурна. С тех пор каждый шаг в развитии астрономической техники приводит к обнаружению в космосе новых объектов и явлений — сейчас это происходит буквально каждый год. Только в 2005 году было сделано, по крайней мере, три таких открытия.
Научный сотрудник Государственного астрономического института имени Штернберга Сергей Попов рассказывает, как ученые ищут новые типы космических объектов: «За последние десять лет едва ли не каждый год открывается новый карликовый спутник в нашей галактике, их количество все возрастает — и это существенный момент для всей теории образования галактик. Новые типы наблюдательных установок позволили регистрировать космические лучи сверхвысоких энергий. Кроме этого появлялись новые типы нейтронных звезд, такие как "Великолепная семерка", открытая с помощью рентгеновского спутника РОСАТ. Эти звезды не проявляют типичной, как казалось раньше, радиопульсарной активности, то есть не являются источником периодических радиоимпульсов. Другой пример нового типа нейтронных звезд — это магнитары, нейтронные звезды с очень сильным магнитным полем, которые фактически были предсказаны и открыты только в 1990-е годы».
Три составные части открытия нового класса объектов
К оличество новых типов объектов достаточно велико, фактически на каждый год что-нибудь приходится. Открытие нового класса объектов имеет три составные части, — говорит Сергей Попов: «Во-первых, обычно открытие новых типов объектов требует нового типа установки. Или более крупный телескоп, или телескоп, работающий в диапазоне, который до этого мало использовался, или новый тип детекторов. Во-вторых, нужно достаточно тщательно проводить наблюдения. Потому что, как правило, фраза "астрономы увидели" вовсе не означает, что они увидели что-то с такой же очевидностью, как вы видите стол перед вами. Выявление слабых объектов — это достаточно сложная техническая задача. И наконец, в-третьих, нужно просто везение. Вообще говоря, рецепт открытия новых объектов достаточно прост. Возьмите команду профессиональных астрономов, постройте им телескоп или какой-то другой детектор, который в десять раз превосходит предшествующие по своим характеристикам, и новые открытия обязаны появиться».
Сергей Попов старается достаточно регулярно поддерживать русскоязычную версию обзоров, появляющихся в «Архиве» (всемирно известный среди астрономов сервер http://arxiv.org/archive/astro-ph, где каждый день публикуются новые астрономические статьи): «Это самые свежие, еще даже не публикации, а препубликации, которые автор размещает в Интернете. Сейчас количество публикаций в "Архиве" приближается к тысяче статей в месяц. И регулярная работа с этим потоком информации позволяет в конце года достаточно быстро подвести итоги. Когда я попробовал составить список наиболее интересных работ, туда попало три работы, связанные с обнаружением новых типов источников. Все эти открытия связаны с введением в строй тех или иных новых установок или детекторов».
Сергей Попов рассказал о системе телескопов, которая называется HESS: «Это замечательный прибор, который является наземным гамма-телескопом. Земная атмосфера непрозрачная для гамма-излучения, тем не менее, гамма-квант, попадая в атмосферу земли, порождает оптическую вспышку. И именно ее пытаются уловить с помощью наземных телескопов. HESS является наиболее совершенной установкой этого типа. Это четыре 12-метровых зеркала, установлены они в Намибии. Они позволяют определять положение гамма-источников и при этом видеть достаточно слабые источники. И именно эта установка преодолела некий важный критический барьер, который позволил ей не только регистрировать излучения от уже известных объектов, известных по наблюдениям в других областях спектра, но и открывать новые типы. И именно 2005 год стал годом, когда было обнародовано открытие 8 источников в центральной части нашей галактики. Эти 8 источников очень интересны, поскольку источники гамма-лучей таких высоких энергий связаны с источниками космических лучей. Космические лучи — это частицы очень высокой энергии, которые наблюдаются очень давно, но происхождение которых все-таки остается загадкой. Соответственно, поиск гамма-источников в перспективе должен помочь окончательному разрешению загадки о происхождении космических лучей».
Таким образом мы имеем многоступенчатую систему. Космические лучи — разогнанные заряженные частицы излучают гамма-кванты, которые летят к Земле, попадают в атмосферу, образуют ливни частиц, собирающиеся при помощи чашек 12-метрового телескопа HESS. Там, где излучение поймано, оно попадает в специальные фотоэлектронные умножители, появляется электронный сигнал, по которому регистрируется гамма-квант: «А потом в новостях все это называется "астрономы увидели". Так вот, восемь увиденных астрономами источников могут являться очень интересными объектами. Для шести из них удалось найти возможное объяснение. По всей видимости, большая часть из них — это остатки сверхновых, а для двух объектов обнаружить нечто в направлении, откуда пришел гамма-сигнал, так и не удалось. То есть ничего не видно в рентгеновском или радио-диапазоне. В области центра галактики источников великое множество, но в поле зрения телескопа не попал ни один объект, который потенциально может являться источником гамма-излучения. Соответственно, это могут быть новые типы источников», — говорит Сергей Попов.
«Сначала мы видим что-то, и только потом пытаемся объяснить то, что мы увидели»
Здесь важно подчеркнуть, что для специалистов это выглядит именно так: мы что-то увидели, мы регистрируем параметры объекта, но мы не говорим, что мы увидели, потому что не знаем что именно. Сергей Попов поясняет это обстоятельство: «И здесь астрономия, пожалуй, выделяется среди других естественных наук, поскольку мы именно видим что-то, а потом пытаемся объяснить. И следующие два открытия, о которых я хотел бы рассказать, являются хорошим примером того, как трудно часто бывает найти объяснение для вновь открытых источников. Два открытия связаны с наблюдением вспышек радиоизлучения. В радиодиапазоне очень трудно искать источники, которые светят не постоянно, а дают очень редкие вспышки».
Если мы слушаем радиоэфир, то там все время шумы, потрескивания, голос на этом фоне слышен, музыка слышна, а если маленький один щелчок, который случается раз может быть в сутки, то очень трудно его выделить в этом шуме. Сергей Попов рассказывает о поиске источников вспышек жесткого излучения: «Поиск вспышечных источников в радиодиапазоне является чрезвычайно трудной задачей, и только в последние годы аппаратура позволила проводить такой поиск. И сразу было обнаружено два интересных типа источников. Первое открытие принадлежит группе под руководством Хаймана на системе радиотелескопов VLA (Very Large Array Radio Telescope). Несколько лет назад они увидели последовательность десятиминутных радиовспышек. Причем ни до этой последовательности вспышек, ни между вспышками, ни после в направлении на источник зарегистрировано не было».
«От экспериментаторов требуется мужество для опубликования такого результата»
VLA — это радиотелескоп, который представляет собой три железнодорожных пути длиной по 27 километров каждый, проложенные в пустыне. По ним на специальных платформах ездят несколько чашек больших радиотелескопов. Это мощная система, ее недавно модернизировали, и вот на этом инструменте были сразу получены новые результаты: «Причем само открытие было сделано пару лет назад, и только сейчас появилась публикация. Поскольку выделение и понимание того, что данные вспышки не являются дефектом аппаратуры, не являются наземными сигналами, требуют достаточно больших усилий. И я бы даже сказал, что от экспериментаторов требуется некоторое мужество для опубликования такого результата, поскольку такой результат в некотором смысле противоречит основной парадигме современной науки, поскольку он невоспроизводим. Повторных всплесков от этого источника или подобных всплесков от других источников не наблюдалось. Параметры этих вспышек таковы, что теоретикам оказалось очень трудно подобрать какой бы то ни было известный тип источников для объяснения таких вспышек.
Наконец третий тип новых источников, обнаруженных в прошлом году, мне особенно дорог, поскольку касается той области, которой я непосредственно занимаюсь. По всей видимости, обнаружен новый тип нейтронных звезд. Последние десять лет мысль о том, что все нейтронные звезды рождаются такими, как пульсар в Крабовидной туманности, рассосалась и сейчас понятно, что нейтронные звезды представляют собой целый зоопарк. И возможно, открыт новый вид, который проявляет себя за счет необычной вспышечной радиоактивности. Импульсы нового типа источников совсем не похожи на пульсарные. Во-первых, они не столь периодичны, кроме того импульсы чрезвычайно коротки, их продолжительность составляет несколько тысячных долей секунды. И наконец, между этими импульсами от источников ничего не зарегистрировано. Все это говорит о том, что объекты не являются обычными радиопульсарами, тем не менее, оценки их количества в нашей галактике говорят о том, что темп рождения таких объектов равен, а может быть превосходит темп рождения радиопульсаров», — рассказывает Сергей Попов.
«Для того, чтобы удивляться, нужно много знать»
Здесь важно сказать, что для специалиста это различие выглядит как существенное, а для неспециалиста кажется мелочью. Может быть, именно в чувствительности к этим мелочам суть дела. Развитие науки идет через внимание к малым, но значимым сигналам. «Владимиру Михайловичу Ляпунову принадлежит замечательное высказывание: для того, чтобы удивляться, нужно много знать. И действительно, удивить человека, который знает много, зачастую проще, чем человека, который знает мало. Я думаю, что люди, даже просто интересующиеся развитием современной науки, регулярно следящие не только за новостями, но и за какими-то более солидными материалами, они достаточно подготовлены для того, чтобы почувствовать существенную новизну в таких ситуациях, понять, что это существенные шаги, и пусть и небольшая армия астрономов, но, тем не менее, заметное число трудятся не просто так. И новые установки, стоимость которых достаточно велика, строятся не для получения красивых картинок, которые можно публиковать в Интернете или глянцевом журнале, а для действительно лучшего понимания мироздания», —говорит Сергей Попов.
Для того, чтобы знать вкус в винах, надо их пробовать, но вовсе необязательно быть профессиональным сомелье, чтобы получать удовольствие от вина. Точно так же необязательно быть профессиональным ученым для того, чтобы получать удовольствие от новых результатов, достигнутых учеными. «Безусловно. Современному человеку стоит интересоваться этим в том числе и для того, чтобы понимать ради чего существует и функционирует современная наука, которая зачастую выглядит дорогой игрушкой, предназначенной для производства красивых картинок или каких-то шокирующих новостей», — заключает Сергей Попов.
