Обращенные к звездам

Издательства «КоЛибри» и «Азбука-Аттикус» представляют книгу американского астронома Эмили Левеск «Обращенные к звездам. Прошлое, настоящее и будущее астрономии» (перевод Каролины Льоренте-Касас).

С тех пор как Галилей впервые направил телескоп на звезды, астрономия стала кладезем развития творческого начала и бесконечным источником открытий. Эмили Левеск описывает мир профессионального астронома, прославляет изобретательность и любознательность и не перестает удивляться чудесам Вселенной.

«Я написала эту книгу, чтобы запечатлеть истории людей, работающих с телескопами. За последние десятилетия в астрономии, возможно, собрано не так много, но астрономы-наблюдатели накопили за это время богатейший опыт. Истории астрономов замечательны, но это и памятник уходящей эпохе… Изучение астрономии будет продолжаться, питая любопытство и осознание себя человечеством», — пишет Эмили Левеск.

Предлагаем прочитать фрагмент книги.

Людям, которые считают, что астрономия родилась в тот момент, когда Галилей направил маленькую подзорную трубу в небо, можно простить непонимание того, что собой представляет астрономия сегодня. Раздвижные подзорные трубы моряков мало чем похожи на современные телескопы, но и первые компьютеры размером с комнату изменились почти до неузнаваемости и эволюционировали в современные ноутбуки и смартфоны. К тому времени, когда Джордж Валлерстайн впервые сел за телескоп в 1956 году, телескопы уже давно превратились из настольных моделей в гигантов, собирающих звездный свет и направляющих его на камеры, расположенные в разных точках вокруг массивных куполов, которые вращаются, когда телескоп медленно поворачивается вместе с планетой, уставив свой широкий глаз в небо.

Астроном и конструктор телескопов Джордж Эллери Хейл сделал карьеру, побивая свои собственные рекорды в строительстве самых больших телескопов в мире в первой половине XX века. Кульминацией этого стало создание астрономической жемчужины — гигантского телескопа в Паломарской обсерватории в Южной Калифорнии с зеркалом диаметром 200 дюймов. С момента его открытия в 1948 году и до сегодняшнего дня любой астроном в разговоре с коллегой мог просто сказать: «Я вел наблюдение на двухсотдюймовом прошлой ночью», и коллега сразу понимал, где именно это происходило, потому что в мире был только один 200-дюймовый телескоп — в Паломарской обсерватории.

Кстати, название телескопа не отдает ему должное — трудно представить, чтобы что-то измеряемое в дюймах было гигантским, однако 200-дюймовое зеркало имеет 5 метров в диаметре и весит 14,5 тонны. Этот телескоп больше среднего автомобиля и способен раздавить его в металлолом. Даже сегодня, спустя более семидесяти лет после его постройки, 200-дюймовый телескоп Паломар входит в двадцатку крупнейших оптических телескопов в мире.

Одно дело понимать теоретически, что чем больше телескоп, тем лучше изображение, но я не осознавала этого по-настоящему, пока не получила возможность посмотреть в телескоп мирового класса своими глазами.

Одно из самых распространенных заблуждений относительно современной астрономии — это представление, что астрономы по-прежнему большую часть времени сами смотрят в телескопы. На самом деле возможность посмотреть в лучшие телескопы мира — посмотреть по-настоящему, прижав глаз к маленькому окуляру, — выпадает реже, чем кажется. У многих современных телескопов даже нет окуляров — мы фиксируем то, что они «видят», с помощью камер и цифровых данных. Тем не менее иногда такой шанс всё же выпадает.

Однажды вечером в обсерватории Лас-Кампанас в Чили мы с несколькими коллегами проводили ночь на горе, но вести наблюдения не планировали. И тут оператор телескопа предложил: поскольку самый маленький телескоп на горе в эту ночь тоже не занят, то, если нам захочется, он может установить на него окуляр для наблюдения за звездами. Все с радостью согласились и вскоре после захода солнца направились к телескопу.

Этот телескоп с зеркалом диаметром один метр, карлик по современным стандартам, заметно превосходил по размеру обычные домашние телескопы и был намного больше любого телескопа, в который я когда-либо смотрела своими глазами. В детстве я наслаждалась видами, открывающимися с нашего маленького 8-дюймового телескопа, но понимала, что они никогда не будут такими впечатляющими, как фотографии в журналах или по телевизору. Разноцветные пузыри газа виделись как неясные белые круги, туманности превращались из хаотичных радуг в маленькие белые пятна, а Сатурн был замечателен тем, что я четко различала очертания колец, а не потому, что изображение было красивым и ярким. Меня волновала не столько красота зрелища, сколько его происхождение — я знала, что эти нечеткие пятна находятся от нас невообразимо далеко, иногда на расстоянии тысяч световых лет.

Стоя в очереди, чтобы впервые взглянуть в однометровый телескоп с окуляром, я не знала точно, чего ожидать, но реакция профессиональных астрономов впереди меня звучала многообещающе. «Ого!», «Ничего себе!», «Смотрите, там даже цвета видны! До чего же оно… красное!» Мы не походили на степенных и серьезных ученых. Мы громко радовались вслух, как обычные люди, которые смотрят на звезды. Хотя все мы в повседневной жизни работали с электронными данными, но каждый из нас стал астрономом, потому что когда-то влюбился в ночное небо — как правило, просто рассматривая его глазами. И все были возбуждены тем, что увидели это привычное зрелище в исследовательский телескоп.

К тому времени, как подошла моя очередь, телескоп был направлен на звезду под названием Эта Киля. Она была как раз по моей части: во много десятков раз массивнее нашего Солнца, таинственная и, казалось, близкая к концу своей жизни. В начале 1800-х годов по причинам, которые мы до сих пор не очень понимаем, произошла Великая вспышка Эты Киля, когда она выбросила сгусток собственной массы очень странного вида: огромное облако газа в форме двух слипшихся пузырей с яркой звездой в центре. Во время вспышки ее можно было легко увидеть невооруженным глазом, но даже тогда она выглядела просто крошечным пятнышком света.

Когда я посмотрела в окуляр, я совершенно непрофессионально взвизгнула. Я увидела эти пузыри своими собственными глазами! Они окружали звезду и были очень прозрачными, почти осязаемо тонкими. Сама звезда мне показалась ярко-красной, очевидно, вследствие светящегося водорода в ее внешней атмосфере. Она неподвижно висела на фоне черного неба и россыпи еще более слабых звезд, а я продолжала смотреть.

В тот момент в моем рюкзаке лежала недописанная работа, в которой я как раз представила новую теорию о том, что происходит на таких звездах, как Эта Киля. Эта теория могла даже объяснить ее странную форму! Я работала над этим в течение нескольких месяцев и была невероятно взволнована полученными результатами. Я и раньше видела много фотографий Эты Киля. Но возможность увидеть своими глазами то, что раньше существовало для меня только в виде цифровых изображений на компьютере или быстро набросанных уравнений в блокноте, вдохновляла меня куда больше, чем я могла представить. Я понятия не имела, что однометровый телескоп настолько мощный.

Наша группа прыгала от объекта к объекту, восхищаясь другими звездами, скоплениями и туманностями и пытаясь запомнить все эти потрясающие картины. Очевидно, даже профессиональные астрономы никогда не перестанут просто любоваться звездами.

Конечно, смотреть в окуляр романтично, но это само по себе еще не наука. Увиденное нужно точно зафиксировать и каким-то образом сохранить — и вот здесь методы с течением времени сильно менялись.

До того как фотография получила широкое распространение, лучшими средствами сбора астрономических данных были визуальное наблюдение и зарисовки. В солнечной астрономии до сих пор используются несколько превосходных рисунков солнечных пятен, сделанных Ричардом Каррингтоном в 1859 году, а один из моих студентов однажды обнаружил на глобусе XVII века первое зарегистрированное упоминание об извержении звезды. Однако к тому времени, как в начале XX века появились телескопы Хейла, мы уже давно перешли от разглядывания в окуляры и зарисовки увиденного к самой современной технологии: фотографическим пластинам.

Фотопластинки в большинстве обсерваторий были последним словом техники в получении изображений. Они представляли собой стеклянные квадраты, которые заказывали у производителя («Кодак» был одним из главных поставщиков) и привозили в обсерваторию. Пластинки были предварительно обработаны специальными эмульсиями галогенида серебра, которые реагировали на свет: чем больше фотонов попадало на эмульсию, тем темнее получалась картинка. После проявления пластины давали безупречное черно-белое негативное изображение объектов наблюдений — темных звезд на фоне бледного неба.

Дьявол, как всегда, скрывался в деталях. «Кодак» производил пластины нескольких размеров, но в обсерватории их, как правило, всё равно нужно было обрезать под размер камеры, используемой для наблюдений. Эти размеры варьировались от массивных пластин площадью сто с лишним квадратных сантиметров, которые использовались в небольших телескопах с широким полем обзора, и до крошек величиной с ноготь, которые нужны были для наблюдений с помощью больших телескопов или специализированных камер, способных глубоко вглядываться в крохотные участки неба. Поскольку пластины чувствительны к свету, резать их надо было в темных помещениях вроде темных комнат у фотографов. Астроном осторожно брал кодаковскую пластинку и в темноте, то есть в основном на ощупь, резаком с алмазной кромкой обрезал ее под нужный размер. До сих пор многие наблюдатели, которые десятки лет назад использовали пластины, могут точно воспроизвести движения, которыми вырезали пластины, и почти все при этом закрывают глаза.

Эта процедура не всегда проходила идеально; опытные астрономы-наблюдатели могли по звуку определить, получился ли чистый срез или же край вышел неровным, а то и откололся кусочек пластины. Не раз наблюдатель слышал характерный хруст и кричал: «Свет!» — своему студенту или ночному помощнику, который щелкал выключателем, озаряя астронома со сломанной пластинкой в окровавленной руке.

Лоуренс Аллер, блестящий астроном своего времени, похоже, отнюдь не отличался аккуратностью. Однажды за обедом он взволнованно продемонстрировал коллегам только что проявленную пластину, на которой красовалось великолепное изображение планетарной туманности — красивого цветного пузыря ионизированного газа, окружающего звезду, подобную нашему солнцу, срок жизни которой подходил к концу. Когда он пустил пластину по рукам, коллеги старательно восхищались изображением, но в конце концов один из них задал вопрос, который волновал всех: пластина была отнюдь не идеальным маленьким квадратом, как полагается, а странной формы, с обломанным углом и неровными краями. Что случилось? Аллер ответил, что так и не научился пользоваться этим чертовым резаком, поэтому он просто расколотил пластину о стойку фотолаборатории, а потом пошарил вокруг и отыскал осколок подходящего размера.

Иногда перед загрузкой в телескоп было полезно устроить пластинам дополнительную химическую обработку в темной комнате, чтобы они максимально быстро реагировали на свет. Компания «Кодак» производила разные виды эмульсий, чувствительных к определенным длинам волн света — от синего до красного и даже инфракрасного, за пределами человеческого зрения, — но астрономам этого было недостаточно. В зависимости от нужной длины волн пластины грели в духовке, держали в морозилке, облучали короткими вспышками или замачивали в различных жидкостях. Большинству пластин шло на пользу замачивание в дистиллированной воде, но наблюдатели все время искали более изобретательные и более рискованные способы «ускорить» пластины — чем быстрее пластина реагировала на свет, тем меньшая выдержка требовалась для съемки.

Отдельной проблемой были инфракрасные пластины. Джордж Валлерстайн вспоминал, как замачивал инфракрасные пластины в нашатырном спирте, что предположительно увеличивало их чувствительность в шесть раз (дистиллированная вода давала только трехкратное увеличение). Недостатком этого метода, разумеется, было то, что приходилось закрываться одному в темной комнате над ванночкой с нашатырным спиртом. Когда Джордж обрабатывал пластины, он обязательно предупреждал кого-нибудь за пределами фотолаборатории: «Если я не вернусь через пятнадцать минут, пожалуйста, войдите и вытащите меня» — на случай, если он потеряет сознание из-за паров. В конце концов от нашатырного спирта отказались в пользу более эффективной химической обработки пластин чистым газообразным водородом.

Опять же, хотя научные достижения были фантастическими, безопасность этого метода оставляла желать лучшего. В Паломарской обсерватории оборудовали для этого специальное помещение с безыскровыми выключателями, лишенное всего, что могло бы вызвать пожар, и тем не менее на всё время, пока им пользовались, за этим помещением закрепилось прозвище «коридор "Гинденбурга"», в честь злосчастного дирижабля. Были в ходу и низкотехнологичные (и менее опасные) методы: так, один пожилой астроном из обсерватории Маунт-Уилсон клялся, что для инфракрасных пластин нет ничего лучше, чем как следует вымочить их в лимонном соке.

Наконец, после подготовки пластину нужно было установить в камеру. Это делалось тоже в темноте, и важнее всего было разместить пластину правильно, лицевой стороной (той, что покрыта эмульсией) к небу, иначе от наблюдения не будет никакого толку. Большинство наблюдателей сообразили, что проще всего определить, на какой стороне эмульсия, коснувшись края пластины губами или языком, — эмульсия всегда была чуть липкой. Видимо, галогенид серебра был сладковатым, и некоторые астрономы утверждали, что даже различают на вкус разные эмульсии «Кодак». А самые умелые наловчились лизать неэмульгированную сторону.