Космическое зрение

01 июня 1962 года, 00:00

Весной 1931 года произошло событие, взбудоражившее весь мир. Американский инженер Карл Янский по заданию одной фирмы занимался изучением различных помех радиоприему. И вот однажды его радиоприемник уловил на волне около пятнадцати метров какие-то странные свистящие сигналы. Они явно не относились к числу атмосферных помех и повторялись с поразительной последовательностью: каждые сутки точно через 23 часа 56 минут. По ним можно было проверять хронометры.

Янский пришел к выводу, что загадочные сигналы имеют внеземное происхождение. Его заявление вызвало сенсацию. Газеты запестрели крикливыми заголовками на всех языках: «Таинственные сигналы с Марса!», «Обитатели Венеры пытаются установить с нами связь!», «Умирающая цивилизация селенитов взывает о помощи!»

Статьи эти казались читателям весьма убедительными, потому что кто же еще, в самом деле, кроме разумных существ, может посылать сигналы из космоса каждый день в одно и то же время!

Телескопы — глаза астрономов

Но газетная шумиха скоро кончилась — после того, как крупнейшие астрономы мира напомнили, что в промежутке времени, равном 23 часам 56 минутам, нет ничего загадочного или мистического: за этот срок, называемый звездными сутками, Земля совершает полный оборот вокруг своей оси по отношению к звездам. И, значит, сигналы, обнаруженные Янским, исходят из какой-то одной и той же точки небосвода. Скоро была обнаружена и эта точка — она находилась в направлении созвездия Стрельца.

Газетам это было уже неинтересно. Поскольку сигналы подавали не селениты и не марсиане, а сама неразумная природа, газеты уже не сочли это сенсацией. Между тем для астрономов случайное открытие инженера Янского было, пожалуй, не менее важным, чем было бы установление радиосвязи с марсианами. Так произошло рождение радиоастрономии — совершенно новой и самой молодой отрасли «древнейшей из наук».

Но тогда все значение этого события, пожалуй, никто еще толком не понял. Янский по приказу своей фирмы занялся совершенно иными исследованиями. Попытки других энтузиастов уловить сигналы из космических глубин тогда ни к чему не привели из-за несовершенства приемников и антенн. И замечательному наблюдению грозила печальная участь многих других открытий — стать надолго забытым. Но нарождающаяся радиоастрономия вовсе не хотела, чтобы о ней забывали. Она снова и снова напоминала о себе загадочными космическими сигналами, внезапно врывавшимися в сумятицу дипломатических комментариев, воплей погибавших судов о помощи и лихих фокстротов, бушевавших в земном эфире.

Важное открытие сделал в 1940 году астроном-любитель Гроте Ребер. Кроме астрономии, он увлекался радиотехникой и слышал о наблюдениях Янского. У себя в саду Ребер воздвиг сооружение, пугавшее соседей: над кронами деревьев поднималась стальная решетчатая чаша диаметром в девять метров, нацененная в небо.

С помощью своей антенны Ребер обнаружил сильное радиоизлучение уже на другой волне, чем Янский,— 185 сантиметров. Он ухитрился даже поворачивать тяжелую стальную чашу, мобилизовав для этого всех домочадцев, и сделал другое очень важное открытие: сигналы шли не из одной какой-то точки небосвода, а со всех сторон, причем самые мощные посылало громадное скопление звезд, отмеченное на небе полосой Млечного Пути.

Это было уже не случайное наблюдение, а первые опыты. И они были продолжены многими исследователями в других странах. Один за другим открывались все новые источники радиоизлучения, в их числе оказались Луна и Солнце.

Но в это время на Земле полыхала война, и никому, кроме ученых, не было дела до сигналов из космоса. Сведения о новых открытиях если и просачивались в газеты, то терялись среди сводок с фронтов.

А именно в эти годы радиоастрономия развивалась и росла буквально не по дням, а по часам. Во всех странах усиленно велись работы по созданию новых, более совершенных средств радиосвязи и локации. После войны эти средства стали использовать и астрономы. За послевоенные годы радиоастрономия так стремительно шагнула вперед, что теперь даже кажется, будто существует она давным-давно.

А между тем сами радиоастрономы считают, так сказать, официальной датой рождения своей удивительной отрасли науки всего-навсего 1952 год. Только к этому времени им, в сущности, удалось разобраться в весьма запутанной и сложной картине космического радиоизлучения. Так что нынче радиоастрономии исполняется всего десять лет — поразительный возраст для науки!

Самая необычная

Но радиоастрономия не только самая молодая отрасль «звездной науки». Она еще и самая необычная в астрономии. Дело в том, что она видит, если можно так выразиться, ушами. Обычные телескопы улавливают световые лучи; громадное «ухо» радиотелескопа — невидимое электромагнитное излучение.

В этом нет, собственно, ничего необычного, если вспомнить, что свет — это ведь тоже один из видов электромагнитного излучения. Очень небольшую часть электромагнитных волн способен воспринимать наш глаз. Все они умещаются в крошечном диапазоне, равном 0,35 микрона, — от волн длиною в 0,4 микрона для фиолетовых лучей и до 0,75 микрона для красных лучей. Волны меньшей длины дают уже невидимое нам излучение ультрафиолетовые лучи, лучи рентгена, гамма-лучи. За верхним пределом видимого диапазона лежат инфракрасные лучи, также не воспринимаемые человеческим глазом. А дальше — радиоволны.

Астрономия уже научилась использовать невидимые инфракрасные и ультрафиолетовые лучи. Они дают видимое изображение на специальных фотопластинках и помогли ученым открыть немало интересного.

Естественно было предполагать, что небесные тела и межзвездный газ излучают не только одну видимую часть, но и всю гамму электромагнитного спектра полностью. Так что теперь рождение радиоастрономии выглядит вполне естественным и закономерным, хотя и произошло оно при не совсем обычных обстоятельствах.

Радиоастрономия поставила перед астрономами совершенно новые задачи и награждает их все новыми загадками, а не только открытиями.

Световые волны прямо, непосредственно действуют на наш глаз и дают на его сетчатке изображение, которое не нуждается в особой расшифровке. А сигналы, улавливаемые радиотелескопом, как бы зашифрованы — нужно еще разобраться, что именно они означают.

...Вот мы сидим в аппаратной отдела радиоастрономии Пулковской обсерватории и беседуем. Большая комната вся перегорожена распределительными щитами, по стенам тянутся черными змеями электрические кабели. Из нескольких динамиков доносятся обрывки морзянки, каких-то разговоров, голоса дикторов. Все это земные голоса, а где же небесные? Может быть, вот этот отрывистый, резкий писк, вдруг вырвавшийся из динамика? Не сразу понимаешь, что это всего-навсего обычная проверка времени...

Космические голоса астрономы, конечно, не слушают. Их записывают в виде сложных, изломанных кривых на непрерывно ползущих лентах чуткие приемники, настроенные каждый на определенную волну. Потом эта лента ложится на стол, и начинается ее расшифровка. Сигналы из космоса теперь «видимы», но от этого они еще не стали понятнее. Что означает, например, вот этот стремительный всплеск радиоизлучения, оставивший на ленте самописца острый загнутый гребень?

— Вспышка на Солнце, — уверенно говорит радиоастроном. — Вихрь раскаленных газов взметнулся на высоту около пяти тысяч километров...

Многое уже научились понимать ученые в таинственном языке радиоизлучений. По длине волн они различают их «адреса». Солнце посылает нам радиоволны длиной от восьми миллиметров до двенадцати метров. На волне 1,25 сантиметра с нами говорит Луна.

И сообщает очень любопытные вещи: например, то, что температура ее поверхности «днем» достигает 30 градусов тепла, а «ночью» опускается до 75 градусов мороза. Это установлено по изменениям в радиоизлучении.

Особый интерес у радиоастрономов всего мира вызывает знаменитая волна длиной в 21 сантиметр. В 1945 году голландский астрофизик Ван де Холст высказал гипотезу о том, что атомы водорода в межзвездном пространстве должны испускать радиоволны длиной в 21 сантиметр. Эту идею подробно разработал и теоретически обосновал советский астроном профессор И. С. Шкловский.

Для опытной ее проверки в различных странах были построены специальные радиотелескопы. И теоретическое предвидение блистательно подтвердилось: весной и летом 1951 года радиоизлучение водорода именно на этой волне обнаружили сразу три наблюдательные станции на различных континентах! Молодая наука сразу зарекомендовала себя самым убедительным образом.

Радиоизлучение на волне в 21 сантиметр особенно интересно для астрономов, потому что водород служит главным «горючим» для Солнца и других звезд. Из атомов водорода в основном состоит межзвездный газ, заполняющий космические просторы.

А по изменениям в силе излучения астрономы теперь могут установить не только степень концентрации этого газа в разных точках вселенной и его температуру, но и выяснить, куда именно и с какой скоростью движутся газовые облака, невидимые в обычные телескопы. Эти измерения основаны на так называемом эффекте Допплера: частота сигналов меняется в зависимости от того, куда движется их источник, — от наблюдателя или навстречу ему.

Цель — далекие звезды. У пульта настройки сверхмощного телескопа.

Самая дальнозоркая

Радиоастрономия сразу раздвинула границы мира, доступного наблюдениям, в четыре-пять раз. Современные антенны улавливают сигналы, источники которых отдалены от нас на чудовищные расстояния в шесть миллиардов световых лет!

Вместо оптической «щелочки» в несколько десятков микрон радиоастрономия распахнула перед учеными широкое окно в космос. Она не только сделала видимым невидимое, как, например, межзвездный газ. Она позволяет «видеть» сквозь облака межзвездной пыли звезды и туманности, о существовании которых астрономы раньше и не подозревали. Именно радиоастрономия позволила за последние годы по волне водорода в 21 сантиметр подтвердить гипотезу о спиральном строении нашей Галактики, обнаружить многочисленные ее ответвления и «рукава» и нанести их на карту.

В прошлом году советским и американским радиоастрономам впервые удалось обнаружить звездное образование точно в самом геометрическом центре нашей Галактики.

Карта Галактики, пожалуй, самая необычная, какую только можно себе представить. Ведь она показывает одновременно положение различных частей Галактики не только в пространстве, но и во времени. Солнце, Земля и Луна на такой карте отмечены именно там, где они находятся сейчас. А, скажем, самый центр Галактики — в том положении, какое он занимал 26 тысяч лет назад: такое расстояние, выраженное в световых годах, отделяет его от нас.

Наблюдая на волнах различной длины излучение одного и того же объекта, астрономы могут увидеть интересующие их явления «протяженными в пространстве» и даже как бы заглянуть внутрь некоторых небесных тел.

Давно изучают астрономы пятна и вспышки на Солнце, остающиеся во многом еще загадочными для них. В обычные телескопы при этом удается наблюдать лишь самые верхние слои фотосферы Солнца, в лучшем случае — отдельные взметнувшиеся протуберанцы.

А наблюдения с помощью радиотелескопов позволили сделать как бы разрез солнечного пятна или вспышки по слоям различной высоты. Такие наблюдения ведутся в Пулкове даже тогда, когда Солнце закрыто облаками: ведь для радиоволн они проницаемы.

Только радиоастрономия позволила нам впервые заглянуть сквозь облачный покров Венеры, определить период вращения планеты и даже попытаться измерить по силе излучения температуру на ее поверхности.

Новейшие наблюдения за Луной принесли совершенно неожиданные данные о том, что с глубиной лунной «почвы» температура ее как будто повышается. Поскольку эти данные опровергают теорию о том, что наша спутница — мертвое, давно остывшее тело, и имеют громадное значение для космогонии, сейчас проводится их уточнение.

Так молодая наука опровергает некоторые старые, устоявшиеся взгляды. Она начинает кое в чем спорить со своей старшей сестрой, обладающей уже многовековым опытом и большим запасом наблюдений. Устранение противоречий между данными обычной, «оптической» астрономии и новейшими наблюдениями путем радиометодов становится сейчас очень важной задачей для науки.

Да, радиоастрономия распахнула окно в космос, но... Но многое при этом видно еще расплывчато, туманно, не так отчетливо и ясно, как в прежнюю «щелочку». Вся беда — в слабой разрешающей способности радиотелескопов. Они не могут пока различать отдельные детали так же отчетливо, как обычные телескопы. В простой, даже не слишком сильный телескоп можно отчетливо разглядеть все кратеры на Луне. А для радиотелескопа вся Луна — просто-напросто «звучащая точка». Определить, из какого именно места на лунном диске исходят радиоволны, пока не удается.

Довольно скромный по современным масштабам телескоп-рефрактор с диаметром в 20 сантиметров имеет разрешающую способность около одной десятой угловой секунды. Под таким углом виден с расстояния в 300 метров человеческий волос. А разрешающая способность самых совершенных современных радиотелескопов не превышает 10 секунд.

Самая загадочная

Чтобы как следует разобраться в каждом источнике радиоизлучения, надо прежде всего попытаться «привязать» его, как говорят астрономы и геодезисты, к какому-нибудь объекту, уже изученному прежними методами. К настоящему времени на небосводе обнаружено и нанесено на карты уже несколько тысяч мощных источников радиоволн. А «привязано» из них к знакомым объектам всего-навсего несколько десятков. Поэтому молодая наука остается до сих пор самой загадочной областью астрономии.

Еще в 1946 году был обнаружен какой-то весьма мощный источник радиоизлучения на волне 4,7 метра в созвездии Лебедя. По своим угловым размерам он оказался очень мал. Потом подобные же источники стали обнаруживать в самых различных участках неба. Всех их отличала большая мощность излучения и в то же время весьма малые, прямо-таки «точечные» размеры.

Уникальный оптический телескоп установлен в Крымской астрофизической обсерватории. Диаметр его зеркала — 2,6 метра.

Ученые стали размышлять, что же это за небесные тела. Может быть, это какой-то особый вид звезд, которые излучают так мало видимого света, что его не улавливают наши обычные телескопы, но зато посылают в космос мощные потоки радиоволн? Исходя из такой гипотезы, загадочные «радиостанции» стали называть радиозвездами. Но чем больше изучали радиоастрономы эти таинственные невидимые звезды, тем сильнее сомневались в правильности гипотезы. Было совершенно непонятно, откуда же у радиозвезд берется столько энергии для такого мощного излучения.

С повышением разрешающей способности радиотелескопов и с появлением более «дальнозорких» обычных рефракторов многие радиозвезды были развенчаны. Некоторые из них удалось отождествить с газовыми туманностями или очень удаленными галактиками. Другие оказались просто долетевшими к нам с опозданием «радиоотзвуками» взрывов так называемых «сверхновых звезд».

Теперь термином «радиозвезды» астрономы почти не пользуются. Они предпочитают заменять его более осторожным — «точечные источники». Но загадочность многих явлений от этого не уменьшается: большинство этих «точечных источников» пока остается ни к чему не «привязанным».

Дело не распутывают, а, наоборот, осложняют некоторые из последних открытий. Не так давно радиоастрономы подвергли особо пристальному изучению один из таких «точечных источников» в созвездии Треугольника. Он излучает весьма сильный поток радиоволн. Была сделана попытка «разглядеть» его, фотографируя этот участок неба на особо чувствительную пленку. Снимки показали, что таинственным источником радиоволн, несомненно, служит звезда, окруженная слабо светящимся облаком. Спектр ее оказался совсем необычным. В нем есть гелий и калий, но совершенно нет водорода, как у обычных звезд. И теперь астрономы снова в недоумении: может быть, радиозвезды, отличающиеся по своей природе от обычных, все-таки существуют?

Ученым удалось недавно «разоблачить» еще одну из предполагаемых радиозвезд она оказалась скоплением галактик, отдаленных от нас на шесть миллиардов световых лет. Астрономам даже удалось установить, что эти галактики удаляются от нас со скоростью около 138 тысяч километров в секунду!

Разрешающая способность радиотелескопов за последние годы так повысилась, что недавно удалось из общего излучения Юпитера выделить особо мощный источник. Он находится всегда в одном и том же месте и почему-то посылает радиоволны не во всех направлениях беспорядочно, а только в определенной плоскости. Теперь остается «совсем немного»: понять, что же это за источник...

Чтобы разобраться в загадках неба, ученые строят все новые и новые радиотелескопы, стараясь всемерно повысить их разрешающую способность. Одним из самых лучших в мире в этом отношении до сих пор остается громадный телескоп Пулковской обсерватории. Его антенну образуют 90 отдельных плоских щитов, установленных на склоне холма по дуге с размахом в 120 метров.

* * *

...Днем и ночью исполинские «уши» радиотелескопов ловят сигналы, летящие к нам из космоса. Почти каждый сигнал — это пока еще зашифрованная загадка. В каждом из них надо разобраться. Расшифровка их поможет нам не только разобраться в строении вселенной, в природе далеких звезд, туманностей, ливней космических лучей, но и, возможно, подскажет верный путь инженерам и физикам к воссозданию здесь, на Земле, управляемых термоядерных реакций, чтобы получить в изобилии дешевую энергию.

После полетов Гагарина и Титова космос стал словно ближе, и сведения о нем все больше интересуют людей.

И кто знает, может быть, среди прилетающих к нам сигналов есть и вести, посланные разумными существами из других миров. Может быть, чуткие «уши» радиотелескопов уже давно принимают их, только мы не научились пока эти вести распознавать?

Это уже не предположения писателей-фантастов, а трезвая точка зрения ученых. Проблема расшифровки сигналов с других планет, возможно уже принимаемых нашими радиотелескопами, становится предметом делового обсуждения научных конференций.

И кто знает, не повторится ли уже очень скоро сенсация, сопровождавшая зарождение молодой радиоастрономии? Только сообщения в газетах уже будут вполне достоверны, их подпишут крупнейшие астрономы мира:
«Установлена прямая радиосвязь с разумными обитателями одной из планет созвездия Змееносца. Координаты планеты уточняются...»

Г. Голубев, наш спец. корр. / Фото А. Птицына

Ключевые слова: астрономия, телескоп
Просмотров: 4152