60-е годы были славными и для астрофизики. Самыми урожайными на великие открытия. Навскидку можно назвать, по крайней мере, 4 таких великих открытия.
Алексей Позаненко : Астрофизических открытия.
Б.Ш. Да, я говорю про астрофизику. Первое - это знаменитое открытие реликтового излучения. Реликтовое излучение - это свет, который остался во вселенной с самых ранних времён, когда она была совсем молодой и горячей, с тех пор этот свет стал радиоволнами. И именно их в 65 году зарегистрировали Пензиас и Вильсен. Они не знали, что они открыли, но это было предсказанное открытие.
Следующее открытие - пульсары. 67-й год. Радиотелескопы нашли на небе пульсирующие источники. Причём с очень чётким периодом - в секунды. Как будто внеземные цивилизации посылают нам сигналы. Но довольно быстро и здесь нашлось рациональное объяснение, поскольку в теории уже существовал подходящий объект. Это нейтронная звезда. По происхождению нейтронная звезда - это труп обычной звезды, только больше, чем Солнце. По сути, это очень своеобразное чудо природы - это шар радиусом 10-20 километров, то есть размером с Москву, но с массой больше, чем масса Солнца. Его плотность больше плотности воды на 14-15 порядков. Кроме того, он обладает огромным магнитным полем, и вся эта конструкция вращается со скоростью иногда до 600 оборотов в секунду. Всё это работает как радиомаяк, отсюда и получаются эти импульсы. Это нам ещё понадобится - нейтронные звёзды будут персонажем нашей истории.
Следующее, а точнее, первое по хронологии, великое открытие - это квазары, они были открыты в 63 году. Наблюдали звёзды, как будто очень горячие, с совершенно непонятным спектром. И когда этот спектр расшифровали, тут и случился шок. Оказалось, что они обладают спектром известных элементов, но только смещённым в красную область - на 20 процентов, на 50 процентов, иногда даже в 2 раза. Природа красного смещения была более-менее понятна - это эффект Доплера. Объект от нас удаляется со скоростью, сравнимой со скоростью света - это соответствует модели расширяющейся вселенной. Но тогда мы должны поместить квазары на миллиарды световых лет от нас. Итак, они светят ярче галактик, в тысячи раз ярче галактик.
Мы будем использовать дальше термин «космологическое расстояние», это расстояния, сравнимые с расстоянием до горизонта вселенной. А что такое «горизонт», мы ещё скажем. Наконец, в конце 60-х годов были открыты космические гамма-всплески. С квазарами разобрались примерно за 10 лет, где-то к середине 70-х уже было более-менее понятно, что это такое - это сверхмассивные чёрные дыры в центрах галактик, которые всасывают в себя окружающее вещество, это называется аккреция, от этого они и светятся. А вот с гамма-всплесками была совершенно другая эпопея. Они водили за нос исследователей всего мира четверть века. Только в последние несколько лет завеса чуть-чуть приоткрылась. Но и сейчас мы не можем сказать, что хоть чуть-чуть приблизились к тому пониманию, которое было достигнуто для квазаров где-то уже в 70-х годах.
Начнём с открытия. Из нас двоих Алексей в большей степени наблюдатель, ему слово соответственно.
А.П. Да, экстравагантность открытия всплесков состояла в том, что были открыты не научными приборами, а спутниками-шпионами «Вела», запущенными для контроля за соблюдением договора о неиспытании ядерного оружия в средах. Таких спутников было запущено много, они имели название «Вела». В 69-м году была запущена «Вела-5». Именно эти спутники стали регистрировать вспышки, мощные вспышки гамма-излучения. Что это было такое? По кривой блеска, по количеству это не могли быть земные источники, связанные с испытанием. В то время достаточно сложно было определить направление прихода, потому что детекторы смотрят в 4 . И лишь благодаря тому, что было несколько таких космических аппаратов, то по задержке времени прихода фронта удалось определить, что, по-видимому, с большой долей вероятности, они приходят не с Земли. Ну, и количество сыграло роль. В общем, их было зарегистрировано несколько десятков, порядка 20 на этих спутниках. Такого количества испытаний просто ни одна страна не могла себе позволить.
Александр Гордон : За какой период?
А.П. С 69 по 73 год. Потом первый каталог насчитывал уже порядка 70 всплесков, потому что, когда вернулись назад, посмотрели предыдущие эксперименты на спутниках Вела-3, Вела-4, нашли всплески ещё и там.
Красивая история об открытии всплесков говорит о том, что в 73 году прошлого века эта данные рассекретили, и была опубликована первая работа. На самом деле всё было гораздо прозаичнее. Исследователь Рэй Клебесадел, разработчик этого прибора, когда было точно выяснено, что эти источники находятся не на Земле, положил эти данные в стол и лишь только в 72 году по просьбе начальства он вернулся к исследованию этих необычных явлений, необычных кривых. В 72 году он вернулся к исследованиям, а в 73 году была опубликована первая статья. И как раз в июне 73 года она была опубликована, то есть в этом году исполнилось 30 лет с тех пор, как были открыты гамма-всплески. 30 лет, и за эти 30 лет мы зарегистрировали очень много всплесков, больше 3 тысяч, во множестве космических экспериментов на различных космических аппаратах. Вот такая экстравагантная история.
А.Г. Какие приборы стояли на этих спутниках?
А.П. Это были сцинтиляционные детекторы, которые могли измерять достаточно жёсткое излучение - от 30 КэВ до 2 МэВ.
Б.Ш. Довольно небольшие по размеру, кстати.
А.П. Да, небольшого размера. Они были предназначены для того, чтобы контролировать испытания, а открыли такое замечательное явление, которым мы продолжаем заниматься уже достаточно долго. И эти всплески водят нас за нос и, по-видимому, ещё будут водить.
Б.Ш. В то время было совершенно неизвестно, откуда приходили всплески. Их наблюдали просто в виде внезапного роста темпа отсчёта гамма-квантов. Покажите следующую картинку, если можно. И эти кривые совершенно разные. На самом деле, трудно себе представить, что это всё относится к одному и тому же явлению. На самом деле, они вписываются в единую статистику, и похоже, что здесь просто работают какие-то неустойчивости, какая-то стохастика, природа играет в кости, когда генерирует эти кривые. Ко всему прочему - это очень яркий феномен. Чтобы открыть какое-то новое явление, как правило, требуются дорогие прецизионные установки. А вот это можно было открыть детектором размером с монету - будь он помещён на спутнике. По яркости это явление сравнимо с яркими солнечными вспышками - но Солнце рядом, а это неизвестно где.
А.Г. То есть их мог бы зафиксировать даже бытовой счётчик Гейгера.
А.П. Совершенно верно, но только будь он на орбите.
Б.Ш. 100 фотонов в секунду через сантиметр квадратный - вот характерная величина.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68
Алексей Позаненко : Астрофизических открытия.
Б.Ш. Да, я говорю про астрофизику. Первое - это знаменитое открытие реликтового излучения. Реликтовое излучение - это свет, который остался во вселенной с самых ранних времён, когда она была совсем молодой и горячей, с тех пор этот свет стал радиоволнами. И именно их в 65 году зарегистрировали Пензиас и Вильсен. Они не знали, что они открыли, но это было предсказанное открытие.
Следующее открытие - пульсары. 67-й год. Радиотелескопы нашли на небе пульсирующие источники. Причём с очень чётким периодом - в секунды. Как будто внеземные цивилизации посылают нам сигналы. Но довольно быстро и здесь нашлось рациональное объяснение, поскольку в теории уже существовал подходящий объект. Это нейтронная звезда. По происхождению нейтронная звезда - это труп обычной звезды, только больше, чем Солнце. По сути, это очень своеобразное чудо природы - это шар радиусом 10-20 километров, то есть размером с Москву, но с массой больше, чем масса Солнца. Его плотность больше плотности воды на 14-15 порядков. Кроме того, он обладает огромным магнитным полем, и вся эта конструкция вращается со скоростью иногда до 600 оборотов в секунду. Всё это работает как радиомаяк, отсюда и получаются эти импульсы. Это нам ещё понадобится - нейтронные звёзды будут персонажем нашей истории.
Следующее, а точнее, первое по хронологии, великое открытие - это квазары, они были открыты в 63 году. Наблюдали звёзды, как будто очень горячие, с совершенно непонятным спектром. И когда этот спектр расшифровали, тут и случился шок. Оказалось, что они обладают спектром известных элементов, но только смещённым в красную область - на 20 процентов, на 50 процентов, иногда даже в 2 раза. Природа красного смещения была более-менее понятна - это эффект Доплера. Объект от нас удаляется со скоростью, сравнимой со скоростью света - это соответствует модели расширяющейся вселенной. Но тогда мы должны поместить квазары на миллиарды световых лет от нас. Итак, они светят ярче галактик, в тысячи раз ярче галактик.
Мы будем использовать дальше термин «космологическое расстояние», это расстояния, сравнимые с расстоянием до горизонта вселенной. А что такое «горизонт», мы ещё скажем. Наконец, в конце 60-х годов были открыты космические гамма-всплески. С квазарами разобрались примерно за 10 лет, где-то к середине 70-х уже было более-менее понятно, что это такое - это сверхмассивные чёрные дыры в центрах галактик, которые всасывают в себя окружающее вещество, это называется аккреция, от этого они и светятся. А вот с гамма-всплесками была совершенно другая эпопея. Они водили за нос исследователей всего мира четверть века. Только в последние несколько лет завеса чуть-чуть приоткрылась. Но и сейчас мы не можем сказать, что хоть чуть-чуть приблизились к тому пониманию, которое было достигнуто для квазаров где-то уже в 70-х годах.
Начнём с открытия. Из нас двоих Алексей в большей степени наблюдатель, ему слово соответственно.
А.П. Да, экстравагантность открытия всплесков состояла в том, что были открыты не научными приборами, а спутниками-шпионами «Вела», запущенными для контроля за соблюдением договора о неиспытании ядерного оружия в средах. Таких спутников было запущено много, они имели название «Вела». В 69-м году была запущена «Вела-5». Именно эти спутники стали регистрировать вспышки, мощные вспышки гамма-излучения. Что это было такое? По кривой блеска, по количеству это не могли быть земные источники, связанные с испытанием. В то время достаточно сложно было определить направление прихода, потому что детекторы смотрят в 4 . И лишь благодаря тому, что было несколько таких космических аппаратов, то по задержке времени прихода фронта удалось определить, что, по-видимому, с большой долей вероятности, они приходят не с Земли. Ну, и количество сыграло роль. В общем, их было зарегистрировано несколько десятков, порядка 20 на этих спутниках. Такого количества испытаний просто ни одна страна не могла себе позволить.
Александр Гордон : За какой период?
А.П. С 69 по 73 год. Потом первый каталог насчитывал уже порядка 70 всплесков, потому что, когда вернулись назад, посмотрели предыдущие эксперименты на спутниках Вела-3, Вела-4, нашли всплески ещё и там.
Красивая история об открытии всплесков говорит о том, что в 73 году прошлого века эта данные рассекретили, и была опубликована первая работа. На самом деле всё было гораздо прозаичнее. Исследователь Рэй Клебесадел, разработчик этого прибора, когда было точно выяснено, что эти источники находятся не на Земле, положил эти данные в стол и лишь только в 72 году по просьбе начальства он вернулся к исследованию этих необычных явлений, необычных кривых. В 72 году он вернулся к исследованиям, а в 73 году была опубликована первая статья. И как раз в июне 73 года она была опубликована, то есть в этом году исполнилось 30 лет с тех пор, как были открыты гамма-всплески. 30 лет, и за эти 30 лет мы зарегистрировали очень много всплесков, больше 3 тысяч, во множестве космических экспериментов на различных космических аппаратах. Вот такая экстравагантная история.
А.Г. Какие приборы стояли на этих спутниках?
А.П. Это были сцинтиляционные детекторы, которые могли измерять достаточно жёсткое излучение - от 30 КэВ до 2 МэВ.
Б.Ш. Довольно небольшие по размеру, кстати.
А.П. Да, небольшого размера. Они были предназначены для того, чтобы контролировать испытания, а открыли такое замечательное явление, которым мы продолжаем заниматься уже достаточно долго. И эти всплески водят нас за нос и, по-видимому, ещё будут водить.
Б.Ш. В то время было совершенно неизвестно, откуда приходили всплески. Их наблюдали просто в виде внезапного роста темпа отсчёта гамма-квантов. Покажите следующую картинку, если можно. И эти кривые совершенно разные. На самом деле, трудно себе представить, что это всё относится к одному и тому же явлению. На самом деле, они вписываются в единую статистику, и похоже, что здесь просто работают какие-то неустойчивости, какая-то стохастика, природа играет в кости, когда генерирует эти кривые. Ко всему прочему - это очень яркий феномен. Чтобы открыть какое-то новое явление, как правило, требуются дорогие прецизионные установки. А вот это можно было открыть детектором размером с монету - будь он помещён на спутнике. По яркости это явление сравнимо с яркими солнечными вспышками - но Солнце рядом, а это неизвестно где.
А.Г. То есть их мог бы зафиксировать даже бытовой счётчик Гейгера.
А.П. Совершенно верно, но только будь он на орбите.
Б.Ш. 100 фотонов в секунду через сантиметр квадратный - вот характерная величина.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68