Читать книгу "Смерть с небес - Филип Плейт"

Чем могли быть эти всплески? Что еще больше запутывало ситуацию — расстояния до источников всплесков гамма-излучения были совершенно неизвестны. Сложно было представить, чтобы они находились очень близко (скажем, в пределах Солнечной системы), потому что казалось невероятным, что какой-то объект или событие могли генерировать гамма-лучи, а мы бы о них еще не знали. Но повторюсь, данные не позволяли увязать всплески с какими-либо наблюдаемыми далекими астрономическими событиями.

Так как разумных объяснений не находилось, в ход пошли более странные идеи. Может быть, эти всплески возникают, когда кометы ударяются о поверхность сверхплотных нейтронных звезд, или, может быть, они появляются при каком-то ином, но настолько же экзотическом событии. Никто не знал. Однако большинство астрономов сходилось тогда во мнении, что всплески гамма-излучения возникали не очень далеко — то есть не за пределами Галактики. Чем дальше источник, тем ярче он должен быть, иначе мы его не обнаружим. Если бы всплески гамма-излучения возникали за пределами Галактики, генерируемая энергия должна была быть невероятной.

Но это не сильно помогло. Неизвестных было по-прежнему слишком много.

С определением источников гамма-всплесков имелись две фундаментальные проблемы: недостаток оперативной информации и недостаток информации о направлении.

Первая проблема была существенной. Для того чтобы передать информацию со спутников на Землю, зарегистрировать ее и затем истолковать, может понадобиться несколько дней или даже недель (или, как в случае первого всплеска, два года). Но всплески гамма-излучения затухали всего через несколько секунд! К тому моменту, когда всплеск получал подтверждение, от него уже и следа не оставалось.

Была надежда на то, что, возможно, при всплесках излучается свет и в других диапазонах — рентгеновское излучение или видимый свет — и что это свечение не угаснет достаточно долго и его удалось бы увидеть в других телескопах. Если исходить из допущения, что всплески гамма-излучения — результат каких-то взрывов, было бы логично предположить наличие какого-то послесвечения, на обнаружение которого у астрономов было бы время. Но это приводит нас ко второй проблеме: куда смотреть?

У детекторов гамма-излучения того времени было плохое зрение: первые миссии просто не могли разглядеть, откуда пришли лучи.

Оптический свет — тот, который мы видим, — обладает достаточно низкой энергией. Тщательно отъюстированные линзы и зеркала внутри телескопа преломляют и отражают свет, фокусируя его. Это можно использовать для того, чтобы очень точно оценить положение источника видимого света. Но гамма-излучение больше похоже на пролетающие пули. Измерять их путь гораздо сложнее, и даже сегодня у нас нет технологии для фокусирования гамма-излучения.

Это означает, что, даже если гамма-излучение можно обнаружить и измерить, определить направление, с которого оно пришло, очень сложно. Спутники Vela могли указать направление только очень приблизительно (не намного точнее, чем «вон там где-то»)[31]. Но для того, чтобы получить представление об объекте, направление очень важно. Если положение источника гамма-излучения известно, на тот участок неба можно направить другие телескопы и рассмотреть, что к чему. Затем любой источник видимого света, обнаруженный в том месте, можно сравнить с известными источниками, такими как галактики или звезды, включенными в существующие каталоги. Но здесь требуется определенная степень точности: если можно только ориентировочно прикинуть, что источник всплеска находится на участке неба размером с полную Луну, там окажутся тысячи или даже миллионы объектов, которые можно обнаружить с помощью большого оптического телескопа.

Со временем технологии начали приближаться к решению этой задачи. В 1991 г. NASA запустило гамма-обсерваторию им. Комптона (Compton Gamma-Ray Observatory) с детекторами гамма-всплесков на борту. Способность обсерватории Комптона находить положение источников гамма-всплесков по-прежнему была не слишком выдающейся — обсерватория могла лишь определить, что они находятся на участке неба размером с 25-центовую монету[32], если держать ее на вытянутой руке, — но определенно это был прогресс. За все время работы миссии было зарегистрировано свыше 2700 гамма-всплесков. И, даже если направления были неточными, количество наблюдений само по себе было огромным достижением; когда наблюдений накопилось достаточно, начали проявляться закономерности.

Прежде всего, эта большая коллекция всплесков позволила ученым определить, что, насколько можно было судить, существовало два вида всплесков: короткие, обычно длящиеся менее двух секунд; и длинные, которые продолжались более двух секунд. Были даже обнаружены всплески, длящиеся несколько минут. По мере того как число наблюдаемых гамма-всплесков росло, выяснилось, что более короткими, как правило, были всплески более мощного — «жесткого» — гамма-излучения, а более длительными — менее мощного — «мягкого» — гамма-излучения. Несмотря на то что причины явления не были ясны, это был важный ключ к его происхождению.

Однако, возможно, более значимым для решения этой загадки был важный научный результат наблюдений обсерватории Комптона: было обнаружено, что гамма-всплески распределены по всему небу равномерно. На первый взгляд может показаться, что от этого факта мало толку, однако на деле он исключает многие возможные источники их происхождения.

Представьте, что вы стоите в поле и вокруг вас жужжат насекомые. Если вы находитесь в центре поля, то, в какую бы сторону вы ни посмотрели, вы бы предполагали увидеть примерно одинаковое количество насекомых. Но если вы ближе к восточной кромке поля, то увидите гораздо больше насекомых к западу (если смотреть через все поле), чем к востоку (если смотреть в сторону ближайшей кромки поля). Количество насекомых, которых вы видите в определенном направлении, говорит кое-что о вашем положении в рое мошкары (сделаем допущение, что рой относительно хаотичный и равномерный).

Поэтому информация от Комптона о том, что гамма-всплески распределены беспорядочно по всему небу, сразу же говорит нам о важном факте: мы находимся в центре распределения гамма-всплесков в космосе.

Если бы гамма-всплески происходили в нашей Солнечной системе, мы бы ожидали увидеть их больше в одном направлении, чем в другом, потому что в центре Солнечной системы не мы, а Солнце. Мы смещены от центра на сотню миллионов километров, поэтому можно ожидать, что это отразится на распределении гамма-всплесков. Но смещения нет, значит, они приходят не от объектов в нашей Солнечной системе.