Наука Плоского Мира - Терри Пратчетт

Все это говорит о том, что наше представление о Солнечной системе оказывается неверным. По человеческим меркам она устроена очень просто и практически не меняется со временем. В то же время в масштабе сотен миллионов лет жизнь Солнечной системы наполнена волнующими и драматическими событиями: планеты, кружась вокруг друг друга, с ревом проносятся через космическое пространство, сбивая соседей с орбит и вовлекая их в безумный танец гравитации.

Эта картина напоминает события, описанные в книге Иммануила Великовского «Столкновение миров» (1950 год). По его мнению, Юпитер породил гигантскую комету, которая дважды прошла рядом с Землей, оказалась вовлечена в роман с Марсом (в результате которого на свет появилось несколько комет поменьше) и, наконец, превратившись в Венеру, ушла на покой. Во время своего путешествия она стала причиной ряда странных явлений, которые легли в основу Библейских историй. Великовский был прав в одном: орбиты планет со временем могут меняться. Правда, в остальном он по большей части заблуждался.

Есть ли у отдаленных звезд свои солнечные системы, или же мы уникальны? До недавнего времени этот вопрос вызывал множество споров, но убедительных доказательств не было. Большинство ученых были готовы поставить на то, что другие солнечные системы существуют, поскольку процесс сжатия пылевого облака может свободно протекать везде, где есть космическая пыль. В одной только нашей галактике существуют миллиарды звезд, не говоря уже о миллиардах миллиардов во всей остальной Вселенной, и все они когда-то были межзвездной пылью. Но это лишь косвенное доказательство. Теперь же ситуация значительно прояснилась. Как часто бывает, в этой истории присутствует, по крайней мере, одна ненастоящая звезда и критический пересмотр доказательств, которые поначалу выглядели вполне убедительными.

В 1967 году аспирантка Кембриджского Университета Джослин Белл работала над диссертацией под руководством Энтони Хьюиша. Их специализацией была радиоастрономия. Подобно свету, радиоволны — это разновидность электромагнитного излучения и так же, как и свет, они излучаются звездами. Такие радиоволны можно обнаружить с помощью параболических антенн (они похожи на современные тарелки спутникового телевидения), неудачно названных «радиотелескопами», хотя принципы их работы отличаются от обыкновенных оптических телескопов. Если посмотреть на небо в радиоволновом диапазоне электромагнитного спектра, можно «увидеть» то, что незаметно в обычном «видимом» свете. В этот нет ничего удивительного: снайперы могут «видеть в темноте», используя инфракрасные волны для обнаружения предметов по их тепловому излучению. Технология в то время была не так развита, и для записи радиосигналов использовались длинные бумажные рулоны, на которых самописцы обычными чернилами рисовали волнообразные кривые. Задача Белл состояла в том, чтобы искать в этих записях что-нибудь интересное, внимательно изучая примерно по 400 футов (133 метра — прим. пер.) записей в неделю. Она обнаружила странный сигнал, пульсирующий с частотой около 30 раз в секунду. Хьюиш отнесся к этому скептически, считая, что эффект был вызван измерительными инструментами, однако Белл была уверена в подлинности сигнала. Она просмотрела три мили (5 км — прим. пер.) более ранних записей и нашла несколько примеров того же самого сигнала, подтвердив свою правоту. Что-то там, в небе, излучало радиоволны на манер эха от свистка. Этот пульсирующий звездообразный объект получил название «пульсар».

Откуда могли взяться эти странные сигналы? Некоторые люди считали, что эти радиосигналы принадлежат инопланетной цивилизации, однако все попытки расшифровать инопланетный аналог «Шоу Джерри Спрингера» окончились неудачей (возможно, это и к лучшему). Никакой структуры, характерной для сообщений, в этих сигналах заметно не было. На самом деле, наши современные представления о пульсарах звучат еще более странно, чем телепрограммы инопланетян. Считается, что пульсары — это нейтронные звезды, материя которых находится в вырожденном состоянии и содержит только нейтроны. Диаметр такой звезды составляет всего-навсего 12 миль (20 км).

Напомним, что нейтронные звезды имеют огромную плотность и образуются, когда звезда большего размера подвергается гравитационному коллапсу. Исходная звезда, как мы уже видели, должна вращаться, поэтому в силу сохранения вращательного момента нейтронные звезда будет вращаться намного быстрее. Обычно ее скорость вращения достигает 30 оборотов в секунду. Для звезды это довольно приличная скорость. Только очень маленькая звезда, вроде нейтронной, может вращаться с такой скоростью. В случае звезды обычного размера это привело бы к тому, что ее поверхность двигалась быстрее света — Эйнштейну бы такое не понравилось (Скорее всего, звезду просто разорвало бы на части даже при намного меньшей скорости вращения). Однако нейтронная звезда маленькая, а ее вращательный момент сравнительно велик, поэтому сделать 30 оборотов в секунду для нее не проблема.

В качестве примера можно провести аналогию с Землей. Как и пульсар, она вращается вокруг своей оси и обладает магнитным полем. У магнитного поля тоже есть ось, но она отличается от оси вращения — по этой причине магнитные полюса не совпадают с географическими. Точно так же и магнитный полюс пульсара может отличаться от его истинного полюса. И если это действительно так, то магнитная ось делает по 30 оборотов в секунду. Быстро вращающееся магнитное поле испускает так называемое «синхротронное излучение» в виде двух узких пучков, направленных вдоль магнитной оси. Иначе говоря, нейтронная звезда излучает двойной пучок радиоволн, как вращающийся фонарь на верхушке маяка. Если бы мы могли посмотреть на нейтронную звезду в радиоволновом диапазоне, то сначала бы увидели яркую вспышку, когда луч направлен на нас, а затем — практически пустоту, пока луч не вернется обратно. Каждую секунду происходит 30 таких вспышек. Именно это и обнаружила Белл.

Привычные для нас живые существа вряд ли бы захотели жить рядом с пульсаром. Синхротронное излучение занимает широкую часть спектра, от видимого света до рентгеновских лучей, а последние представляют серьезную опасность для большинства известных нам существ. Впрочем, астрономы никогда всерьез не рассматривали возможность существования планет рядом с пульсаром. Если большая звезда сжимается до невероятно плотной нейтронной звезды, она наверняка захватит с собой все, что находится поблизости. Так ведь?

Может, и нет. В 1991 году Мэттью Бейлз сообщил об обнаружении планеты с массой, равной массе Урана, вращающейся вокруг пульсара PSR 1829–10 на расстоянии, близком к расстоянию между Солнцем и Венерой. Известные нам пульсары находятся слишком далеко, чтобы мы могли непосредственно увидеть их планеты. На самом деле, даже ближайшие к нам звезды все равно слишком далеки, чтобы мы могли увидеть их планеты. Однако можно отличить звезду с планетами, наблюдая за ее мерцанием по ходу движения. Звезды не висят в космосе неподвижно — обычно они движутся в каком-то определенном направлении, предположительно в результате гравитационного притяжения со стороны остальной Вселенной, которая достаточно неоднородна, чтобы притягивать различные звезды в различных направлениях. Большая часть звезд движется практически по прямой линии. Однако звезда с планетами похожа на танцующую пару. По мере вращения планет, звезда колеблется из стороны в сторону. Если один партнер большой и тяжелый, а другой — легкий как перышко, то второй может крутиться вокруг первого, практически не двигая его с места. Если же оба весят одинаково, то они вращаются вокруг общего центра. Наблюдая за формой колебаний, можно оценить массу планет, окружающих звезду, и их расстояние до нее.

Эта методика впервые доказала свою применимость после открытия двойных звезд, в которых вторым партнером является другая звезда, и колебания выражены намного сильнее, потому что звезды значительно превосходят планеты по массе. По мере совершенствования измерительных инструментов, появилась возможность регистрировать даже незначительные отклонения и, значит, обнаружить самых маленьких партнеров звезды. Бейлз сообщил, что партнер пульсара PSR 1829–10 имеет массу, характерную для планеты. Он не мог наблюдать сами колебания, но заметил небольшие временные отклонения импульсов в сигнале, который излучает пульсар. Единственный факт, вызывавший недоумение, касался периода вращения планеты: он составлял ровно шесть Земных месяцев. Похоже на совпадение. Вскоре оказалось, что предполагаемые колебания были вызваны не планетой, вращающейся вокруг пульсара, а планетой, находящейся намного ближе — самой Землей. Колебания были связаны с оборудованием на нашей стороне, а не на стороне пульсара.