Кип Торн - Черные дыры и складки времени. Дерзкое наследие Эйнштейна

К 1935 г. (примерно к тому времени, когда Цвикки придумал свою концепцию нейтронных звезд, глава 5) Янски узнал о галактическом шипении все, что могла дать его примитивная антенна. Желая знать больше, он предложил Лаборатории Бела Телефон соорудить первый в мире настоящий радиотелескоп — огромную миску диаметром 100 футов (30 метров), отражающую приходящие радиоволны на радиоантенну и приемник, так же как оптический телескоп-рефлектор отражает своим зеркалом свет на фотопластинку. Бюрократы компании Белл отвергли предложение — оно не несло выгоды. Янски, как хороший работник, подчинился. Он свернул свои исследования неба и в преддверии надвигающейся второй мировой войны обратил свои усилия на коротковолновую радиосвязь.

* * *

Профессиональные ученые настолько мало интересовались открытием Янски, что единственным построившим радиотелескоп за все следующее десятилетие оказался Грот Ребер — эксцентричный холостяк и радиолюбитель из Уиттона, штат Иллинойс (позывной W9GFZ). Прочитав о радиошумах Янски в журнале Популярная астрономия, Ребер решил в них детально разобраться. У Ребера не было научного образования, но это ничего не значило. Что действительно имело значение, так это его большой технический опыт и хорошая практическая жилка. Проявив невероятную изобретательность, он на собственные скромные сбережения разработал и построил своими руками на заднем дворе родительского дома первый в мире радиотелескоп — тарелку диаметром в 30 футов (около 9 метров) (рис. 9.1 в) и с его помощью нарисовал карты неба в радиодиапазоне (рис. 9.1 г). На этих картах можно отчетливо видеть не только центральные области нашей галактики Млечный Путь, но и два других радиоисточника, впоследствии получивших имена Cyg А и Cas А — «А» означает «самые яркие радиоисточники», a Cyg и Cas означают, что они расположены в созвездиях Cygnus (Лебедь) и Cassiopeia (Кассиопея). Четыре десятилетия исследовательской работы, в конце концов, с большой вероятностью покажут, что Cyg А и многие другие радиоисточники, открытые в последующие годы, обусловлены гигантскими черными дырами.

9.1. (а) Карл Янски рядом с антенной, с помощью которой он в 1932 г. открыл радиоизлучение нашей галактики, (б) Грот Ребер, около 1940 г. (в) Первый в мире радиотелескоп, построенный Гротом Ребером на заднем дворе дома своей матери в Уиттоне, штат Иллинойс, (г) Карта радиоизлучения неба, построенная Ребером с помощью своего дворового радиотелескопа, [(а) Фото Лаборатории Белл Телефон, предоставлено архивом видеоматериалов Эмилио Сэгре AIP; (б) и (в) предоставлено Гротом Ребером; (г) адаптация работы Грота Ребера (1944)]

История этих исследований и будет центральной линией этой главы. Я решил посвятить этому рассказу целую главу по нескольким причинам.

Во-первых, она иллюстрирует способ, каким обычно делаются астрономические открытия, отличный от показанного в предыдущих главах (глава 8). В главе 8 Зельдович и Новиков предложили конкретный метод поиска черных дыр; физики-экспериментаторы, астрономы и астрофизики воспользовались им и были вознаграждены. В этой главе гигантские черные дыры, наблюдаются Ребером еще в 1939 г., задолго до того, как кто-либо подумал заняться их поиском, но понадобится еще сорок лет, чтобы собрать данные наблюдений, вынудившие астрономов признать, что черные дыры — это действительно то, что они наблюдают.

Во-вторых, глава 8 рассказывала о силе астрофизиков и релятивистов, эта глава показывает пределы их возможностей. Существование типов черных дыр, открытых в главе 8, было предсказано за четверть века до того, как кто бы то ни было начал их искать. Это были черные дыры Оппенгеймера — Снайдера, в несколько раз массивнее Солнца, образующиеся при схлопывании больших звезд. И наоборот, теоретиками никогда не предсказывалось существование гигантских черных дыр. В тысячи или даже миллионы раз более массивных, чем любая из когда-либо наблюдавшихся астрономами на небе звезд, они, видимо, не могут образовываться посредством их схлопывания. Любой теоретик, предсказывая такие гигантские черные дыры, рисковал бы своей научной репутацией. Открытие таких черных дыр было сделано по чистому наитию.

В-третьих, рассказ об открытии в этой главе проиллюстрирует, даже более ясно, чем предыдущая глава, сложные взаимосвязи и взаимодействия между четырьмя научными группами: релятивистами, астрофизиками, астрономами и физиками экспериментаторами.