Жак Поль – Вселенная с нуля. От Большого взрыва до абсолютной пустоты (страница 31)
Американка Генриетта Ливитт родилась в 1868 году в Ланкастере в штате Массачусетс. Она получила серьезное образование в колледже для девочек и в 1983 году поступила в обсерваторию Гарвардского университета, в группу «вычислительниц» – женщин, нанятых американским астрономом и физиком Эдвардом Чарльзом Пикерингом для выполнения задач, которые астрономы-мужчины считали для себя зазорными. В те времена о допуске женщин непосредственно к астрономическим наблюдениям и речи быть не могло! Пикеринг поручил мисс Ливитт нудную и однообразную работу: систематическую проверку светимости звезд на фотографических пластинках. Снимки на фотопластинках были сделаны на фотографическом телескопе для выявления переменных звезд – одного из увлечений Пикеринга.
Мисс Ливитт искала переменные звезды в Малом Магеллановом Облаке: небольшой и имеющей неправильную форму галактике Местной группы, которая находится, как мы сейчас знаем, по соседству с Млечным Путем. В 1908 году мисс Ливитт, обнаружив несколько переменных пульсирующих звезд – цефеид, – отметила, что более яркие из них те, у которых дольше период. Астрономы называют цефеидами массивные звезды, чья светимость изменяется строго периодически, как у звезды Дельта Цефея. В 1912 году, проверив свои выводы на более, чем двух десятках цефеид из Малого Магелланова Облака, мисс Ливитт установила, что их видимый блеск уменьшается пропорционально логарифму периода переменности. Все эти звезды были расположены в одной и той же звездной группе, на одном и том же расстоянии от Земли, а это означает, что соотношение период-светимость для цефеид, закон, установленный Ливитт, является их неотъемлемой характеристикой.
Для цефеид, расстояние до которых известно, этот закон позволял определять абсолютную светимость – очень важный астрономический параметр. Ведь именно сравнение абсолютной светимости звезды с ее видимым блеском позволяет оценивать расстояния до звезд. Мисс Ливитт сделала большое открытие. Но в Америке в начале ХХ века роль женщин в астрономии должна была ограничиваться сбором данных… В результате только в 1913 году датский астроном Эйнар Герцшпрунг определил расстояния до нескольких цефеид Млечного Пути и смог проверить выведенное Ливитт уравнение, связывающее период и светимость цефеид. Ее имя вошло в историю астрономии. В 1920-х годах Эдвин Хаббл успешно использовал это уравнение для оценки расстояний до многих галактик, что вскоре привело к открытию расширения Вселенной.
☛ СМ. ТАКЖЕ
Столкновение в Местной группе галактик (5,2 миллиарда лет назад)
1916
Радиус Шварцшильда
В 1916 году от лица призванного на фронт Карла Шварцшильда Эйнштейн представил Прусской академии наук выводы статьи, в которой вычислялась кривизна пространства-времени вблизи звезды.
Осенью 1915 года Европу терзала Первая мировая война. Немецкий астрофизик Карл Шварцшильд, директор обсерватории в Потсдаме, участвовал в ней в звании лейтенанта артиллерии на русско-германском фронте. Редкие минуты отдыха от военных обязанностей он посвящал чтению «Вестника Королевской Прусской академии наук» – он был избран членом Академии еще в 1913 году.
В номере от 25 ноября 1915 года он обнаружил знаменитую статью Эйнштейна, в которой тот сформулировал основы общей теории относительности. Шварцшильд задумался о том, как с точки зрения новой теории гравитации могла выглядеть геометрия пространства вокруг массивного тела, к примеру звезды, и за несколько дней рассчитал искривление пространства-времени вокруг нее. Четыре месяца спустя он скончался от тяжелого кожного заболевания, которое в те времена было неизлечимым.
Ключевым параметром для геометрии Шварцшильда стал критический радиус – так называемый радиус Шварцшильда
В 1952 году американский физик Джон Уилер, профессор Принстонского университета в Нью-Джерси, в свете исследований, выполненных в 1939 году американским физиком Робертом Оппенгеймером, заинтересовался вытекающей из общей теории относительности судьбой массивных звезд: к концу своей эволюции они должны были превращаться в компактные тела столь высокой плотности, что даже свет не мог вырваться за их пределы. Уилер был известен своими метафорами, которые он придумывал, чтобы заинтересовать широкую публику. В 1967 году на одной из пресс-конференций в Нью-Йорке он впервые использовал термин «черная дыра» для обозначения будущего, предсказанного общей теорией относительности для массивных звезд в конце их эволюции.
☛ СМ. ТАКЖЕ
Пир черной дыры (7 миллионов лет назад)
Сверхмассивная черная дыра (–24 650)
Новая звезда в системе с черной дырой (–16 тысяч)
Регистрация гравитационных волн (2016)
1957
Вперед, в космос
Запуск на орбиту первого советского искусственного спутника Земли, состоявшийся 4 октября 1957 года и обозначивший начало эпохи покорения космоса, в Соединенных Штатах был воспринят, как новый Перл-Харбор.
В начале 1930-х годов советский инженер Сергей Королев вместе с группой друзей, таких же энтузиастов, как он, основал Группу изучения реактивного движения. Молодые люди увлекались идеями русского ученого Константина Циолковского, провозвестника современной астронавтики. В 1944 году созданные немецким инженером Вернером фон Брауном ракеты А-4, известные тогда под именем Фау-2 (V-2 – от немецкого названия Vergeltungswaffe, то есть «оружие возмездия»), продемонстрировали потенциал ракетного двигателя, способного забрасывать взрывной заряд так высоко и быстро, что его невозможно было перехватить. В начале 1950-х, в самый разгар «холодной войны», советские инженеры были убеждены, что баллистическая ракета с жидкостным двигателем представляет собой абсолютное оружие.
Королев работал в то время в ОКБ-1 над созданием межконтинентальной баллистической ракеты Р-7, способной переносить груз массой в пять тонн. Военные ласково называли ракету «Семеркой»; это была двухступенчатая ракета класса «земля – земля», состоявшая из центральной части и четырех ускорителей, каждый из которых был в свою очередь оснащен четырьмя ракетными двигателями. 21 августа 1957 года с полигона в Казахстане (сегодня эта территория стала частью космодрома Байконур) осуществили первый успешный запуск. Ракета поразила цель на расстоянии в шесть тысяч километров, в водах, омывающих Камчатку. Тут Соединенные Штаты Америки внезапно осознали собственную уязвимость.
Королев не забыл свои детские мечты. Он постоянно пытался убедить советских руководителей использовать ракету Р-7 для запуска искусственного спутника Земли. И добился своего 4 октября 1957 года, запустив «Спутник-1». Ошеломленный мир внезапно вступил в космическую эру. Менее чем через четыре года, 12 апреля 1961 года, Юрий Гагарин, советский космонавт, совершил первый орбитальный полет вокруг Земли в космической капсуле «Восток», запущенной в космос все той же ракетой Р-7, дополненной небольшой второй ступенью. Сбылось предсказание Циолковского, еще в 1935 году заявившего, что первым человеком в космосе будет русский. В феврале 1962 года свой первый орбитальный полет совершил американский астронавт Джон Гленн. Однако весьма скоро, 12 сентября 1962 года, президент США Джон Кеннеди объявил, что еще до конца десятилетия нога американца ступит на Луну…
☛
СМ. ТАКЖЕ
Первые шаги по Луне (1969)
Первая частная тяжелая ракета-носитель (2020)
Возвращение на Луну (2029)
Космический лифт (2195)
1964
Космологические радиопомехи
Арно Пензиас и Роберт Вильсон обнаружили в миллиметровом радиодиапазоне фоновый шум. Они предположили, что это фоновое космологическое излучение.
В 1959 году американские инженеры из лаборатории Белла в рамках проекта «Эхо» построили в Холмделе, в штате Нью-Джерси, радиоантенну рупорного типа. Целью этого проекта, осуществлявшегося только что созданным Национальным аэрокосмическим агентством (НАСА), было построить сеть телекоммуникационной спутниковой связи. Возможности американских ракет в те времена не позволяли задействовать геостационарные спутники, которые используются в наши дни. Специалисты НАСА решили запустить в космос небольшой аппарат, снабженный оболочкой из тончайшей металлизированной пленки (толщиной в десятую долю миллиметра). Оказавшись на орбите, оболочка раздувалась в отражающий радиоволны шар диаметром тридцать метров. Таким образом, через спутник можно было связать радиосигналами две точки на Земле.
В 1964 году работавшие в лаборатории Белла американские физики Арно Пензиас и Роберт Вильсон пытались избавиться от источников шума, способных помешать приему слабых отраженных радиосигналов. Чтобы устранить термические помехи, они охладили приемное устройство рупорной антенны в Холмделе до температуры жидкого гелия (четыре кельвина выше абсолютного нуля). Фоновый шум, который сохранился на сантиметровой частоте, не поддавался объяснению, если только не предполагать, что это было фоновое космологическое излучение, предсказанное за шестнадцать лет до этого американским физиком русского происхождения Георгием Гамовым. Еще в 1948 году он предположил, что Большой взрыв должен был породить остаточное излучение, которое под действием расширения должно было заполнить всю Вселенную и проявляться в наше время в виде теплового излучения с температурой в несколько кельвин.