Что такое сверхновая? Можно сказать, "сверхновая звезда" или "вспышка сверхновой". Это явление, в ходе которого звезда резко меняет свою яркость на 4–8 порядков, то есть десятков звездных величин, затем происходит сравнительно медленное затухание вспышки. Оно происходит в конце эволюции некоторых звезд и сопровождается выделением огромной энергии. Это природный катаклизм. Сверхновые звезды наблюдаются постфактум, то есть когда событие уже произошло, а излучение достигло Земли. Поэтому природа сверхновых долго была неясна. Предлагалось и предлагается много сценариев, приводящих к подобным катаклизмам. Сверхновой дается название, которое составляется из букв SN (supernova – сверхновая на английском), после которых ставят год открытия, а потом одно– или двухбуквенное обозначение. Первые 26 сверхновых текущего года (то есть открытых в текущем году) получают однобуквенные обозначения из заглавных букв от A до Z (буквы английского и латинского алфавита). Остальные сверхновые получают двухбуквенные обозначения из строчных букв: aa, ab… az, ba, bb… bz и так далее. Неподтвержденные сверхновые обозначают буквами PSN (possible supernova – возможная сверхновая) с небесными координатами.
Но для оценки параметров Вселенной вначале сверхновую нужно открыть (это можно сделать и на небольшом телескопе, так как в максимуме блеска она может затмить излучение целой галактики), потом получить ее спектр, убедиться, что она относится к нужному типу, и построить кривую блеска, чтобы с хорошей точностью оценить ее блеск в максимуме. Однако для дальнейшей работы требуются уже крупные телескопы. Но дело в том, что время работы на крупных телескопах, количество которых весьма ограничено, распределено на полгода, а то и на год вперед. Никто не может заранее сказать, когда вспыхнет та сверхновая, для изучения которой понадобится крупный телескоп. Блеск сверхновой нарастает очень быстро – если повезет, то до максимума блеска у наблюдателей есть лишь 1–2 недели.
Решение проблемы с крупными телескопами предложил Сол Перлмуттер. Поскольку Луна делает невозможными наблюдения слабых далеких объектов, начинать работу следует вскоре после новолуния. Относительно небольшие телескопы, которые имелись в распоряжении группы практически в любое время, использовались для получения снимков нескольких десятков участков на небе, причем для увеличения числа объектов следовало наблюдать далекие скопления галактик. Затем, в начале следующего новолуния, эти области снова наблюдали и, используя имеющуюся аппаратуру, сравнивали изображения и выделяли появившиеся за это время точечные объекты.
После исключения возможных дефектов изображений и следов космических частиц остаются кандидаты в сверхновые звезды. Эти кандидаты тут же исследуют на крупном телескопе, время работы на котором было заранее заказано на нужные даты. Такой подход позволяет почти гарантированно открывать вновь возникшие сверхновые, причем, чем больше галактик попало в исследуемую область неба, тем больше вероятность открыть сверхновую. Группа под руководством Перлмуттера успешно использовала эту методику.
Вначале они работали на Канарских островах, ведя наблюдения с помощью двух телескопов, 2,5-метрового и 4,2-метрового, и открыли самую далекую на тот момент сверхновую. В дальнейшем поиск сверхновых производился на 4-метровых телескопах в Австралии и в Чили, а спектральные наблюдения – на одном из 10-метровых телескопов-близнецов в обсерватории на Гавайях. В 1994 году у Перлмуттера уже были результаты наблюдений семи открытых его группой далеких сверхновых. С такими результатами стало легче получать время на крупных телескопах.
Эрнест Лоуренс, американский физик-ядерщик (1901–1958)
Но в Национальной лаборатории в Беркли над раскрытием тайны темной материи работали и другими методами. В конце 1920-х годов физик Эрнест Лоуренс, в честь которого лаборатория была названа, придумал ускоритель частиц, в котором частицы выстреливались не по прямой линии, как в линейных ускорителях, а двигались кругами. Изобретение получило официальное название циклотрон, и неофициальное – "карусель для протонов".
Диаметр первого циклотрона составлял 13 см и его легко могли установить в любой физической лаборатории. В 1940 году диаметр циклотрона достиг уже 4,7 м. Одним из самых известных ученых, работавших в этом направлении и оказавших большое содействие Перлмуттеру, был Луис Альварес, физик-экспериментатор, которого интересовали ускорители частиц, физика элементарных частиц, атомная и ядерная физика, оптика, радиолокация и многое другое. Он – лауреат Нобелевской премии по физике, но широкой общественности скорее известен другими своими достижениями, хотя и сделанными с помощью физики. Например, покадровый анализ так называемого фильма Запрудера – любительской съемки в Далласе в день убийства Джона Кеннеди.
Альварес хотел разобраться, мог ли президента в самом деле убить один человек одним выстрелом, и оказалось, что да. Он участвовал в экспедиции в Египет и при помощи космических лучей попытался выяснить, существуют ли еще ненайденные потайные комнаты в пирамиде Хефрена. В 1980 году он вместе со своим сыном Уолтером, геологом, предложил метеоритную гипотезу исчезновения динозавров. Именно благодаря динозаврам началась совместная работа Альвареса, Ричарда Мюллера, его бывшего аспиранта, и Сола Перлмуттера, который, в свою очередь, был аспирантом Мюллера.
184–дюймовый циклотрон Лоуренса в радиационной лаборатории Беркли, 1942
Альварес с сыном заявили, что динозавры исчезли 65 млн лет назад после того, как в результате падения кометы или астероида на Землю (хотя теория называется метеоритной) нарушилась экосистема на всей планете. Но в 1983 году группа палеонтологов обнаружила свидетельства массового исчезновения видов с определенной цикличностью: каждые 26 млн лет. На следующий год Мюллер высказал предположение о существовании парной звезды у нашего Солнца – Немезиды. Каждые 26 млн лет (27 – по другой версии) Немезида, которая движется по очень сильно вытянутой орбите, подходит относительно близко к Солнцу, и оказываемое ею гравитационное влияние притягивает кометы из самых дальних концов Солнечной системы на орбиты ближайших к Солнцу планет, одной из которых является Земля. Это вызывает глобальные катастрофы каждые 26 или 27 миллионов лет, а они соответствуют графику массовых вымираний на нашей планете. Эту идею можно считать вполне разумной.
Изучение звезд, подобных Солнцу, показало, что примерно 84 % являются частями бинарных систем, а это означает, что если Солнце – одиночная планета, не имеющая "компаньонки", то это аномалия. Мюллер поручил своему аспиранту Перлмуттеру поиск Немезиды, которую в средствах массовой информации стали также называть Звездой смерти. В 1986 году Перлмуттер завершил диссертацию, которая называлась "Астрометрический поиск звездного компаньона Солнца".