Луис Альварес, американский физик-экспериментатор с очень широкой сферой научных интересов (1911–1988)
Для нас также важно то, что Альварес заинтересовался программированием телескопов, так называемой "автоматической астрономией" и поиском сверхновых после того, как прочитал статью о том, что один его знакомый, Стирлинг Колгейт (1925–2013), наследник бизнеса по производству зубной пасты, но физик по собственному выбору, установил автоматизированный телескоп в пустыне штата Нью-Мексико. Идея автоматизированного наблюдения за сверхновыми принадлежит Альваресу. Альварес, Мюллер и Перлмуттер неоднократно работали вместе на одном и том же телескопе (пусть и по разным проектам), а также на других инструментах, в создании которых участвовал Перлмуттер. В 1984 году группа, работавшая над поиском сверхновых в Беркли, стала называться БАСС (BASS), английское сокращение расшифровывается как "команда, занимающаяся автоматическим поиском сверхновых в Беркли". БАСС открыла первую сверхновую 17 мая 1986 года, так что ко времени начала работы по проекту "Сверхновые для космологии" в 1988 году они все давно и хорошо знали друг друга.
Группа, занимавшаяся поиском сверхновых, в процессе работы совершила несколько изобретений, которые оказались полезны для охоты на сверхновые. Первым из них был оптический прибор под названием компаратор, который обеспечивал быстрое переключение между двумя снимками галактики, сделанными с разницей в несколько недель. При использовании компаратора членам группы приходилось полагаться на свои глаза. Однако ему на смену быстро пришли новые компьютерные технологии. Например, одна такая технология позволяла астрономам убрать весь свет из первого снимка, а потом удалить тот же свет из второго, более позднего. Если какое-то свечение на втором снимке оставалось, компьютер подавал сигнал, и тогда уже живой человек принимался за изучение данных. Иногда это были астероиды, кометы, переменные звезды, иногда на инструмент попадал космический луч, но порой свечение вызывала взрывающаяся звезда, выделявшаяся на фоне десятков или сотен миллиардов других звезд, то есть сверхновая.
В 1981 году предсказывали, что астрономы будут открывать примерно по сотне сверхновых в год, но это оказалось слишком оптимистичным предположением. Сверхновые, которыми занималась группа БАСС, находились относительно близко, поэтому не подходили для ответа на вопрос, поставленный в 1988 году. Нельзя определить изменения в скорости расширения Вселенной, пока астрономы не найдут "стандартные свечи" в галактиках, находящихся значительно дальше взятой для примера Хабблом, и чем дальше, чем лучше. То, насколько эти сверхновые – и поэтому их галактики – отклоняются от прямой линии Хаббла, даст астрономам скорость "торможения Вселенной", то есть покажет, как замедляется ее расширение.
Работая в группе БАСС Пеннипакер и Перлмуттер занялись автоматическим поиском сверхновых. Таким образом в 1986 году были открыты еще две сверхновые и одна год спустя. Но вставал вопрос, возможно ли проводить автоматический поиск сверхновых на значительных расстояниях с точки зрения космологии? Мюллер считал этот проект преждевременным, с другой стороны, это был человек, много лет работавший рядом с Луисом Альваресом, обладателем колоссального воображения, а сам он был готов рискнуть своей репутацией в научных кругах, занимаясь поиском Звезды смерти. В результате он дал свое согласие и не прогадал: Центр астрофизики частиц получил миллионы долларов на проведение исследований от Национального Фонда содействия развитию науки.
Отмечу, что хотя официально поиск сверхновых был предложен Ричардом Мюллером и Карлом Пеннипакером, поиск судьбы Вселенной с самого начала связан с именами Перлмуттера и Пеннипакера.
В Центр астрофизики частиц и группу по поиску сверхновых также был приглашен Герсон Голдхабер (1924–2010). Его семья покинула Германию до начала Второй мировой войны, он жил в Каире, Иерусалиме, затем перебрался в США, где защитил диссертацию в Вашингтонском университете. В Беркли он работал с 1953 года, занимался физикой частиц, участвовал в создании Беватрона и сотрудничал со многими учеными, которые в дальнейшем стали нобелевскими лауреатами.
Сверхновые оставались привлекательными потенциальными "стандартными свечами" по ряду причин. Они достаточно яркие, чтобы быть видимыми из самых удаленных участков космоса, а это означает, что астрономы могут использовать их для глубокого исследования истории Вселенной. И "действуют" они во временных рамках, доступных для работы одного человека – это не миллионы лет, яркость усиливается и спадает в течение всего нескольких недель, в отличие от большинства астрономических явлений, например формирования Солнечной системы или скоплений галактик. Астрономы могут фактически наблюдать за "жизнью" сверхновой.
Но есть и проблемы их наблюдения. Сверхновые встречаются редко, нет никакой системы или схемы их появления – неизвестно, когда и куда смотреть, все происходит очень быстро. В нашей галактике Млечный Путь сверхновые появляются в среднем один раз в сто лет. Так что астрономам, занимающимся сверхновыми, приходится наблюдать за большим количеством галактик. И при обнаружении сверхновой действовать нужно быстро, о чем я уже говорил выше.
Сол Перлмуттер, американский астрофизик (род. в 1959)
Группа Перлмуттера и Пеннипакера столкнулась и с чисто техническими проблемами. Основная работа велась в Австралии, где они получили доступ к нужному телескопу. Но компьютеры там были недостаточно мощными для целей проекта, не было широкополосного Интернета, поэтому данные отправлялись в аэропорт Сиднея, там кто-то из группы строчил сотню бумаг и отправлял груз в Сан-Франциско. В США представитель Центра тоже заполнял формуляры, получал груз и вез в Беркли. На одну доставку с места на место уходило двое суток. Потом еще два дня физики в Беркли искали кандидатов на сверхновые и еще день изучали карты звездного неба, на которых отмечены все известные объекты в этом участке неба, – чтобы проверить, действительно ли обнаружена сверхновая. Пять дней – это невероятно долго, если имеешь дело с быстро исчезающим объектом. В дальнейшем группе помогли специалисты из НАСА – они взяли на себя передачу данных из Австралии.
Но за два с половиной года работы группа Пеннипакера и Перлмуттера не обнаружила ни одной сверхновой. Каждые несколько месяцев поиск сверхновых следовало как-то оправдывать, как и траты немалых средств, выделявшихся на это. Отчет принимал внутренний Консультативный совет Центра астрофизики частиц. После того как Пеннипакер (руководитель группы на тот момент) израсходовал лишние средства, а надежды покрыть их из следующего транша растаяли, встал вопрос о новом руководителе. Следующей кандидатурой стал Сол Перлмуттер. Этот человек отличался настойчивостью, умением убеждать и невосприимчивостью к отказам и оскорблениям. Ответ "нет" он не принимал. Кто-то смеялся над ним, у кого-то он вызывал злость и ярость. Но обычно он получал то, что требовалось.
Перлмуттер стал руководителем группы – и вскоре нашлась сверхновая, правда, повода для радости еще не было: данные не имеют значения для космологии, пока не определено, насколько далеко находится сверхновая, то есть ее красное смещение. Для этого требовалось провести спектроскопический анализ. Астрономы четырех обсерваторий в разных точках Земли, имевших необходимое оборудование, двенадцать раз соглашались провести необходимые наблюдения и помочь команде. В одиннадцати случаях это не позволили погодные условия, в двенадцатый раз сломалась аппаратура. Сол Перлмуттер сказал тогда, что их группа напоминает золотоискателей, которые блуждают по пустыне в поисках драгоценного металла, наконец находят его, но золотая пыль сыплется у них между пальцев, и ее уносит ветер.
Помощь, которую уже не ждали, пришла от британца Ричарда Эллиса, который искал сверхновые вместе с датчанами. С ним и связался Перлмуттер. Эллис согласился провести наблюдения 29 августа 1992 года. Старые данные по красному смещению, обнаруженные датчанами, составляли 0,31, что примерно соответствует 3,5 млрд лет назад. Новые данные по красному смещению составили 0,458 или 4,7 млрд лет назад. Группа Перлмуттера осталась в игре.
Типы сверхновых
В этой книге нельзя не упомянуть Роберта Киршнера, который занимается изучением сверхновых с 1970 года и считается учителем уже нескольких поколений специалистов. Он работает в Гарвард-Смитсоновском центре астрофизики и имеет большой опыт "выбивания средств" из Национального Фонда содействия развитию науки и бронирования времени работы на лучших телескопах мира. К нему обращаются из редакций научных журналов для рецензирования статей на тему сверхновых и написания комментариев к ним.