Вселенная. Вопросов больше, чем ответов

Важно понять: исследования, проводимые в различных диа­пазонах длин электромагнитных волн, не копируют, а дополняют друг друга. И здесь как нельзя уместнее вновь вспомнить притчу о слоне и пяти слепцах. Ведь если каждый из них поверит сло­вам другого (а по необходимости и проверит их лично), то объект «слон» уже не будет напоминать им ни веревку, ни колонну, ни стену, а сложится во что-то слоноподобное...

Завершая наш по необходимости краткий обзор, мы обязаны рассказать о совершенно новой области наблюдательной астро­номии — обнаружении гравитационных волн. Согласно Общей теории относительности (ОТО), гравитационные волны долж­ны свободно распространяться в пространстве, подобно элек­тромагнитному излучению. В сущности, любой движущийся предмет испускает гравитационные волны — ничтожно слабые для земных объектов, более сильные, хотя все равно недоступ­ные наблюдениям для системы «звезда — планета» или «звез­да — звезда» и резкие всплески в случае слияния компактных объектов звездной массы, например нейтронных звезд и черных дыр. Существование гравитационных волн удалось подтвердить экспериментально, хотя и косвенным путем — по медленному уменьшению периода взаимного обращения двойных нейтрон­ных звезд. В данном случае уменьшение кинетической энергии системы можно объяснить только излучением гравитационных волн.

Согласно ОТО, есть взаимосвязь между действием гравита­ционного поля и изменением кривизны пространства-времени. Следовательно, при прохождении гравитационной волны будут меняться (пусть и на ничтожно малую величину) линейные раз­

36

— Чем и как изучают Вселенную —

меры протяженных тел. Проекты гравитационных телескопов представляют собой просто-напросто отрезки (обычно взаимно перпендикулярные), длина которых измеряется с высокой точ­ностью при помощи лазерной интерферометрии. К сожалению, чувствительность аппаратуры пока недостаточна для уверенного обнаружения гравитационных волн. Или, может быть, нам про­сто не везет — ведь события типа слияния черных дыр проис­ходят поблизости от нас нечасто...

Рассказав немного об астрономах и их инструментарии, мы те­перь перейдем к главной и наверняка наиболее интересной теме книги — Вселенной во всем ее удивительном разнообразии.

5. КОЕ-ЧТО О СПЕКТРОСКОПИИ

Тем читателям, кому знакомо преобразование Фурье, незачем объяснять, что такое спектр (например, радиотехнического сигна­ла). Но если вы не имеете высшего технического образования, то уж во всяком случае наверняка слышали о солнечном спектре, весьма красочно проявляющемся в радуге или в более редких солнечных или лунных гало. Зрелище увлекательное, что и говорить. Однако мало кто из далеких от астрономии людей способен представить себе, какую революцию в астрономии произвела спектроскопия и какие данные о Вселенной удалось получить с ее помощью!

Однажды сэр Исаак Ньютон приобрел у шлифовщика линз ненужную тому безделушку — треугольную призму. У себя дома великий англичанин пустил луч света из маленького отверстия, проделанного в оконном ставне, сквозь призму и убедился: сол­нечный свет, кажущийся нам белым или желтоватым, на деле содержит в себе семь основных цветов, плавно переходящих друг в друга, а призма просто-напросто отклоняет лучи соответству­ющих цветов на различные углы. Теперь Ньютону стал понятен хроматизм телескопов-рефракторов: источник его находится не в стекле, а в преломляемом стеклом свете!

В начале XIX века молодой мастер-оптик Йозеф фон Фраун­гофер изготовил спектроскоп, с помощью которого заметил, что в солнечном спектре помимо семи основных цветов присутству­ют таинственные темные линии. Таковых линий Фраунгофер на­считал 574. Сжигая или прокаливая в пламени различные хими­ческие элементы, Фраунгофер заметил, что разным элементам соответствуют разные темные линии спектра. Не было ничего естественнее, чем объяснить соответствующие темные линии солнечного спектра присутствием на Солнце соответствующих химических элементов.

Кстати, второй по распространенности во Вселенной элемент назван гелием (солнечным) как раз из-за того, что впервые он

38

— Чем и как изучают Вселенную — был обнаружен на Солнце — разумеется, спектроскопическим

методом.