Обращенные к звездам. Прошлое, настоящее и будущее астрономии - Эмили Левеск

VLA, почти со всех сторон окружена горами, защищающими ее от проникновения радиоволн из близлежащих населенных пунктов. Во многих обсерваториях с оптическими телескопами строят также один-два радиотелескопа, пользуясь тем, что уже есть готовая отдаленная площадка с развитой инфраструктурой. На Китт-Пик установлен двенадцатиметровый радиотелескоп и одна антенна, входящая в состав Very Long Baseline Array (это радиоинтерферометр континентального масштаба с десятью антеннами, разбросанными по всей территории США), на Маунт-Грэм — субмиллиметровый телескоп, а обсерватория Мауна-Кеа имеет пятнадцатиметровый субмиллиметровый радиотелескоп, еще одну антенну Very Long Baseline Array и восьмиантенный интерферометр Submillimeter Array.

Тем не менее в некоторых местах забота о защите от посторонних влияний идет еще дальше. Вспомните Национальную зону радиомолчания в Западной Виргинии, где расположена обсерватория Грин-Бэнк (и ее злополучный 300-футовый телескоп): в окрестностях телескопа запрещены Wi-Fi, сотовые телефоны и микроволновые печи, а все транспортные средства работают на дизельных двигателях. Однако результат того стоит: это место настолько хорошо подходит для радиоастрономии, что после разрушения 300-футового телескопа сенатор Роберт К. Берд из Западной Виргинии выступил за его замену и через конгресс добился финансирования строительства нового огромного радиотелескопа в Грин-Бэнк. 100-метровый телескоп Роберта К. Берда в Грин-Бэнк является крупнейшим управляемым телескопом в мире и ведет наблюдения по сей день.

Запрет пользоваться мобильными телефонами вблизи радиотелескопов может показаться экстремальным, но радиоастрономия особенно сильно страдает от ложных сигналов, и отделить обыденное от космического в данных таких телескопов — непростая задача.

210-футовый радиотелескоп «Паркс» расположен на месте овечьего пастбища примерно в 360 километрах к западу от Сиднея в Австралии. Этот телескоп, самый большой в Южном полушарии, ненадолго стал знаменит, когда получил и транслировал на весь мир кадры посадки «Аполлона-11» на Луну в 1969 году; кроме того, с его помощью была составлена карта распространения газообразного водорода по Млечному Пути и открыты тысячи новых галактик.

В течение многих лет в обсерватории Паркса также обнаруживались необычные вспышки, известные как перитоны. Названные в честь мифического существа с телом крылатого оленя, которое отбрасывает тень человека (то есть выглядит как одно существо, но оказывается чем-то иным), перитоны появлялись в телескопе Паркса в виде коротких вспышек радиоизлучения. На протяжении многих лет их замечали практически повсюду, но при этом только в рабочее время по будням. Поскольку Вселенной безразличны и будни, и выходные, общее мнение состояло в том, что помехи исходят от какого-то близлежащего источника на земле, но никто не догадывался, от какого именно.

Перитоны уже были известным курьезом в обсерватории Паркса, когда аспирантка Эмили Петрофф начала работать на радиотелескопе в 2012 году. Проблема заключалась в том, что Эмили изучала короткие вспышки радиоизлучения, которые на самом деле исходили из глубокого космоса, — странные сигналы, известные как быстрые радиовсплески. Казалось, что эти яркие радиовспышки порождаются таинственными и необъяснимыми астрофизическими явлениями, однако в то время, когда Эмили начала их изучать, к ним относились скептически: откуда мы знаем, что быстрые радиовсплески не попадают в ту же категорию, что и необъяснимые, но явно связанные с землей перитоны?

Это был хороший вопрос, и он уже задавался в радиоастрономии. Джоселин Белл Бернелл столкнулась с подобной проблемой, еще будучи аспиранткой в 1967 году, после того как обнаружила таинственный сигнал в данных радиотелескопа Кембриджа в Англии. Там импульсы радиоизлучения появлялись с частотой чуть более одного раза в секунду и с поразительной регулярностью, как идеально тикающие часы, и не были похожи ни на что, когда-либо наблюдавшееся астрономами. Сигнал выдавал такую четкую серию импульсов, что Джоселин и ее коллеги в шутку назвали первые четыре источника импульсов LGM-1 — LGM-4. Аббревиатура LGM расшифровывалась как little green men («маленькие зеленые человечки»).

Джоселин прекрасно понимала, что подобный эффект могут вызывать помехи с Земли, и внимательно следила за тем, как источники перемещаются в течение ночи. Она быстро поняла, что обнаружила настоящие астрономические источники излучения: проследив за первым сигналом в течение нескольких месяцев, Джоселин установила, что он появляется по вечерам и передвигается вместе с остальным ночным небом, и его перемещение соответствует видимому движению неба при вращении земли. Так Джоселин открыла объекты, известные как пульсары — быстро вращающиеся остатки мертвых звезд, которые излучают яркие радиосигналы вдоль своих магнитных полюсов, наподобие маяков в космосе. Самые медленные пульсары испускают несколько радиоимпульсов в минуту, а самые быстрые — сотни импульсов в секунду, вращаясь быстрее, чем колибри машет крыльями. Открытие было отмечено Нобелевской премией (хотя комитет снова предпочел не награждать женщину, а назвал лауреатами ее научного руководителя и другого коллегу), а Джоселин продолжила карьеру исследователя с немалым успехом и получила в 2018 году Специальную премию за прорыв в фундаментальной физике в знак признания ее научных достижений.

А тогда, в 2014 году, в обсерватории Паркса Эмили Петрофф горела желанием приступить к работе над быстрыми радиовсплесками, новейшей загадкой радиоастрономии, и решила, что ее первой задачей будет разгадка тайны перитонов. Она разработала методику быстрого поиска перитонов в данных радиотелескопа и быстро выявила несколько десятков случаев за двухмесячный период. Время их появления дало ей и ее коллегам первую подсказку: перитоны почти всегда обнаруживались в обеденное время.

В поиски включился весь персонал обсерватории Паркса. Установив телескоп в то положение, в котором он раньше обнаруживал перитоны, сотрудники разбегались по окрестным административным зданиям и всеми возможными способами пытались вызвать появление перитона: открывали и закрывали двери, проверяли магнитные замки, подключали и отключали компьютеры, запускали разное оборудование. Со временем команда Эмили научилась засекать перитоны практически сразу — и тут же принималась обзванивать коллег и спрашивать, чем те занимались. Может быть, что-то делали с камерой? Или рядом шел ремонт? Эксперименты продолжались; вспышки по-прежнему появлялись время от времени непредсказуемым образом, но вызвать перитоны по команде никак не удавалось.

Следующий прорыв произошел, когда сотрудники проверили недавно установленный монитор радиопомех и заметили, что возникновение перитонов совпадает по времени со вспышкой радиоизлучения, типичной для электроники. Сам телескоп это излучение не засекал, что логично: не было никакого смысла наблюдать диапазоны, уже забитые сигналами от электронных устройств. Изучив эти новые данные и распознав электронный сигнал, команда Эмили установила, что все собранные доказательства безошибочно указывают на двух виновников: микроволновые печи на кухне обсерватории Паркса.

Персонал снова принялся за дело: телескоп направили соответствующим образом и включили микроволновки. Их пробовали включать на несколько секунд и несколько минут, пустые, с кружкой воды, с тарелкой еды — но перитоны не появлялись. Наконец кому-то пришло в голову напоследок попробовать нечто необычное. Что если пользоваться микроволновкой не как осторожный ученый, а как