— А вы не пробовали его выключить и снова включить?

Эта фраза, которую замучились повторять ИТ-специалисты во всем мире, наверное, никогда еще не вызывала такого ужаса.

Во-первых, был час ночи, и я сидела в холодной диспетчерской на вершине самой высокой горы на Гавайях. Я находилась на высоте больше 4000 метров над уровнем моря, мне было 24 года, и я отчаянно боролась со сном и кислородным голоданием, чтобы выжать максимум из тех нескольких часов, которые я с таким трудом выбила на исследование для своей докторской, — а тут вдруг отказало оборудование.

Во-вторых, этим оборудованием был телескоп «Субару», 630-тонное чудище, размещенное этажом выше в четырнадцатиэтажном куполе. Телескоп, созданный совместными усилиями астрономических сообществ США и Японии, мог похвастаться идеальным главным зеркалом более 8 метров в диаметре и комплексом сложнейших научных приборов и средств визуализации, одним из самых современных в мире. Одна ночь эксплуатации этого монстра обходилась в 47 000 долларов, и вот, после того как я подала на свою кафедру в институте научное обоснование на двенадцати страницах, мне даровали одну из этих во всех отношениях бесценных ночей. У меня была только сегодняшняя ночь, единственная в году, на то, чтобы направить этот телескоп на горстку галактик в 5 миллиардах световых лет от Земли.

Нет, я не пробовала выключить его и снова включить.

Все шло превосходно, пока один из компьютеров диспетчерской не издал тревожный звук, который заставил оператора телескопа — единственного, помимо меня, человека на этой горе — застыть на месте. Я спросила, в чем дело, и оператор осторожно сообщила мне, что одна из механических опор, удерживающих зеркало, только что вышла из строя.

— Но все в порядке. Думаю, зеркало еще держится на телескопе.

— Думаете?

— Да. Иначе мы бы услышали грохот.

Это был веский аргумент, хотя и не слишком обнадеживающий.

Очевидно, нам просто повезло — положение, в котором находился телескоп, когда отказала механическая опора, предотвратило немедленную катастрофу. Пока что было на месте вторичное зеркало — значительно меньшее по размеру, чем главное, но все же диаметром 1,2 метра и весом около 180 килограммов. Оно было подвешено на высоте 22 метров и перенаправляло свет, собранный и отраженный главным зеркалом, как раз в ту камеру, которую я использовала. К сожалению, если бы мы снова передвинули телескоп, то рисковали бы в лучшем случае просто уронить вторичное зеркало на пол. В худшем — оно врезалось бы в главное зеркало.

Мы в панике позвонили инженерам дневной смены, которые обслуживали тринадцать телескопов на горе днем, когда наблюдатели спали. Дежурный (японец), с которым мы связались, радостно сообщил нам, что до нас сегодня на это уже жаловались, но механические опоры, скорее всего, в порядке и, скорее всего, это просто ложная тревога, так что отключение и затем повторное включение питания, скорее всего, устранит проблему. Мы не решились напомнить ему, что речь не о модеме, а о телескопе стоимостью уйму миллионов долларов.

Я не знала, да и совсем не хотела узнать, какой грохот произведут 180 килограммов стекла, ударившись о бетонный пол над моей головой. Я также была совершенно уверена, что не хочу навсегда остаться в истории «аспиранточкой, грохнувшей телескоп „Субару“». За эти годы я наслушалась достаточно историй из серии «как я сломал телескоп», чтобы игнорировать тот факт, что это вполне реальный риск. Один из моих коллег уничтожил невероятно дорогую цифровую камеру на телескопе, нечаянно соединив два неправильных провода, причем информация об этом дошла до его босса раньше, чем он сам. Другой астроном, кстати, очень опытная, влепила рабочую часть телескопа в подвижную платформу внутри купола, которую она забыла убрать во время бессонной ночи. Иногда в такого рода происшествиях даже не было виноватых. Гигантский радиотелескоп диаметром 300 футов в Грин-Бэнк, Западная Виргиния, рухнул однажды вечером прямо во время наблюдения, смявшись, как банка из-под кока-колы под ботинком. В ту ночь я не могла точно вспомнить, что стало причиной печально известного обрушения телескопа в Грин-Бэнк, но была убеждена, что в деле упоминалась «механическая опора». Так что самым разумным решением было бы закруглиться на сегодня, вернуться в общежитие обсерватории и попросить дневную смену все тщательно проверить на следующее утро.

Однако это была моя единственная ночь на телескопе. Завтра уже не будет иметь значения, что произошло — механический сбой, ложная тревога или просто непредвиденные облака; время работы телескопа строго расписано на месяцы вперед, и на мое место приедет другой астроном со своей научной программой. Главное, что моя единственная ночь наступила и тут же закончилась, а я прошляпила наблюдение. Мне придется снова подавать заявку, надеясь, что комиссия повторно выделит мне телескопное время, а потом ждать целый год — полный оборот Земли вокруг Солнца, — пока мои галактики не вернутся в ночное небо, подступиться к ним еще раз и молиться, чтобы в ту ночь не было никаких облаков и проблем с телескопом.

Мне до зарезу нужны были эти галактики. Несколько миллиардов лет назад в них происходили странные явления, известные как всплески гамма-излучения. Пока что наиболее вероятным объяснением астрономы считали то, что эти всплески исходят от массивных быстро вращающихся умирающих звезд, ядра которых коллапсировали в черные дыры и пожирали звезды, испуская мощные струи света, которые проносятся через космос и достигают Землю в виде вспышек гамма-лучей продолжительностью всего несколько секунд. Конечно, звезды часто умирают, но только эти мигали нам таким странным образом, и никто не мог объяснить почему. Я построила всю свою докторскую диссертацию на идее, что изучение химического состава родных галактик этих звезд — того же газа и пыли, из которых они родились, — является ключом к пониманию того, почему их взрыв происходит именно таким образом. «Субару» был одним из немногих телескопов в мире, дающих возможность проводить такие наблюдения, и дневная смена уже сказала, что это, скорее всего, была ложная тревога. Отменив наблюдение в этот вечер, я бы отказалась, вероятно, от единственной своей возможности изучить эти галактики — а без этого исследования рассыпалась бы вся моя докторская диссертация.

Хотя свалить самое большое зеркало в мире на пол купола, разбив его на мелкие осколки, тоже вряд ли было бы удачным решением.

Я посмотрела на оператора, а она посмотрела на меня, астронома. Решение необходимо было принять мне — двадцатичетырехлетней девчонке с третьего курса аспирантуры, девчонке, которой приходилось оплачивать аренду машины с повышенной ставкой как «молодому водителю». Я посмотрела на распечатку моего тщательно разработанного плана наблюдения на эту ночь, который с каждой минутой бездействия «Субару» все больше отставал от графика. Взглянула на нечеткое изображение ночного неба на экране моего компьютера, поступающее с маленькой камеры, которая всегда включена и показывает, куда направлен телескоп, чтобы наблюдатели вроде меня не заблудились в бездонном море звезд.

Я выключила питание телескопа и включила его снова.

Я впервые увидела телескоп — настоящий большой обсервационный телескоп мирового класса — по дороге из города Тусона на запад. Я только что закончила второй курс Массачусетского технологического института и прилетела в Аризону прямо с экзаменов по квантовой физике и термодинамике. В аэропорту Тусона меня встречал Фил Мэсси, астроном с классической седой шевелюрой безумного ученого, в очках в черной оправе и с широкой улыбкой, — мой научный руководитель на следующие два с половиной месяца. Он должен был отвезти меня в Национальную обсерваторию Китт-Пик, в сердце пустыни Сонора, где нам предстояло провести пять ночей за одним из телескопов. Так начинался мой летний проект.

Я уже знала по нашей электронной переписке, что буду изучать красные сверхгиганты. Это огромные звезды, масса которых по меньшей мере в восемь раз превышает массу нашего Солнца. Из-за большой массы они прожили свою звездную жизнь с невероятной скоростью: им потребовалось всего 10 миллионов лет, чтобы пройти путь от новорожденных ярких горячих голубых звезд, только что образовавшихся из газа и пыли, до своего текущего состояния — темно-красных, как тлеющий уголек, гигантов, которые раздулись до размеров, во много раз превышающих первоначальный, в последней отчаянной попытке остаться стабильными и, значит, живыми. Смерть для этих звезд, скорее всего, представляет собой резкий коллапс, за которым следует взрыв, известный как образование сверхновой. Это одно из самых ярких явлений во Вселенной, а еще в результате этого процесса иногда образуются черные дыры.

До этого мы с Филом встречались лично только один раз, в январе годом раньше; ему понравился мой доклад, когда я впервые пробовала себя в астрономических исследованиях, и он позвал меня к себе на летнюю стажировку. Когда мы начали обсуждать планы на лето, Фил предложил мне на выбор два проекта, «красный» и «голубой»: красные умирающие или голубые новорожденные звезды. Я не особенно разбиралась ни в первых, ни во вторых, но меня завораживали черные дыры, а поскольку умирающие звезды казались все-таки ближе к такому исходу, я выбрала «красный» проект. На Китт-Пик мы с Филом собирались наблюдать около сотни красных сверхгигантов в нашей собственной галактике, Млечном Пути. Остаток лета мне предстояло работать с полученными данными и пытаться измерить температуру звезд, чтобы внести свой крошечный вклад в решение общеастрономической задачи по исследованию эволюции и смерти этих звезд.

По дороге мы с Филом болтали, и я с интересом рассматривала в окно пустыню на юге Аризоны. Летний зной и яркое солнце потрясали по контрасту с сырой зеленой весной, которую я оставила в Массачусетсе, и я любовалась оранжево-коричневой землей, зарослями кактусов сагуаро и сияющим голубым небом. Фил указал на крошечный белый силуэт и инверсионные следы от высоко летящего реактивного самолета и заметил, что опытные астрономы могут оценить качество неба, которое они будут наблюдать этой ночью, исходя из длины этих следов. Если они длинные и пушистые, значит, в атмосфере много влаги, которая мешает звездному свету, а если короткие — всего лишь небольшой пучок, тянущийся за самолетом, — нас ждет ясная ночь с чистым небом. У самолета, который мы увидели, был короткий след.

Фил знал дорогу к обсерватории наизусть и подсказал мне, куда смотреть, в тот момент, когда вдалеке показался четырехметровый телескоп Китт-Пик. Белый купол высотой в восемнадцать этажей сверкал в лучах палящего солнца пустыни. За десятилетия, прошедшие с момента «первого света» (когда телескоп впервые взглянул в ночное небо и получил первое изображение) в 1973 году, на этом телескопе были проведены революционные наблюдения множества объектов, от ближайших звезд до невероятно далеких галактик.

В большинстве современных телескопов используются зеркала для сбора света от звезд, и самый важный параметр телескопа — как раз размер зеркала. Чем больше зеркало, тем большая площадь доступна для сбора света от объекта, на который направлен телескоп. (Тот же принцип, по которому зрачки расширяются в темной комнате.) Также от диаметра зеркала зависит, насколько четкое изображение может дать телескоп. (Это как телеобъектив, позволяющий получить четкий снимок маленьких и далеких объектов.) Уже более ста лет основные вехи развития астрономии связаны с увеличением зеркал, диаметр которых определяет основную способность телескопа вглядываться все глубже в космос. В результате размер зеркала стал определяющей характеристикой, вплоть до того, что его включают в наименование телескопа или даже называют телескоп только по диаметру зеркала. Флагманский телескоп обсерватории Китт-Пик широко известен как «четырехметровый».

В конце концов мы свернули с трассы 86, на редкость пустой и однообразной, и начали петлять по извилистой горной дороге. Поначалу мало что указывало на то, что впереди нас ждет что-то помимо пустыни: длинные участки мощеной дороги, несколько крутых поворотов и никаких признаков жизни, кроме кактусов. О том, что мы едем в обсерваторию, напомнил единственный промельк белого купола между скалами. Но дальше постепенно стало понятно, что это не простая гора. С приближением к вершине стали попадаться знаки, призывающие водителей не использовать дальний свет в ночное время, а дальше — предписывающие выключить фары, чтобы не нарушать темноту.

Лучшие на сегодняшний день обсерватории построены в высокогорных, сухих и отдаленных местах. Большие высоты дают чуть более разреженную атмосферу и меньшую турбулентность в воздухе между вершиной горы и звездами. В пустыне воздух не содержит водяного пара и других видов влаги, что способствует стабильной погоде и благоприятно для качества изображения. А у отдаленности есть очевидное преимущество: чем дальше мы находимся от остального мира, тем темнее небо (хотя световое загрязнение подбирается все ближе даже к самым темным местам планеты).

Китт-Пик находится недалеко от южной границы США, менее чем в 50 километрах от Мексики. Сама гора — сплошные коричневые скалы с низкорослыми деревьями, неотличимые от окружающей пустыни, за исключением белых куполов, похожих на спящих гигантов, склонившихся над длинным гребнем вершины, и невидимого, но весьма реального совершенства воздуха над вершиной. Большая часть земли вокруг обсерватории принадлежит племени тохоно о’одам (известному также как папаго). Виднеющееся вдалеке скальное образование, удивительно похожее по форме на купол телескопа, на языке этого племени называется Бабокивари и, согласно его космологии, является центром Вселенной.

Пока наша машина карабкалась в гору, я впервые задумалась, как же устроена профессиональная обсерватория. Я могла представить себе только гигантский телескоп вроде того, который мы заметили с дороги, одиноко белеющий на какой-нибудь голой скале. А где же там спать? (Получается, спать надо днем? Или вообще не спать?) Чем питаться? (Может, надо было с собой еды взять?) Я решила, что бытовые вопросы как-нибудь уладятся сами собой, и сосредоточилась на впечатлениях от окружающей местности, покуда мы приближались к вершине.

Мне было не привыкать к неизвестности впереди. Я уже давно смирилась с тем, что планировать наперед у меня не получается — зато получается с оптимизмом шагать напролом, вооружившись девизом «Хочу быть астрономом!».

Космос завораживал меня с тех пор, как я себя помню, но первый импульс к этому увлечению, пожалуй, можно датировать началом 1986 года — это было последнее на сегодняшний день появление кометы Галлея. Мы с родителями и старшим братом жили в пригороде Тонтона, штат Массачусетс. Это небольшой промышленный город на юге Новой Англии, за которым почти сразу начинается лесистая местность, пруды и клюквенные болота, так что там по ночам достаточно темно, чтобы любоваться звездами.

Мои родители не имели отношения к науке. До моего появления на свет они оба получили педагогическое образование со специализацией на коррекционном образовании. Мама некоторое время работала логопедом, затем получила второе образование, стала магистром библиотечного дела и дальше сделала карьеру в системе школьных библиотек Тонтона. Папа никогда не преподавал; много лет он работал дальнобойщиком по контракту, затем самостоятельно выучился на компьютерщика, и к тому времени, когда я родилась, он работал в страховой компании в качестве ИТ-специалиста.

Тем не менее оба они были учеными по натуре, серьезно интересовались окружающим миром и постоянно стремились узнать как можно больше в любой области, привлекшей их внимание. Мой отец посещал факультативные занятия по астрономии в Северо-Восточном университете, и это произвело на него достаточно сильное впечатление, чтобы он увлекся этой наукой и заразил маму своим энтузиазмом.

Стоило моим родителям чем-то заинтересоваться, они обычно погружались в это по полной программе. Когда новым увлечением стала астрономия, отец накопил на небольшой телескоп Celestron C 8, приземистый оранжевый цилиндр с восьмидюймовым зеркалом, и собственноручно соорудил для него специальный стол-подставку с полочками для хранения окуляров, оборудования и «Звездного атласа Нортона». Научный энтузиазм моих родителей подогрел телесериал Карла Сагана «Космос», вышедший в 1980 году, и в результате моя мама-библиотекарь запаслась его книгами. К тому времени, когда я родилась в 1984 году, астрономия была в нашем доме фоновой темой, наряду с садоводством, плотницким делом, птицами и классической музыкой. Мои родители старались обеспечить нам с братом богатый и разнообразный выбор потенциальных хобби.

И все же настоящий интерес к астрономии пробудился у меня благодаря моему брату Бену, который был почти на десять лет старше меня. Я совершенно убеждена, что, когда у детей такая большая разница в возрасте, старший непременно становится для младшего идеалом и примером для подражания. В детстве я восхищалась всем, что нравилось Бену, а он был бесконечно терпелив со мной и не раздражался на малышку, ходившую за ним хвостиком. Бен играл на скрипке — и я тоже захотела учиться играть. Бен участвовал в детских научных выставках — и я начала придумывать всевозможные несуразные эксперименты с игрушками и бытовыми предметами, которые попадались мне под руку. Я даже хотела носить брекеты, потому что они были у Бена (хотя очень быстро изменила свое мнение, как только оказалась в кресле у ортодонта).

В феврале 1986 года мне было полтора года, а Бену — одиннадцать, и он изучал комету Галлея для школьного проекта. Такие проекты всегда становились делом всей семьи, поэтому холодной зимней ночью мы вчетвером вышли на задний двор, вооружившись нашим восьмидюймовым телескопом и самодельным столом-подставкой, чтобы увидеть этот единственный в нашей жизни пролет кометы Галлея (в следующий раз она должна вернуться в 2061 году). По словам моих родителей, они хотели показать мне комету, но беспокоились, что я испугаюсь темноты, начну капризничать и проситься домой, как обычные малыши. Вместо этого я пришла в восторг. Я таращилась на небо, смотрела в телескоп (сейчас я поражаюсь, что ребенок, которому еще не исполнилось двух лет, мог смотреть в окуляр, но они клянутся, что да, я таки смотрела) и отказывалась возвращаться в дом, пока Бен продолжал наблюдение.

Любовь к астрономии серьезно захватила меня. Я рано научилась читать и читала с жадностью все подряд, так что через несколько лет после кометы Галлея я узнала о звездных скоплениях, черных дырах и скорости света благодаря книгам Джеффри Т. Уильямса «Планетрон», где рассказывается о приключениях маленького мальчика и игрушечного робота, который умеет превращаться в волшебный космический корабль и уносит его исследовать небеса. Я хорошо помню, как в пять лет, прочитав о скорости света, щелкала выключателем в своей комнате, чтобы убедиться, что как только я включаю свет, он появляется практически мгновенно. Действительно, свет оказался быстрый.

Позже я перечитала все книги по астрономии, которые только смогла достать, посмотрела все выпуски детских телепередач Мистера Кудесника и Билла Ная и ходила в кино на каждый новый фильм об ученых и космосе. Помню, мне особенно понравился фильм «Смерч», потому что ученые в нем были показаны очень воодушевляющим образом. Герои, изучавшие торнадо, вели невероятно крутые и захватывающие исследования, но при этом не забывали развлекаться, а главная героиня не боялась возиться в грязи и пыли во имя науки, но в финале у нее все равно был великолепный поцелуй (хотя я подозревала, что сочетать то и другое ей долго не удастся, потому что уже видела достаточно фильмов, где женщинам приходилось выбирать между Карьерой и Любовью).

Мои родители делали все возможное, чтобы поощрить мой интерес к космосу, но перспективы сделать карьеру в астрономии встречаются далеко не на каждом углу. Среди наших знакомых не было ни одного профессионального ученого, не говоря уж об астрономах, и хотя все мои родственники — замечательные, умные и увлеченные люди, но ни у кого из них нет ученой степени или даже представлений о том, что нужно для того, чтобы стать ученым. Моим бабушкам и дедушкам, хотя все они хорошо учились, пришлось в свое время бросить школу и пойти работать на заводы, чтобы зарабатывать на жизнь. Моей бабушке по материнской линии это решение далось особенно тяжело, она даже плакала в тот день, когда последний раз пошла в школу. Позже она все-таки окончила среднюю школу вместе с моим дедушкой Пепером и пошла учиться на медсестру, при этом воспитывая пятерых детей, а дедушка Пепер работал на большом заводе серебряных изделий. Мои родители и некоторые их братья и сестры первыми в семье получили высшее образование и постарались извлечь из него как можно больше, однако в результате выбрали более прикладные области знаний, которые позволяли найти хорошую работу: инженерное дело, педагогика, делопроизводство. У нас большая, шумная и очень любящая семья, в которой все отличались любознательностью и бескорыстной любовью к учению, но ни у кого не было ни малейшего представления о том, как начать заниматься таким отвлеченным и экстравагантным предметом, как астрономия.

Я в шесть лет в любимой футболке с изображением телескопа «Хаббл», запущенного в космос в 1990 году (© Henri Levesque)

Однажды в детстве мне удалось поговорить с профессиональным астрономом. Наш дом находился в двадцати минутах езды от Уитон-Колледжа, крошечного, но очень хорошего гуманитарного института. Когда мне было семь лет, родители взяли меня на публичный вечер наблюдения за звездами в обсерватории на крыше кампуса, и я сразу сказала профессору, который вел мероприятие, что хочу стать астрономом. Он наклонился, посмотрел мне прямо в глаза и сказал: «Налегай на математику». Я серьезно посмотрела на него и пообещала: «Налягу». С тех пор математика стала для меня главным школьным предметом. Я так усердно ею занималась, что опередила программу на целых два года, и несколько лет мне приходилось бегать с автобуса на автобус, чтобы добираться из старшей школы, где я изучала геометрию для девятиклассников, в свою среднюю школу, где проходила все остальные предметы в седьмом классе.

В июле 1994 года в новостях разразился астрономический ажиотаж, когда стало известно, что комета Шумейкеров-Леви 9 на всех парах мчится на встречу с Юпитером. По мере приближения этого момента все обсуждения как в астрономическом сообществе, так и за его пределами были сосредоточены на том, что произойдет с Юпитером после столкновения с кометой. Увидим ли мы какие-либо последствия этого удара? Его должен был наблюдать новый мощный космический телескоп «Хаббл», но, что именно покажет наблюдение, никто не мог предвидеть.

Когда произошло столкновение, сразу стало известно, что зрелище превзошло все ожидания. Удар кометы оставил на нижней части Юпитера нечто похожее на яркие коричневые шрамы. Я помню, как по телевизору снова и снова показывали сюжет, в котором группа астрономов сгрудилась вокруг нескольких компьютерных мониторов в Научном институте космических телескопов в Балтиморе, смеясь и восторгаясь увиденным. В центре группы сидела молодая женщина в очках по имени Хайди Хаммел, которая радовалась вместе со своими коллегами, когда появились впечатляющие изображения Юпитера. Вскоре после этого мы с папой вынесли телескоп на задний двор и собственными глазами увидели шрамы от удара на Юпитере, но именно вид взволнованных астрономов произвел на меня неизгладимое впечатление. Это были люди, которые любили астрономию так же сильно, как и я, это была их профессия, и их объединял общий энтузиазм. Я могла стать одной из них.

Этот конкретный момент запомнился мне, потому что, несмотря на поддержку и любовь семьи и увлечение любимой наукой, мне часто было одиноко и грустно. Я единственная в школе любила астрономию, а не мультики, училась играть на скрипке, вместо того чтобы интересоваться танцами или футболом, и металась между школами ради углубленных занятий по математике. Я прекрасно понимала, что я странная: в плеере у меня классическая музыка, вместо популярных сериалов и фильмов я смотрю документальные про кальмаров и одеваюсь в потрепанные брюки-карго и футболки с математическими шутками, а не в то, что модно. Меня мучила эта оторванность от остальных — мне тоже хотелось иметь друзей и подруг, играть и гулять с ними, красить ногти лаком с блестками и носить шлепанцы на платформе (это были девяностые годы), — но не настолько, чтобы пойти поперек себя. Я хотела, чтобы у меня были друзья, которые разделяли бы мою любовь к космосу, математике и старым мюзиклам. Я хотела стать всемирно известным астрофизиком, первой женщиной на Марсе, следующим Карлом Саганом, но я также хотела ходить на свидания, целоваться и делиться с кем-нибудь своими воображаемыми приключениями. Я отказывалась верить, что это невозможно. Ну не могла же я быть единственным таким ребенком в мире!

У меня появилась надежда, когда я смогла побывать в летних научных лагерях. В седьмом классе я набрала достаточно высокий балл в тесте SAT (тест на способности к обучению), чтобы попасть в летнюю программу Центра для талантливой молодежи Джона Хопкинса. Там я впервые встретила таких же детей, как я, которые считали, что играть скрипичный концерт Моцарта и заниматься тригонометрией — это не отстойно, а, наоборот, очень круто. В этом же лагере летом после девятого класса я пошла на занятия по астрономии, и это перевернуло весь мой мир. Я уже не была единственным ребенком, который любит астрономию, — нас таких набрался целый класс. Оказалось, что таких, как я, много, просто нужно было их отыскать. Именно эти летние впечатления, наряду с научными выставками для школьников, уроками музыки и долгими часами подготовки к выпускным экзаменам, помогли мне поступить в институт, о котором мечтает каждый «ботаник».

Так вышло, что почти все мои родственники присутствовали при том, как я узнала, что поступила в Массачусетский технологический институт. Мы всей семьей ездили в Бостон — мой двоюродный брат и я прошли отбор и выступали на музыкальном фестивале штата (он играл на саксофоне, я на скрипке), так что, по семейной традиции, толпа в двадцать человек явилась в концертный зал слушать наши выступления, а затем все вместе поехали к нам домой есть пиццу и отмечать наш успех. Я переоделась из концертного платья в домашнюю одежду и босиком сбегала к почтовому ящику. Я не поступила в Массачусетский технологический институт в первую волну и уже почти не надеялась туда попасть, так что сначала даже не придала значения большому, толстому конверту, отправленному из МТИ. В конце концов, жителям Массачусетса время от времени рассылали оттуда брошюры с рекламой инженерных курсов.

Я отнесла почту в дом. Толстый конверт встретили удив-ленными взглядами, и я решилась его открыть на кухне, пока все суетились вокруг. Из него выскочила папка с надписью «Поздравляем с зачислением…», я ошеломленно уставилась на нее, а кухня взорвалась радостными криками и аплодисментами. Родители и брат были в восторге, тети, дяди и двоюродные братья с сестрами кинулись наперебой меня поздравлять. Тем временем дедушка Пепер, бесспорный глава и опора нашего семейного клана, откинулся на спинку стула и подтянул ремень тем же жестом, который означал, что у него отличная комбинация в картах, и широкая улыбка медленно озарила его лицо. Он-то никогда не сомневался, что все его внуки — гении, которым предназначено изменить мир, поэтому он один, казалось, не удивился содержимому конверта, который я все еще держала в руках. Это был один из тех редких случаев, когда я поняла сразу, а не по прошествии времени, что настал поворотный момент моей жизни.

Семья встретила мое заявление о том, что я собираюсь изучать физику и стать профессиональным астрономом, с неким, как бы это лучше сказать, одобрительным трепетом. «Это потрясающе! Дерзай! А где ты после этого будешь работать? Какая у тебя будет работа?» Очевидно, у меня за спиной родные все-таки шептались, насколько целесообразно выбирать такую абстрактную специализацию, как физика. Другое дело, если учиться на инженера или биолога — хотя бы понятно, какую профессию получишь и куда можно устроиться на работу. Никто из нас, включая меня, не представлял, чем в жизни будет заниматься физик, тем более астрофизик. Именно мой брат Бен в конце концов уладил дело, сказав, что эта история все равно закончится тем, что я получу степень по физике в Массачусетском технологическом институте, так что наверняка смогу кого-то убедить взять меня на работу.

Теперь мне всего-то надо было разобраться с получением этой степени и, в идеале, попутно выяснить, чем на самом деле занимаются астрономы.

НАЦИОНАЛЬНАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ КИТТ-ПИК, АРИЗОНА Май 2004 года

Мы с Филом прибыли на вершину Китт-Пик, по-быстрому зарегистрировались в общежитии обсерватории, нашли отведенные нам комнаты, спартанские, но удобные, а затем мне устроили небольшую экскурсию по горе. Нашей первой остановкой был четырехметровый телескоп, которым я любовалась с шоссе. Когда мы подошли к двери здания, оно показалось мне настоящим небоскребом, хотя позже я узнала, что этот телескоп по сегодняшним меркам почти карлик.

Что обычно представляют при слове «телескоп»? У большинства оно вызывает в памяти какую-то штуку на треноге, или старомодную пиратскую подзорную трубу, или в лучшем случае странный инструмент на балконе у Галилея. Самые продвинутые могут даже вообразить купол с торчащей из него телескопической трубой.

Обычно никто не представляет себе гигантов с десятиметровым зеркалом, как два телескопа в обсерватории Кека на вершине Мауна-Кеа на Гавайях, или гигантскую металлическую тарелку радиотелескопа Аресибо, расположенную среди холмов в Пуэрто-Рико. Довольно сложно, глядя на маленький телескоп из детства и на гигантские тарелки, из которых состоит антенная система радиообсерватории VLA в Нью-Мексико, поверить, что в их основе лежит по сути один и тот же принцип.

Сложно, но можно. Большинство современных наземных телескопов предназначены просто для улавливания света, что они и делают с помощью ряда зеркал. Большое изогнутое основное зеркало собирает свет, исходящий от того места, куда направлен телескоп, и отражает его. Дальше свет попадает либо в камеру, либо в другое зеркало, которое отражает его дальше, но конечным пунктом его назначения в любом случает будут лучшие в мире научные приборы, которые специально создаются, чтобы улавливать тусклый свет звезд.

Сами телескопы обычно установлены на гигантских подвижных опорах с кучей двигателей, приводов и сцеплений, которые поворачивают их, чтобы направлять на конкретные объекты в ночном небе, пока наша планета медленно вращается. Оптические телескопы, предназначенные для наблюдения того же света, что и наши глаза, размещены в куполах, которые блокируют внешний свет и сохраняют темноту внутри. Верхняя часть купола делается подвижной: телескоп смотрит в небо через широкую щель в куполе, который поворачивается вместе с ним, так что узкое окошко неба всегда там, куда направлен телескоп.

Когда мы с Филом вошли в купол четырехметрового телескопа, в здании было тихо, как в пещере, и удивительно темно после слепящего солнца пустыни. Лампы не горели, но огромные вентиляционные отверстия на боковой стороне купола были открыты, впуская дневной свет и легкий ветерок, чтобы внутри купола сохранялась прохлада. Если бы вентиляционные отверстия были закрыты, вся конструкция нагревалась бы на послеполуденном солнце, а потом несколько часов остывала после наступления темноты, испуская в небо невидимые волны тепла, из-за которых воздух над телескопом был бы как дымка над тротуаром в жаркий летний день, а это ухудшало бы качество изображения. Было слышно тихое жужжание механизмов, иногда скрип или звон металла, а характерный запах старого моторного масла и машинной смазки, казалось, пропитал стены.

В центре закрытого купола возвышался сам телескоп, установленный на огромной бетонной опоре, выкрашенной в ярко-синий цвет. В отличие от старого домашнего телескопа моих родителей, размещенного внутри оранжевой трубы, у этого, как и у почти всех современных телескопов, большинство составных частей были открыты для обозрения. Его самый важный элемент, основное зеркало диаметром в четыре метра, закрепленное на основании большой белой опоры, смотрело прямо вверх на меньшего размера вторичное зеркало, удерживаемое на месте высокой металлической рамой. Все это сооружение выглядело впечатляюще, но при этом казалось небольшим на фоне окружающей его инфраструктуры: лестниц и переходов, ведущих к приподнятой платформе, дверей в стенах, ведущих на мостик, огибающий купол снаружи, и блестящих металлических панелей самого купола, включая внутренние механизмы открывания и закрывания купольной щели.

Это не было чудовище с огромными линзами, ожидающее, когда его раздвинут и высунут в щель в куполе, как телескопы часто изображают в мультфильмах. Сзади не было видно ни окуляра, ни стула, на котором мог бы сидеть наблюдатель. Вместо этого задняя часть телескопа, где обычно находится окуляр, исчезала в лесу кабелей, проводов и металлических коробов, содержащих цифровые камеры и другие исследовательские инструменты, которые мы собирались использовать.

В Национальной обсерватории Китт-Пик, открываю купол телескопа во время своего первого профессионального наблюдения в 2004 году (© Philip Massey)

И никто не бегал взад-вперед в белых лабораторных халатах с картами или блокнотами в руках. Люди там были — сотрудники дневной смены обслуживания обсерватории, которые обеспечивают бесперебойную работу телескопа. Но одеты они были в комбинезоны и футболки, а в руках у них чаще можно было увидеть ящики с инструментами, чем планшеты. Вокруг не валялись ни звездные карты, ни другие бумаги. И вообще все это было больше похоже не столько на стерильную лабораторию, сколько на гараж или строительную площадку. В тот день, когда вентиляционные отверстия и купол были распахнуты навстречу голубому небу, атмосфера внутри напоминала театр днем перед представлением. Хотя здесь было не совсем пусто и не совсем тихо. Было общее ощущение подготовки и ожидания. Работники обслуживания обсерватории входили и выходили, дневной свет проникал внутрь, и у меня возникло отчетливое ощущение, что это место готовят к вечернему шоу и ждут только появления звезд.

Ночью, когда на телескопе ведется наблюдение, в самом куполе никого нет. Свет с неба, уловленный первичным зеркалом, перенаправленный на вторичное зеркало и переданный на приборы, «оцифровывается» — то есть полученные сведения преобразуются в цифровые данные и сразу передаются на компьютеры в «теплую комнату», расположенную по соседству, где наблюдатели (профессиональные астрономы) и операторы телескопов (люди, специально обученные управлять огромным механическим монстром в куполе) сидят и наблюдают за поступлением данных. В самом куполе ночью холодно, темно и тихо, его покой нарушают только металлический рокот при повороте купола и высокий свистящий звук, с которым телескоп перемещается от объекта к объекту.

Купол Национальной обсерватории Китт-Пик (© NOAO/AURA/NSF)

Когда мы покинули четырехметровый телескоп и обошли гору, чтобы заглянуть в другие купола, я начала по-настоящему любоваться окружающим пейзажем. Здесь было невероятно тихо и спокойно: широкие просторы сухой пустыни под нами, горы вдалеке, исчезающие в голубоватой дымке, и единственное движение — стервятник, парящий внизу под вершиной. Купола телескопов, разбросанные среди скал и деревьев, были такими монолитными и безмолвными, что казались больше похожими на естественную часть горы, чем на постройки. Внутри меня все вибрировало от возбуждения, но меня поразило, насколько неподвижным было все остальное вокруг меня. Горная обсерватория — это дом спящих великанов, где все готовятся и ждут, когда наконец наступит ночь.

КЕМБРИДЖ, МАССАЧУСЕТС Сентябрь 2002 года

Поступив в Массачусетский технологический институт, я была счастлива оказаться в окружении нескольких тысяч других любителей науки и сразу же записалась на специализацию по физике. Была только одна загвоздка: физику я раньше никогда не изучала.

Нет, я, конечно, кое-что читала о физике, спасибо Карлу Сагану и «Планетрону», немного знала о гравитации, о том, как устроены звезды, и даже могла блеснуть парой фраз о теории относительности, но я не смогла бы объяснить математический принцип действия пружины, или вывести формулу для расчета трения, или объяснить, как связаны электричество и магнетизм. Однако специализация по физике была первым шагом к тому, чтобы стать астрономом, так что сначала мне предстояло стать физиком.

Мне казалось, это отличная идея, ведь я росла на вдохновляющих фильмах об отчаянных неудачниках, которые смело преодолевают все обстоятельства — «Блондинка в законе» появилась на экранах за год до того, как я поступила в институт. Надо просто взяться за дело — и все получится! Держись, физика, я иду! И пусть будет не простой вводный курс, а сразу углубленный! Я уверена, что справлюсь — решимости мне не занимать, а в помощь мне будет плейлист с забойной музыкой! Я только упустила из виду, что в кино месяцы упорной работы обычно представлены как двухминутный ролик с бодрой музыкой на фоне. Довольно быстро я поняла, что фильмы замалчивают очень многое, например бессонные ночи, когда ты, растянувшись на полу с кучей тетрадок, с уже ничего не видящими от усталости глазами пытаешься сделать домашнее задание и умоляешь единственного одногруппника, который в нем разобрался, не ложиться спать. Физика оказалась трудным предметом. Мне было действительно тяжело.

Меня утешало только то, что тяжело было всем. Я надолго запомнила одну лекцию, как раз на этом углубленном курсе. Читал ее профессор Фрэнк Вильчек, отличный преподаватель и блестящий ученый, который всего два года спустя получил Нобелевскую премию за свои исследования в области квантовой хромодинамики. Вот только иногда он забывал, насколько он умнее нас, первокурсников. На той лекции он исписал две доски сверху донизу каким-то кошмарным математическим доказательством, а потом повернулся и серьезно предупредил нас, что «эта простота обманчива». Какая простота? У всей аудитории на лицах было написано: «Во что ж мы вляпались?»

В то же время я обожала Массачусетский технологический институт. Я быстро обзавелась друзьями на всю жизнь: нас связала общая битва с гранитом науки, и в бессонные ночи над тетрадками мы помогали друг другу, как могли. У меня даже находилось время на то, чтобы впервые в жизни ходить на вечеринки, гулять по кампусу при лунном свете и встречаться с симпатичным спортивным однокурсником по имени Дэйв. Он был родом из Колорадо, специализировался по информатике, сидел рядом со мной на занятиях по химии и матанализу и, похоже, считал, что увлечение астрономией и программированием только украшает девушку, то есть меня. Мы сошлись быстро и всерьез, и он помог мне стать менее замкнутой, постоянно напоминая, что я давно уже не в тесном школьном мирке, где меня сторонились из-за того, что я «больно умная».

Наше общежитие оказалось воплощенной мечтой фанатов анархической контркультуры. Когда я поступила на первый курс, все обитатели общежития были заняты строительством гигантской деревянной башни, которая должна была вырасти выше четвертого этажа. Как оказалось, это нарушало местные строительные нормы, поэтому после того, как все пару дней лазали по ней и кидались сверху воздушными шариками, наполненными водой (конструкция вышла на удивление прочной — все-таки инженеры строили), башню торжественно разобрали. В течение следующих четырех лет я помогала своим соседям по общежитию строить гигантские катапульты, колеса для хомяков в человеческий рост и даже американские горки — все это исключительно для развлечения, в основном из стандартного бруса и чистого энтузиазма. Массачусетский технологический институт стал для меня первым реальным свидетельством того, что дорога к успеху иногда делает повороты, которые совершенно не соответствуют здравому смыслу. Довольно быстро стало ясно, что у нас совершенно уникальная студенческая жизнь, несмотря на все шишки, которые мы набивали на труднейших занятиях по научным и инженерным дисциплинам, — а возможно, как раз благодаря этим шишкам.

Тем не менее я была убеждена, что, несмотря на трудности с учебой, в МТИ мне самое место. Я хотела стать профессиональным астрономом, пусть и имела лишь смутное представление о том, что на самом деле подразумевает эта работа. Я уже понимала, что учиться надо будет долго (большинство астрономов, о которых я слышала, имели докторские степени) и что я, вероятно, когда-нибудь буду работать на очень больших телескопах, но, что именно придется на них делать, не знала. Я видела астрономов в образовательных передачах и в кино и представляла себе людей, которые сидят в куполе за огромным телескопом, чтобы… что-то сделать. Мне это нравилось, я ведь тоже любила смотреть в наш старенький домашний телескоп, и я решила, что разберусь с этим, когда придет время.

В начале второго курса я записалась на занятия наблюдательной астрономии, которые вел Джим Эллиот. В то время его все называли просто Джимом — с его подачи я тоже, хотя и с трудом, перестала называть его доктором Эллиотом, — так что я далеко не сразу осознала истинную ценность этого опыта. Джим был первопроходцем, пионером в наблюдательной астрономии и легендой в своей области. В его лекциях астрономия представала серией захватывающих приключений в духе вестернов. Он открыл кольца Урана и атмосферу Плутона с помощью Воздушной обсерватории Койпера, телескопа, установленного в открытой двери на реактивном самолете, и преподавал наблюдательную астрономию — тот самый курс, на который мы пришли, — чуть ли не всем знаменитым астрономам нашего времени. Слава о его успехах как-то не увязывалась у нас с умным, но скромным и дружелюбным профессором в возрасте чуть за шестьдесят, который методично обучал нас основам наблюдений и работы на телескопе. Но его истории о наблюдениях стали для меня откровением. Я-то полагала, что астрономы тихонько сидят себе у телескопов или корпят за компьютерами. Меня вдохновило неожиданное открытие, что у ученых тоже бывают приключения.

Часть практических занятий Джим проводил по вечерам в обсерватории в Уэстфорде, штат Массачусетс, и в небольшой Астрофизической обсерватории Джорджа Р. Уоллеса. Надо сказать, что обсерватория Уоллеса, расположенная менее чем в часе езды от Бостона, не могла похвастаться темным небом — оно было не темнее, чем во дворе дома в моем детстве, но это была самая настоящая обсерватория с двумя довольно большими телескопами — один с 24-дюймовым, другой с 16-дюймовым зеркалом, каждый в собственном куполе, — а в отдельном помещении были еще четыре телескопа с 14-дюймовыми зеркалами, оснащенные цифровыми детекторами. Эти телескопы мы использовали в качестве учебных для групповых проектов наблюдения.

Занятие проходило примерно так же, как профессиональные наблюдения: несколько недель предварительной подготовки и затем несколько часов у телескопа, чтобы получить данные, которые обрабатываются в течение еще нескольких недель. Нам, студентам, за несколько вечерних визитов в обсерваторию нужно было собрать информацию для проектов на целый семестр. Профессиональных астрономов несколько ночей у телескопа обеспечивали данными на несколько месяцев работы вперед и на одну-две статьи. Мы уже знали, что, вопреки распространенному мнению, астрономы проводят у телескопов не так уж много времени, зато подолгу исследуют данные, собранные во время этих кратких периодов наблюдений.

Это соотношение показалось мне вполне приемлемым. Записываясь на курс Джима, я даже не была уверена, что хочу стать астрономом, ориентированным на наблюдения. Я не из тех детей, что любят разбирать радиоприемники; меня гораздо больше интересовало, на что направлены телескопы, чем то, как с ними управляться. Я всегда полагала, что буду заниматься чисто теоретической стороной астрономии (что в моем представлении означало размышлять о тайнах черных дыр, задумчиво откинувшись где-нибудь на спинку офисного кресла). Мне казалось, что стремиться понять фундаментальную физику звезд — куда более достойное и благородное дело, чем возиться с огромными грохочущими машинами, как какой-нибудь инженер (здесь можно вставить высокомерное фырканье девятнадцатилетней девушки, которая думает, что знает все).

Мне потребовалась всего одна ночь наблюдений, чтобы прикипеть к этому занятию. Мне это понравилось. Я полюбила собираться и выходить в холодные ясные осенние ночи, пытаться замерзшими пальцами одновременно справляться с журналом, старым компьютером и фонариком, взбираться по лестнице и бороться с одним из этих 14-дюймовых телескопов, чтобы направить его точно на выбранную мной звезду. Я любила замечательное ощущение, которое появляется, когда все работает как надо и можно бегом спуститься по лестнице, чтобы в тусклом красном свете всматриваться в новые данные и собственные наспех нацарапанные заметки. (Во многих обсерваториях ночью используется темно-красное освещение, чтобы поберечь зрение наблюдателей, когда оно адаптировалось к темноте.)

Я живо помню, как стояла на ноябрьском полуночном холоде, безнаказанно, благодаря преимуществам юношеского метаболизма, уминая одну за другой шоколадные конфеты с арахисовым маслом, и одновременно смотрела в видоискатель телескопа в тот самый момент, когда метеорит чиркнул сверху вниз через его поле обзора. Телескоп был направлен на крошечный участок неба, и вероятность того, что метеорит пройдет через этот крошечный сектор обзора в тот момент, когда я прижала глаз к окуляру, была крайне мала. Я не помню, чтобы что-то крикнула, или сказала, или даже пошевелилась. Я просто стояла там, застыв на лестнице, и смотрела в телескоп, осознавая, что я только что видела.

«Да, — подумала я. — Вот это настоящее дело».

НАЦИОНАЛЬНАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ КИТТ-ПИК, АРИЗОНА Май 2004 года

Незадолго до захода солнца мы с Филом поужинали в столовой вместе с другими астрономами и операторами, которым предстояло вести наблюдения на горе в ту ночь. Но сначала мы забрали готовую еду для ночного перекуса, заказанную раньше в тот же день. В графике наблюдателей ужин является второй дневной трапезой, а около полуночи или часа ночи наступает время третьего, и последнего, приема пищи, который все называли «ночным ланчем». Обычно это простая еда — бутерброд, несколько печений, мог быть еще термос с какао или супом, — но она помогает справиться с утренней усталостью.

Я села на свое место рядом с другими астрономами, Фил представил меня и сказал, что я на летней стажировке и что мне предстоит первый опыт наблюдения. Это, казалось, передало какой-то невидимый и неслышный сигнал остальным за столом, и все сразу начали поздравлять меня с прибытием, желать удачной ночи и давать дружеские советы, которые почти сразу перешли в байки и истории о наблюдателях, которые были здесь до меня.

«Обычно у всех усталость наступает где-то около трех часов ночи, и в это время иногда делают глупости. Я помню парня, который вел наблюдение в одиночку и нечаянно заперся в туалете. Он потерял полчаса телескопного времени, прежде чем смог выбраться! Это здесь было или в другой обсерватории?»

«Насчет этого не знаю, но один мой знакомый работал на солнечном телескопе и решил поставить бумагу на пути пучка света. Ну, знаете, так делают на обычных телескопах, чтобы увидеть более четкое изображение того, на что вы нацелились? Так вот, этот парень сунул лист бумаги под сфокусированный солнечный свет. Сразу вспыхнуло яркое пламя».

«Берегитесь скорпионов. У нас недавно одну коллегу ужалил! Она сидит за телескопом, а он ей прямо в штанину заполз. Кажется, даже вертолет вызывали, чтобы переправить ее в больницу в Тусоне».

Должно быть, я заметно побледнела, услышав про скорпионов, — в Массачусетсе я не встречала никого страшнее ос и тараканов, — потому что кто-то из группы решил продолжить тему. «Да, скорпионы — это жуть, а про Стива и енота слышали? К нему однажды енот запрыгнул прямо на колени, когда он вел наблюдение на стодюймовом телескопе». («На стодюймовом?» — мысленно ужаснулась я). «Говорят, его крик даже на шестидесятидюймовом было слышно». («На каком-каком?»)

«Да забудьте про этих тварей. Расскажите ей лучше про телескоп в Техасе, который расстреляли!» («ЧТООО?»)

И так далее.

(Астронома действительно укусил скорпион, но никакой вертолет не понадобился. Кто-то вправду поджег листок бумаги в солнечном телескопе, но это было не в Китт-Пик. Существует и Стив, который близко столкнулся с одним из откормленных и привыкших к людям енотов в обсерватории Маунт-Уилсон во время наблюдения на стодюймовом телескопе, но он говорит, что зверь только потянул его за штанину, и клянется, что и не думал кричать. А вот байка о наблюдателе, который нечаянно заперся в туалете, полностью правдива, позднее он сам увековечил эту историю в разделе методологии своей научной работы. И в Техасе действительно есть телескоп, в который стреляли.)

Это было мое первое знакомство с захватывающими, хотя зачастую преувеличенными историями из мира астрономии. Не считая скорпионов, они совершенно меня очаровали, и я даже не знала, чего мне больше хочется: сидеть вот так всю ночь и слушать байки или поскорее бежать к телескопу, чтобы со мной тоже случилась какая-нибудь замечательная история.

КЕМБРИДЖ, МАССАЧУСЕТС Январь 2004 года

Благодаря курсу Джима я безнадежно пристрастилась к астрономии и все время вспоминала чувство возбуждения от наблюдений, продираясь чрез тернии все более сложных занятий по физике. Некоторое утешение доставлял тот факт, что большинство моих одноклассников были в том же положении — мы все с легкостью блистали в старших классах школы, а теперь отчаянно грызли гранит науки, с трудом получая невысокие оценки за каторжный труд.

К счастью, хотя бы у Джима я заслужила высший балл, а следующей зимой получила опыт работы в полевом лагере, в который я записалась, едва Джим упомянул об этом. В январе (когда в МТИ короткий зимний семестр) он взял с собой небольшую группу студентов в обсерваторию Лоуэлла во Флагстаффе, в Аризоне, где нам предстояло провести исследование под руководством местного консультанта и познакомиться с окрестностями. (Джим повел всех студентов полевого лагеря в многодневный поход по Гранд-Каньону, вместе с нами наблюдал за звездами, когда мы поставили палатки на берегу реки Колорадо, и готовил нам блинчики по утрам.) В Лоуэлле я работала вместе с молодым астрономом, которую звали Салли Уи. Я испытывала благоговейный трепет перед ней — она недавно получила престижную национальную исследовательскую премию и выиграла конкурс на грант, но при этом была простой в обращении, носила короткую стрижку и брюки карго, как я, и разделяла мой энтузиазм по поводу нашего проекта по изучению газообразного водорода в галактиках, который мог быть первым признаком новорожденных звезд.

В том январе Салли много путешествовала (что, как я вскоре поняла, было обычно для начинающих ученых), и я с удовольствием возилась в ее кабинете с данными и исследовательскими задачами, которые она мне оставила. Несколько недель спустя я вылезла оттуда на свет божий, чтобы взволнованно представить результаты моих изысканий. По какой-то причине я никогда не боялась выступать перед публикой, и у меня это неплохо получалось — думаю, благодаря скрипичным концертам и школьному театральному кружку. Моя презентация, очевидно, произвела достаточно сильное впечатление на Фила Мэсси, другого астронома из Лоуэлла, — он меня запомнил и выбрал, когда я подала заявку на летнюю стажировку в Лоуэлле.

Таким многообещающим образом началась моя карьера исследователя. Мое в общем-то спонтанное решение в пользу «красного» против «голубого» при выборе летнего проекта в конечном итоге положило начало пятнадцатилетним исследованиям умирающих звезд и дружбе с Филом на всю жизнь. Мы и сами не подозревали, что в списке звезд, которые мы планировали изучить летом, были три самые большие звезды, когда-либо наблюдавшиеся во Вселенной, — огромные красные сверхгиганты, которые, если поместить их на место нашего Солнца, оказались бы больше орбиты Юпитера. Но мне еще предстояло пройти двухмесячный ускоренный курс наблюдений, анализа данных и введения в физику звезд, прежде чем сделать это ошеломляющее открытие, которое попало в заголовки международных СМИ и стало предметом моей самой первой научной статьи. Воодушевленная захватывающим исследовательским проектом, я благополучно получила степень бакалавра физики в МТИ, а затем докторскую степень по астрономии в Гавайском университете (невольно повторив путь Хайди Хаммел — той самой взволнованной молодой ученой, которой я восхищалась, когда смотрела по телевизору столкновение кометы с Юпитером в 1994 году) и после этого, несмотря на драконовскую конкуренцию в университетской среде, получила место исследователя в Колорадском университете, а позднее стала преподавателем Вашингтонского университета.

Ничего этого я не знала, когда садилась в самолет, улетая в Тусон на летнюю стажировку. Я знала только, что по-прежнему отчаянно влюблена во Вселенную, жажду получить еще один шанс доказать, что имею право изучать ее, и радуюсь, что у меня впереди первое настоящее наблюдение в Китт-Пик и еще целых два месяца, чтобы наконец узнать, что же значит быть астрономом.

НАЦИОНАЛЬНАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ КИТТ-ПИК, АРИЗОНА Май 2004 года

Ужин на Китт-Пик закончился как раз вовремя, чтобы все могли выйти на улицу и вместе полюбоваться закатом, прежде чем разойтись по телескопам — старая добрая традиция астрономов во всем мире. Если бы нас спросили, мы бы несомненно подвели хорошую научную базу под этот обычай — можно сразу понять, какая будет ночь, почуять предстоящую погоду, оценить качество неба и так далее, — но основная причина все-таки в том, что это просто красиво. Стоять на отдаленной горе, когда все пространство вокруг видно до горизонта и медленно вращается, если смотреть на ближайшую звезду, — чудесный момент, чтобы насладиться просторами, тишиной и красками при наступлении ночи. Могу с уверенностью сказать, что в любой вечер по всей планете небольшие группы астрономов стоят на подиумах куполов, во внутренних двориках столовых или в других местах, чтобы на несколько минут прервать работу и просто полюбоваться красотой неба.

Несколько астрономов, стоявших рядом со мной, посоветовали смотреть в оба, чтобы не пропустить зеленый луч. Они объяснили, что это оптическое явление, которое наблюдается, когда солнце садится за очень четкий и ровный горизонт. Атмосфера преломляет солнечный свет при его прохождении — эффект, известный как рефракция, на котором основана работа телескопа, — и разделяет его на разные цвета спектра. В последний момент перед тем, как солнце опускается за горизонт, это преломление придает последнему видимому лучу солнца ярко-зеленый цвет. «В Чили видно лучше, — согласились все, кто стоял рядом со мной на Китт-Пик, — потому что там смотришь на Тихий океан. Здесь все гораздо сложнее». Тем не менее каждый готов был поклясться, что хотя бы раз видел зеленый луч над пустыней.

В ту ночь я не видела зеленого луча, но закат все равно оказался невероятным. Не было буйства пылающих облаков, последних ярких солнечных лучей и красных полос, которые я видела раньше в пасмурные или туманные вечера. Закат на Китт-Пик был более спокойным, но не менее изумительным. Красновато-оранжевая полоса на горизонте плавно становилась беловато-голубой, а затем темно-синей, пока наша гора вместе со всей планетой медленно отворачивалась от Солнца. На небе не было ни облачка, ни даже следа реактивного самолета, который нарушал бы идеально плавную смену цветов, когда небо темнело у нас над головой, и в поле зрения начали появляться первые планеты и звезды. Это был идеальный закат для астрономов, и один из членов группы сразу это прокомментировал: «Славная будет ночка».

Джордж Валлерстайн отпраздновал шестидесятилетие астрономических наблюдений в январе 2016 года именно так, как и следовало ожидать: у телескопа. Восьмидесятишестилетний Джордж номинально был уже на пенсии — но в такой форме, как бывает только в университетах. Хотя он уже получил звание почетного профессора, но все равно почти ежедневно приходил работать на факультет астрономии Вашингтонского университета. Ровно шесть десятилетий назад он аспирантом впервые вел наблюдение в обсерватории Маунт-Уилсон в Калифорнии, дрожа от холода в темном куполе и вставляя в камеру телескопа изготовленные на заказ стеклянные фотопластинки. В 2016 году он вел наблюдения в тепле и комфорте своего кабинета в Сиэтле, дистанционно управляя через интернет телескопом в обсерватории Апач-Пойнт в Нью-Мексико и загружая цифровые данные себе на компьютер в реальном времени. Джордж отметил в тот вечер, что ровно тридцать лет он вел наблюдения с помощью стеклянных фотопластинок и тридцать лет с помощью цифровых камер, что идеально охватывает технологическую эволюцию астрономии за последнее столетие.

Тот факт, что даты его первого и юбилейного, шестидесятилетнего, наблюдений так совпали, более удивителен, чем может показаться. Возможно, одно из самых больших заблуждений об астрономах заключается в том, что мы проводим все свое время у телескопов, работая с ними почти каждую ночь и ведя ночной образ жизни. Еще и поэтому нас считают стереотипными учеными-ботаниками: гипотетический астроном время от времени выбирается из темноты за едой или кофе, щурится на этот странный дневной свет и снова исчезает в какой-нибудь темной диспетчерской, чтобы водить телескопом туда-сюда по небу, как в космической видеоигре, дожидаясь, пока что-нибудь произойдет.

В реальности все совершенно по-другому. Время, проведенное на телескопе, — редкий и драгоценный ресурс для астронома. Поскольку все, что мы изучаем, находится за миллиарды километров от нас, астроном не может принести свой объект исследований в лабораторию, пощупать и потыкать. Все, что мы можем, — это смотреть, и в отношении большей части космоса это осуществимо только в лучших обсерваториях мира. А они пользуются большим спросом: какими бы редкими особями ни были астрономы, обсерватории встречаются еще реже — во всем мире насчитывается менее сотни первоклассных астрофизических телескопов. Даже одна ночь у такого телескопа дает нам возможность увидеть те несколько звезд или галактик, к изучению которых мы готовимся месяцами, дожидаясь отведенного нам времени у телескопа. Успешная ночь наблюдений может сделать нас первыми, кто уловит крохи света — фотоны — от этих объектов, которые путешествовали по Вселенной и попали к нам в телескоп. Потом, с полученными данными в руках, мы возвращаемся в кабинеты, к столам и компьютерам, чтобы неделями, а то и месяцами разбираться в научной основе увиденного, прежде чем снова выпадет шанс отправиться к телескопу в поисках ответа на новые вопросы.

Стереотипное представление об астрономах как о занудных очкариках-полуночниках, которые даже жизнь на Земле могут постигать только через окуляр телескопа, часто не соответствует действительности. Особенно в отношении Джорджа. Он, безусловно, ученый высшего уровня: в 2002 году он получил престижную награду — Лекцию Генри Норриса Рассела Американского астрономического общества — в знак признания его многолетней плодотворной работы по изучению химии звезд. Тем не менее, несмотря на его скромные манеры и внешность (невысокий, худощавый, с окладистой бородой и постоянно улыбающимися глазами), он один из тех невероятных персонажей, которые, как правило, появляются в рассказах об отважных искателях и исследователях, а не об ученых, корпящих в лабораториях.

Джордж родился в семье немецких иммигрантов в Нью-Йорке в 1930 году, всего через несколько месяцев после краха фондового рынка США и начала Великой депрессии. Он получил степень бакалавра в Университете Брауна, служил офицером в ВМС США во время Корейской войны, а затем поступил в Калифорнийский технологический институт и получил докторскую степень по астрономии. Более шестидесяти лет спустя он по-прежнему активно ведет исследования, продолжая разгадывать загадки звездных атмосфер, и поражает умы каждого нового поколения студентов факультета своими историями. Джордж — боксер-чемпион, лицензированный пилот, опытный альпинист и отмеченный наградами гуманист. В 2004 году он получил президентскую премию Объединенного фонда негритянских колледжей за то, что лично собрал миллионы долларов для этой организации и с начала 1960-х годов поддерживал Фонд правовой защиты и образования NAACP (Национальная ассоциация содействия прогрессу цветного населения). А еще у него настоящая фотографическая память и потрясающее чувство юмора — убийственное сочетание. Практически в любой научной дискуссии можно рассчитывать на то, что Джордж вмешается и по памяти процитирует точные результаты сотен научных работ, начиная с тридцатых годов, а заодно расскажет пару баек об их авторах.

За годы работы Джордж стал свидетелем фундаментальных перемен в астрономии, связанных с технологическими и цифровыми революциями последних шести десятилетий. То, как мы сегодня ведем наблюдения, сильно отличается от того, как все делалось полвека назад: данные хранятся в цифровом виде, а не на хрупких стеклянных пластинках, телескопами можно управлять издалека или даже с помощью робота, а не вручную в куполе, а благодаря интернету астрономы-наблюдатели могут загружать ссылки, переписываться с коллегами в режиме реального времени и даже коротать пасмурные вечера на YouTube в самых отдаленных уголках земного шара. Но кое-что остается неизменным. Никуда не исчезло чувство напряженного ожидания, которым проникнут каждый момент, что мы проводим в обсерватории с направленным в темное небо телескопом, и ощущение взаимосвязи между неудержимыми потоками света, льющимися на Землю из дальних уголков Вселенной, и учеными, пытающимися их поймать.

Людям, которые считают, что астрономия родилась в тот момент, когда Галилей направил маленькую подзорную трубу в небо, можно простить непонимание того, что собой представляет астрономия сегодня. Раздвижные подзорные трубы моряков мало чем похожи на современные телескопы, но и первые компьютеры размером с комнату изменились почти до неузнаваемости и эволюционировали в современные ноутбуки и смартфоны. К тому времени, когда Джордж Валлерстайн впервые сел за телескоп в 1956 году, телескопы уже давно превратились из настольных моделей в гигантов, собирающих звездный свет и направляющих его на камеры, расположенные в разных точках вокруг массивных куполов, которые вращаются, когда телескоп медленно поворачивается вместе с планетой, уставив свой широкий глаз в небо.

Астроном и конструктор телескопов Джордж Эллери Хейл сделал карьеру, побивая свои собственные рекорды в строительстве самых больших телескопов в мире в первой половине XX века. Кульминацией этого стало создание астрономической жемчужины — гигантского телескопа в Паломарской обсерватории в Южной Калифорнии с зеркалом диаметром 200 дюймов. С момента его открытия в 1948 году и до сегодняшнего дня любой астроном в разговоре с коллегой мог просто сказать: «Я вел наблюдение на двухсотдюймовом прошлой ночью», и коллега сразу понимал, где именно это происходило, потому что в мире был только один 200-дюймовый телескоп — в Паломарской обсерватории.

Кстати, название телескопа не отдает ему должное — трудно представить, чтобы что-то измеряемое в дюймах было гигантским, однако 200-дюймовое зеркало имеет 5 метров в диаметре и весит 14,5 тонны. Этот телескоп больше среднего автомобиля и способен раздавить его в металлолом. Даже сегодня, спустя более семидесяти лет после его постройки, 200-дюймовый телескоп Паломар входит в двадцатку крупнейших оптических телескопов в мире.

Одно дело понимать теоретически, что, чем больше телескоп, тем лучше изображение, но я не осознавала этого по-настоящему, пока не получила возможность посмотреть в телескоп мирового класса своими глазами.

Одно из самых распространенных заблуждений относительно современной астрономии — это представление, что астрономы по-прежнему большую часть времени сами смотрят в телескопы. На самом деле возможность посмотреть в лучшие телескопы мира — посмотреть по-настоящему, прижав глаз к маленькому окуляру, — выпадает реже, чем кажется. У многих современных телескопов даже нет окуляров — мы фиксируем то, что они «видят», с помощью камер и цифровых данных. Тем не менее иногда такой шанс все же выпадает.

Однажды вечером в обсерватории Лас-Кампанас в Чили мы с несколькими коллегами проводили ночь на горе, но вести наблюдения не планировали. И тут оператор телескопа предложил: поскольку самый маленький телескоп на горе в эту ночь тоже не занят, то, если нам захочется, он может установить на него окуляр для наблюдения за звездами. Все с радостью согласились и вскоре после захода солнца направились к телескопу.

Этот телескоп с зеркалом диаметром один метр, карлик по современным стандартам, заметно превосходил по размеру обычные домашние телескопы и был намного больше любого телескопа, в который я когда-либо смотрела своими глазами. В детстве я наслаждалась видами, открывающимися с нашего маленького 8-дюймового телескопа, но понимала, что они никогда не будут такими впечатляющими, как фотографии в журналах или по телевизору. Разноцветные пузыри газа виделись как неясные белые круги, туманности превращались из хаотичных радуг в маленькие белые пятна, а Сатурн был замечателен тем, что я четко различала очертания колец, а не потому, что изображение было красивым и ярким. Меня волновала не столько красота зрелища, сколько его происхождение — я знала, что эти нечеткие пятна находятся от нас невообразимо далеко, иногда на расстоянии тысяч световых лет.

Стоя в очереди, чтобы впервые взглянуть в однометровый телескоп с окуляром, я не знала точно, чего ожидать, но реакция профессиональных астрономов впереди меня звучала многообещающе.

«Ого!»

«Ничего себе!»

«Смотрите, там даже цвета видны! До чего же оно… красное!»

Мы не походили на степенных и серьезных ученых. Мы громко радовались вслух, как обычные люди, которые смотрят на звезды. Хотя все мы в повседневной жизни работали с электронными данными, но каждый из нас стал астрономом, потому что когда-то влюбился в ночное небо — как правило, просто рассматривая его глазами. И все были возбуждены тем, что увидели это привычное зрелище в исследовательский телескоп.

К тому времени как подошла моя очередь, телескоп был направлен на звезду под названием Эта Киля. Она была как раз по моей части: во много десятков раз массивнее нашего Солнца, таинственная и, казалось, близкая к концу своей жизни. В начале 1800-х годов по причинам, которые мы до сих пор не очень понимаем, произошла Великая вспышка Эты Киля, когда она выбросила сгусток собственной массы очень странного вида: огромное облако газа в форме двух слипшихся пузырей с яркой звездой в центре. Во время вспышки ее можно было легко увидеть невооруженным глазом, но даже тогда она выглядела просто крошечным пятнышком света.

Когда я посмотрела в окуляр, я совершенно непрофессионально взвизгнула. Я увидела эти пузыри своими собственными глазами! Они окружали звезду и были очень прозрачными, почти осязаемо тонкими. Сама звезда мне показалась ярко-красной, очевидно, вследствие светящегося водорода в ее внешней атмосфере. Она неподвижно висела на фоне черного неба и россыпи еще более слабых звезд, а я продолжала смотреть.

В тот момент в моем рюкзаке лежала недописанная работа, в которой я как раз представила новую теорию о том, что происходит на таких звездах, как Эта Киля. Эта теория могла даже объяснить ее странную форму! Я работала над этим в течение нескольких месяцев и была невероятно взволнована полученными результатами. Я и раньше видела много фотографий Эты Киля. Но возможность увидеть своими глазами то, что раньше существовало для меня только в виде цифровых изображений на компьютере или быстро набросанных уравнений в блокноте, вдохновляла меня куда больше, чем я могла представить. Я понятия не имела, что однометровый телескоп настолько мощный.

Наша группа прыгала от объекта к объекту, восхищаясь другими звездами, скоплениями и туманностями и пытаясь запомнить все эти потрясающие картины. Очевидно, даже профессиональные астрономы никогда не перестанут просто любоваться звездами.

Конечно, смотреть в окуляр романтично, но это само по себе еще не наука. Увиденное нужно точно зафиксировать и каким-то образом сохранить — и вот здесь методы с течением времени сильно менялись.

До того как фотография получила широкое распространение, лучшими средствами сбора астрономических данных были визуальное наблюдение и зарисовки. В солнечной астрономии до сих пор используются несколько превосходных рисунков солнечных пятен, сделанных Ричардом Каррингтоном в 1859 году, а один из моих студентов однажды обнаружил на глобусе XVII века первое зарегистрированное упоминание об извержении звезды. Однако к тому времени, как в начале XX века появились телескопы Хейла, мы уже давно перешли от разглядывания в окуляры и зарисовки увиденного к самой современной технологии: фотографическим пластинам.

Фотопластинки в большинстве обсерваторий были последним словом техники в получении изображений. Они представляли собой стеклянные квадраты, которые заказывали у производителя («Кодак» был одним из главных поставщиков) и привозили в обсерваторию. Пластинки были предварительно обработаны специальными эмульсиями галогенида серебра, которые реагировали на свет: чем больше фотонов попадало на эмульсию, тем темнее получалась картинка. После проявления пластины давали безупречное черно-белое негативное изображение объектов наблюдений — темных звезд на фоне бледного неба.

Дьявол, как всегда, скрывался в деталях. «Кодак» производил пластины нескольких размеров, но в обсерватории их, как правило, все равно нужно было обрезать под размер камеры, используемой для наблюдений. Эти размеры варьировались от массивных пластин площадью сто с лишним квадратных сантиметров, которые использовались в небольших телескопах с широким полем обзора, и до крошек величиной с ноготь, которые нужны были для наблюдений с помощью больших телескопов или специализированных камер, способных глубоко вглядываться в крохотные участки неба. Поскольку пластины чувствительны к свету, резать их надо было в темных помещениях вроде темных комнат у фотографов. Астроном осторожно брал кодаковскую пластинку и в темноте, то есть в основном на ощупь, резаком с алмазной кромкой обрезал ее под нужный размер. До сих пор многие наблюдатели, которые десятки лет назад использовали пластины, могут точно воспроизвести движения, которыми вырезали пластины, и почти все при этом закрывают глаза.

Эта процедура не всегда проходила идеально; опытные астрономы-наблюдатели могли по звуку определить, получился ли чистый срез или же край вышел неровным, а то и откололся кусочек пластины. Не раз наблюдатель слышал характерный хруст и кричал: «Свет!» — своему студенту или ночному помощнику, который щелкал выключателем, озаряя астронома со сломанной пластинкой в окровавленной руке.

Лоуренс Аллер, блестящий астроном своего времени, похоже, отнюдь не отличался аккуратностью. Однажды за обедом он взволнованно продемонстрировал коллегам только что проявленную пластину, на которой красовалось великолепное изображение планетарной туманности — красивого цветного пузыря ионизированного газа, окружающего звезду, подобную нашему солнцу, срок жизни которой подходил к концу. Когда он пустил пластину по рукам, коллеги старательно восхищались изображением, но в конце концов один из них задал вопрос, который волновал всех: пластина была отнюдь не идеальным маленьким квадратом, как полагается, а странной формы, с обломанным углом и неровными краями. Что случилось? Аллер ответил, что так и не научился пользоваться этим чертовым резаком, поэтому он просто расколотил пластину о стойку фотолаборатории, а потом пошарил вокруг и отыскал осколок подходящего размера.

Иногда перед загрузкой в телескоп было полезно устроить пластинам дополнительную химическую обработку в темной комнате, чтобы они максимально быстро реагировали на свет. Компания «Кодак» производила разные виды эмульсий, чувствительных к определенным длинам волн света — от синего до красного и даже инфракрасного, за пределами человеческого зрения, — но астрономам этого было недостаточно. В зависимости от нужной длины волн пластины грели в духовке, держали в морозилке, облучали короткими вспышками или замачивали в различных жидкостях. Большинству пластин шло на пользу замачивание в дистиллированной воде, но наблюдатели все время искали более изобретательные и более рискованные способы «ускорить» пластины — чем быстрее пластина реагировала на свет, тем меньшая выдержка требовалась для съемки.

Отдельной проблемой были инфракрасные пластины. Джордж Валлерстайн вспоминал, как замачивал инфракрасные пластины в нашатырном спирте, что предположительно увеличивало их чувствительность в шесть раз (дистиллированная вода давала только трехкратное увеличение). Недостатком этого метода, разумеется, было то, что приходилось закрываться одному в темной комнате над ванночкой с нашатырным спиртом. Когда Джордж обрабатывал пластины, он обязательно предупреждал кого-нибудь за пределами фотолаборатории: «Если я не вернусь через пятнадцать минут, пожалуйста, войдите и вытащите меня» — на случай, если он потеряет сознание из-за паров[1]. В конце концов от нашатырного спирта отказались в пользу более эффективной химической обработки пластин чистым газообразным водородом. Опять же, хотя научные достижения были фантастическими, безопасность этого метода оставляла желать лучшего. В Паломарской обсерватории оборудовали для этого специальное помещение с безыскровыми выключателями, лишенное всего, что могло бы вызвать пожар, и тем не менее на все время, пока им пользовались, за этим помещением закрепилось прозвище «коридор „Гинденбурга“», в честь злосчастного дирижабля. Были в ходу и низкотехнологичные (и менее опасные) методы: так, один пожилой астроном из обсерватории Маунт-Уилсон клялся, что для инфракрасных пластин нет ничего лучше, чем как следует вымочить их в лимонном соке.

Наконец, после подготовки пластину нужно было установить в камеру. Это делалось тоже в темноте, и важнее всего было разместить пластину правильно, лицевой стороной (той, что покрыта эмульсией) к небу, иначе от наблюдения не будет никакого толку. Большинство наблюдателей сообразили, что проще всего определить, на какой стороне эмульсия, коснувшись края пластины губами или языком, — эмульсия всегда была чуть липкой. Видимо, галогенид серебра был сладковатым, и некоторые астрономы утверждали, что даже различают на вкус разные эмульсии «Кодак». А самые умелые наловчились лизать неэмульгированную сторону.

Даже вставить пластину в камеру было непросто. Зеркала телескопа фокусируют звездный свет не в одной точке, а на квадратной поверхности, которая предполагается плоской. Но в некоторых телескопах и приборах эта оптическая поверхность была не плоской, а слегка изогнутой, так что и пластина также требовалась изогнутая. Это не было предусмотрено компанией «Кодак», поэтому многие наблюдатели оказались в незавидном положении: приходилось брать эту тонкую, твердую, тщательно обрезанную, специально обработанную и свежеоблизанную фотопластинку и осторожно ее изгибать, чтобы вставить в камеру, изо всех сил надеясь, что она при этом не сломается. Большинство астрономов с опытом начинали понимать, какое усилие нужно прикладывать, но почти каждый наблюдатель у такого телескопа хоть раз испытал это мучительное чувство, когда тщательно подготовленная пластина ломается прямо в руках… или, что еще хуже, в разгар наблюдения держатель пластины издает зловещий треск. Но весь процесс подготовки и загрузки пластин был лишь прелюдией к наблюдению. Как только пластина установлена, телескоп и купол, управляемые отдельно, можно развернуть в нужное положение и направить на интересующий объект. Тогда и только тогда камера открывалась и начинала съемку, при которой свет с неба наконец-то попадал на пластину.

По окончании наблюдения пластины необходимо было обработать: извлечь из камеры, вернуть в фотолабораторию и аккуратно почистить или замочить в химикатах, чтобы сохранить запечатленные на них изображения. Наблюдатели часто проявляли пластины под конец и без того изнурительной ночи, блуждая ощупью в темноте и стараясь не надышаться парами химических проявителей. Другими словами, эта работа происходила как раз тогда, когда возиться с хрупким куском стекла лучше не стоило. Многим астрономам случалось таким образом разбить пластину, на которую ушло несколько часов труда (при этом многие затем упорно проявляли осколки в надежде, что какие-то данные еще можно спасти).

При недопроявке изображение могло получиться некачественным, при передержке тоже происходила потеря данных, так что проявлять пластины нужно было строго за положенное время. Обычно это не представляло особой сложности, если только наблюдатель не отвлекался, но случались и казусы. Пол Ходж проводил наблюдения в обсерватории Бойдена в Южной Африке и в последнюю ночь положил в проявитель сразу всю ночную партию пластинок, а сам ненадолго вышел из комнаты. Возвращаясь извлечь пластины из ванны, чтобы не передержать их в проявителе, он случайно посмотрел вниз и заметил, как в темную комнату прямо перед ним скользнула кобра. Пол на мгновение замер. Что делать? Уступить комнату кобре и испортить пластины? Включить свет (и опять же испортить пластины)? А может быть, последовать за коброй и закончить проявку пластин в темноте, невзирая на соседство со смертоносной змеей? Он выбрал последнее, успешно закончил проявку пластин, а затем включил свет и увидел кобру, свернувшуюся рядом с трубой раковины, как раз рядом с тем местом, где он работал.

Наконец готовые проявленные пластины упаковывали и забирали с собой, чтобы тщательно проанализировать. Опять же, легче сказать, чем сделать, и нередко астрономы мучительно морщились, когда большая коробка с пластинами болталась в кабине грузовика, спускающегося с горы, или теснились в эконом-классе, заботливо пристегнув коробки с пластинами в кресле бизнес-класса.

Как человек, выросший в эпоху цифровых изображений и данных, впервые услышав о фотопластинках, я представила себе нечто примитивное — реликт устаревших методов наблюдения, обладающий минимальной научной ценностью. Все изменилось, когда друг привел меня в лабораторию пластин Карнеги в Пасадене. Снимки были великолепны: закрученные спиральные галактики, тонкие волокна туманностей и изящные маленькие снимки планет Солнечной системы, тщательно сохраненные на тонких стеклах и не менее красивые, чем изображения с «Хаббла», — хотя это были лишь черно-белые негативы. Я знала, что мы добились существенного прогресса благодаря постройке более крупных телескопов и внедрению цифровизации, но не могла не согласиться, что в моих руках были впечатляющие (и очень хрупкие) научные артефакты.

И все-таки основная работа по наблюдению ложилась не на хрупкие пластины, а на плечи астрономов. Наблюдатель не мог просто установить свои тщательно подготовленные пластины и уйти. Камерами с пластинами нужно было управлять, и, что не менее важно, самим телескопом тоже. Мощные телескопы настолько приближают изображение неба, что вращение Земли становится заметным уже через несколько минут, когда звезды, на которые первоначально был направлен телескоп, начинают медленно исчезать из поля зрения. Чтобы в кадре оставался нужный участок неба, астроном должен постоянно направлять телескоп, перемещая и подталкивая его, чтобы интересующий объект оставался в центре. Со всеми этими загрузками и выгрузками фотопластин, открытием и закрытием затвора камеры и поворотами телескопа большинству наблюдателей приходилось на целую ночь оставаться в фокусе телескопа, а это опять же легче сказать, чем сделать.

Не встречая препятствий, фотоны ударяются об изогнутое основное зеркало телескопа и отражаются обратно под углом, в конечном итоге сходясь, чтобы получить сфокусированное изображение высоко над основным зеркалом. Для получения этого изображения в телескопах есть камера (а при ней клетка, достаточно большая, чтобы вместить человека), установленная на верхней части стойки или трубы телескопа в так называемом главном фокусе. Чтобы управлять этой камерой, наблюдатель должен подняться на вершину купола, обычно по лестнице или на небольшом лифте у стены, а затем пройти к главному фокусу и забраться в клетку.

Попасть туда можно было порой весьма примитивным способом. Например, в обсерватории Лик в Центральной Калифорнии в фокус 36-дюймового телескопа вела толстая доска, положенная между двумя мостиками на высоте 9 метров над полом. Наблюдатель шел по мостику, затем осторожно перебирался по доске в центр купола, к клетке в главном фокусе. (Этот процесс быстро прозвали «по жердочке над пропастью».) В другой обсерватории, в Западной Канаде, не раз случалось, что наблюдатель-новичок спокойно проходил в главный фокус по узкому мостику ночью в темноте, а увидев это шаткое сооружение при свете дня, наотрез отказывался повторить этот путь.

Добравшись до клетки у главного фокуса, подвешенной высоко над полом купола и над зеркалом, наблюдатели могли в течение ночи загружать и выгружать пластины и управлять телескопом, который иногда наклонялся под довольно значительным углом. Из соображений безопасности и удобства астрономы часто работали с ночными помощниками: пока астроном остается рядом с камерой, направляя телескоп и меняя пластины, ассистент отвечает за выравнивание открытой щели купола с сектором неба, куда направлен телескоп, контролирует существенные перемещения телескопа (скажем, от цели в северной части неба к цели в южной) и старается следить за происходящим на земле.

Это было весьма разумно. Обычно наблюдатель, попав в клетку главного фокуса, оставался там до утра. Спуститься, конечно, не запрещалось, но это было настолько хлопотно и трудно, что многие предпочитали потерпеть и сидеть в клетке всю ночь. Некоторым наблюдателям это давалось легче, чем другим. Если у многих мужчин вошло в привычку приносить с собой в клетку бутылки, чтобы отвечать на зов природы, не прерывая наблюдения, то женщинам приходилось периодически напоминать своим ночным помощникам (обычно мужского пола), что у них такой возможности нет и им нужно спуститься на короткий перерыв. Иногда наблюдатель приносил с собой вечером термос с сухим льдом и в течение ночи охлаждал камеру, чтобы избежать случайных сигналов, которые могли возникнуть при перегреве деталей камеры. Затем пустой термос можно было использовать для более приземленных целей. (Излишне говорить, что крайне важно было не ошибиться с последовательностью действий, что не всегда получалось у полусонных астрономов.)

Но главным врагом большинства наблюдателей в куполе был не мочевой пузырь, а холод. Наведение телескопа — сложный и непрерывный процесс, который иногда требовал от наблюдателя оставаться неподвижным в течение нескольких часов подряд. С научной точки зрения зимние ночи, безусловно, лучше всего подходят для наблюдений: ночь долгая и темная, холодный воздух свежий и чистый, — но трудно отрицать, что десять часов дрожать в главном фокусе — сущее мучение. Дело в том, что внутренние помещения купола нельзя было отапливать, иначе поднимающееся от куполов тепло перемешивало бы воздух над телескопом, в ущерб качеству получаемых данных.

Нечего было и думать о том, чтобы согреть весь купол, но можно было согреть астрономов. Несколько обсерваторий закупили летные костюмы с электрическим подогревом, многие из которых остались еще со времен Второй мировой войны. Это было отличное решение с одним недостатком — их необходимо было куда-то подключать. Костюмы были рассчитаны на 12 вольт постоянного тока, как от автомобильного аккумулятора, в то время как стандартные розетки в Соединенных Штатах выдают 120 вольт переменного тока. Как минимум один наблюдатель случайно подключил себя к обычной розетке, некоторое время спустя почувствовал странный запах и обнаружил, что летный костюм на нем тлеет.

Даже летные костюмы не могли решить все проблемы. Наблюдатели надевали самые теплые перчатки, какие только могли найти, но к концу ночи у них все равно немели пальцы. За долгие часы управления телескопом слезы примерзали к окуляру. Говард Бонд запомнил особенно холодную зимнюю ночь на Китт-Пик — при температуре –7 °C ветер достигал 17 метров в секунду, причем врывался прямо в купол и свистел в клетке основного фокуса. Телескоп поворачивался все неохотнее, пока в конце концов не остановился. Говард позвал ассистента, и они обнаружили, что смазка на механизмах телескопа застыла на холоде и затвердела, как жвачка, так что телескоп примерз к месту, а значит, с наблюдениями на эту ночь было покончено. Несмотря на то что небо было замечательно чистым и оставалось еще несколько часов, за которые можно было собрать еще массу данных, Говард признается, что его первой мыслью было: «Слава Богу!»

Если не возникало никаких технических неполадок, наблюдатели были привязаны к телескопу до тех пор, пока не закончится либо съемка, либо ночь. Фотопластинки давали поистине замечательные изображения, но даже после обработки нашатырным спиртом или водородом они были гораздо менее чувствительными, чем современные приборы. Иногда, чтобы получить хорошее изображение, экспонировать пластину требовалось несколько часов или даже суток. В последнем случае наблюдатель загружал пластину, наводил на объект, центрировал телескоп, открывал затвор камеры, старательно отслеживал объект в течение всей ночи, закрывал затвор, а затем отправлялся на дневной сон, причем пластина оставалась закрепленной в камере. На следующую ночь он возвращался, снова центрировал телескоп, открывал затвор, чтобы снимать на ту же пластину, и продолжал наблюдение.

Зеркало 200-дюймового телескопа Хейла в оптическом цехе Калифорнийского технологического института в Пасадине (Пол Калверт, 1945). Зеркало перевезли в Паломарскую обсерваторию в 1947-м, телескоп начал работать в 1949 году (© Wikimedia Commons)

Такую пластину однажды вечером использовал астроном, которого мы назовем Эрл. Он был тихим и спокойным до такой степени, что некоторые коллеги считали его чуть ли не асоциальным: если он сидел за столом, обед перед наблюдением проходил в тишине, а с ночными ассистентами он разговаривал исключительно по делу. И вот однажды вечером Эрл устроился в главном фокусе трехметрового телескопа в обсерватории Лик, аккуратно (и молча) направляя телескоп, пока велась последняя из серии съемок на одну и ту же пластину. В середине ночи ассистент Эрла зашел в купол, возможно, чтобы проведать молчаливого наблюдателя. Переступив порог, он зацепился карманом пальто за выключатель освещения в куполе. Вспыхнул свет и залил телескоп… и уничтожил изображение на пластине.

В ответ из клетки раздался яростный вопль. Эрл решительно нарушил молчание и принялся осыпать помощника проклятиями, грозясь убить его и разорвать на куски. В неистовстве он начал поворачивать телескоп, чтобы переместить клетку в главном фокусе к лифту, установленному сбоку вращающегося купола, — очевидно, собираясь спуститься и привести угрозы в исполнение.

Это заставило остолбеневшего ночного помощника действовать. Насколько он мог судить, взбешенный астроном, медленно вращающийся над ним, и в самом деле был готов его убить. На его счастье, наблюдатель из клетки мог управлять только телескопом, а пульт управления куполом находился внизу, в распоряжении ассистента, и пока Эрл приближался к лифту, помощник привел купол в движение, уводя лифт от клетки. Эта невероятная замедленная погоня по кругу продолжалась около получаса; Эрл продолжал кричать, а ассистент настаивал, что не даст астроному спуститься, пока тот не будет в менее кровожадном настроении. Другие астрономы, работавшие в обсерватории, должно быть, очень удивились, внезапно увидев, что самый большой телескоп на горе вращается, а купол открыт и сверкает огнями.

Даже когда никто никого не пытается убить, работа в темноте при постоянном недосыпе бывает чревата опасностью. Джордж Престон однажды ночью вел наблюдение на 100-дюймовом телескопе обсерватории Маунт-Уилсон, используя другое наблюдательное сооружение, известное как ньютоновская клетка. Плоское зеркало, которое можно было наклонять, чтобы направлять свет из боковой поверхности телескопа, располагалось не непосредственно над главным фокусом, а сбоку от него и было обращено в клетку; клетка прикреплялась к боковой части телескопа, и в ней можно было установить любую камеру по желанию наблюдателя. Изменяя наклон зеркала и положение ньютоновской клетки, можно было организовать работу таким образом, чтобы наблюдатель, сидя или стоя на платформе, подвешенной высоко на стенке купола, мог вести наблюдение в рабочей части ньютоновской клетки, загружать пластины и смотреть в окуляр, направляя телескоп во время съемки. Саму платформу можно было поднимать, опускать, выдвигать и убирать, так чтобы наблюдатель находился в удобном положении при смене направлений телескопа.

Тем не менее лучше всего эта система работала, когда клетку размещали с учетом положения телескопа. Джордж расположил клетку так, чтобы ему было удобно наблюдать за большинством нужных ему звезд, но он согласился добавить еще одну звезду в свою программу в качестве одолжения коллеге. Для этой звезды, как оказалось, требовалась съемка на пластину в течение нескольких часов, к тому же звезда находилась в немного другой части неба, почти у него над головой.

Джордж, к тому времени уже опытный наблюдатель, начал фотосъемку и сообщил своему ночному помощнику, что тот может на несколько часов сходить домой: телескоп останется нацеленным в одном направлении, купол будет двигаться медленно, так что помощник понадобится только тогда, когда придет время перейти к следующей звезде. Оставшись один в куполе, с загруженной пластиной и открытым затвором, Джордж вошел в обычный ритм наблюдений в ньютоновской клетке: посмотрел в окуляр, юстировал телескоп, отошел, подождал, снова посмотрел в окуляр, опять юстировал телескоп и так далее.

Когда телескоп медленно качнулся вверх, отклоняясь от стены купола, где была установлена платформа, Джордж начал поднимать и выдвигать платформу, чтобы окуляр оставался в пределах досягаемости. Но чем дальше, тем труднее было сохранять эту досягаемость. В конце концов платформа оказалась выдвинута до предела, и Джорджу пришлось опираться одной рукой на телескоп (его веса, конечно, было недостаточно, чтобы сдвинуть стотонного гиганта), чтобы дотянуться до окуляра. Еще через несколько минут ему для этого уже нужно было опираться на телескоп всем телом, а затем отталкиваться от него, чтобы вернуться на платформу.

Телескоп медленно поднимался все выше и выше; съемка продолжалась, звезда двигалась к зениту, точке в небе, которая находится прямо над головой, и уносил с собой ньютоновскую клетку, отклоняясь все дальше от наблюдательной платформы. Чтобы дотянуться до окуляра, Джордж теперь опирался на обе руки и ставил одну ногу на небольшой фланец в основании клетки, который служил для ее закрепления на опорных стойках телескопа. Все шло хорошо, пока Джордж, в очередной раз потянувшись к окуляру, не посмотрел вниз и не понял вдруг, что стоит враскоряку между клеткой и платформой метрах в пятнадцати над бетонным полом купола.

Он уже держался за клетку руками и стоял в ней одной ногой, так что инстинктивно шагнул вперед и поставил обе ноги на фланец вместо того, чтобы вернуться назад на платформу. И замер в этом положении — один в темном куполе, вцепившись в ньютоновскую клетку, как испуганная коала.

Его первой мыслью было: «Нельзя, чтобы помощник вернулся и нашел меня в таком положении». Дальше он с ужасом осознал, насколько высоко находится. После нескольких долгих мучительных секунд он смог отпустить бок телескопа и прыгнул обратно на платформу (до нее было всего полметра, но, честно говоря, это были очень рискованные полметра), спасая свою шею и репутацию.

Конструкция многих из этих телескопов явно не предполагала какие-либо удобства для самих астрономов. Телескопы, конечно, имели тщательно отполированные зеркала и современное оборудование для получения изображений, но вот что касалось наблюдателей… тут технические решения часто были в духе «ну, можно посидеть на этом ящике, балансирующем на шаткой доске». Астрономы, которые кропотливо готовили пластины и нянчились с драгоценным телескопом, который будет собирать для них данные, сами устраивались на высоте над телескопом, или на холодном бетонном полу, или на платформе в фокусе телескопа Кассегрена. Последнее наиболее знакомо нынешним пользователям домашних телескопов: в нем свет отражается от основного зеркала к изогнутому вторичному зеркалу, которое отражает его обратно через отверстие в основном зеркале, чтобы сфокусировать изображение вблизи основания телескопа, где устанавливается окуляр или камера. Но даже в этом случае наблюдателю приходилось отрываться от земли, когда речь шла о больших телескопах: в фокус телескопа Кассегрена зачастую нужно было добираться на шатких платформах, которые поднимали и опускали, чтобы наблюдатель оставался на одном уровне с фокусом при смене положения телескопа. Платформу на 100-дюймовом телескопе Маунт-Уилсон прозвали «трамплином»; ее поднимали и опускали с помощью цепной передачи, которая иногда срывалась и роняла «трамплин» вместе с наблюдателем на несколько метров вниз. Считалось, что такая неполадка случается редко; на самом деле это происходило достаточно часто, чтобы такой полет получил прозвище «покатушки». Эрика Эллингсон вспоминала, как однажды на платформе телескопа Кассегрена поставили офисное кресло на колесиках. Это удобное сиденье внезапно стало менее удобным, когда в процессе управления телескопом стало отъезжать все ближе к краю, а в конце концов скатилось и рухнуло с пятиметровой высоты. (К счастью, у Эрики хватило быстроты реакции, чтобы вскочить с кресла, как только первое колесико вылетело за край.)

Даже когда место астронома находилось на уровне земли, процесс наблюдения не был идеальным. Холод бетонного пола зимой пробирал до костей, а свобода передвижения приводила к тому, что астроном иногда срывался с места, забыв, что на нем включенный в сеть летный костюм. Иногда к окуляру нужно было подниматься по приставной лестнице, и есть немало историй о том, как в прошлом астрономы падали с лестницы либо вместе с ней. Джойс вспоминал, как однажды лез к окуляру по четырехметровой приставной лестнице и осторожно держался только за перекладины — опереться на телескоп или даже дотронуться до него было никак нельзя, потому что телескоп был маленький и из-за этого сдвинулся бы с заданной позиции. Однажды в холодный сухой вечер он поднялся по металлической лестнице, наклонился вперед, чтобы посмотреть в окуляр, и тут его на мгновение в буквальном смысле ослепила боль: маленький электрический разряд перескочил с телескопа (заземленного) прямо в его глаз (незаземленный). Вспоминая тот случай, он больше всего удивлялся тому, что удержался на лестнице, когда отпрянул от электромагнитной атаки.

Оглядываясь назад на все это, можно подумать, что у астрономов той эпохи остались о таких наблюдениях только печальные воспоминания. Действительно, никто не горюет о промерзших куполах, канители со стеклянными пластинами, ручном наведении телескопа и об электрических ударах в глаза. И тем не менее почти каждый, кому приходилось вести наблюдения в таких условиях, говорит, что с этими временами связаны самые яркие воспоминания.

Как только вы привыкнете к высоте, холоду и необходимости контролировать мочевой пузырь, наблюдение под куполом с помощью телескопа может стать удивительно приятным, даже романтичным занятием. Наблюдатели часто включали музыку, пока часами смотрели в окуляр и меняли пластины. Элизабет Гриффин вспоминала, как летней ночью в обсерватории Верхнего Прованса на юге Франции прогуливалась между четырнадцатью куполами обсерватории, наслаждалась чистым полуночным воздухом и слушала, как из каждого купола доносится своя музыка, изредка прерываемая криками «C’est finis! Allez!» («Закончил! Порядок!»), когда наблюдатели завершали съемки и сообщали об этом ночным помощникам. Фоном для всего этого были темная прохладная ночь, тихий гул при передвижении телескопов и звездное небо над головой.

Кропотливая работа внутри купола резко контрастировала с повседневной жизнью наблюдателей в обсерватории в свободное от телескопа время.

Высокогорные обсерватории должны были обеспечивать астрономам кров и еду, поскольку до других вариантов, как правило, нужно было несколько часов ехать на машине. Ученые иногда оставались на горе неделями, когда выполняли длительные программы наблюдений, да и тем, кто приезжал ненадолго, тоже нужно было где-то отдыхать между ночными сеансами. Поэтому при обсерваториях обустраивали общежития с минимальными, но все же удобствами.

Общежития в Маунт-Уилсоне и Паломаре сразу прозвали «монастырем», и не случайно: в обеих обсерваториях вплоть до середины 1960-х годов женщинам официально запрещалось останавливаться в общежитиях и работать в качестве ведущих наблюдателей. На самом деле, конечно, женщины-астрономы того времени с самого начала добивались доступа к телескопам, пусть и неофициального. В конце 1940-х годов Барбара Черри Шварцшильд вела наблюдения вместе со своим мужем Мартином и брала на себя основную часть технических задач: она проявляла пластины, управляла телескопом и даже в нарушение всех правил безопасности вела наблюдения в полном одиночестве, пока остальные уходили на «ночной ланч» в «монастырь», поскольку ей не разрешалось присутствовать в общежитии. Другие выдающиеся астрономы, в том числе Маргарет Бербидж, Вера Рубин, Энн Босгаард и Элизабет Гриффин, хотя и не могли ночевать в общежитии, но работали в этих обсерваториях задолго до того, как женщинам стали «официально» выделять телескопное время.

Ужин в обоих «монастырях» проходил строго по заведенному порядку. Ведущему наблюдателю на самом большом — а следовательно, самом престижном — телескопе отводилось почетное место во главе стола, наблюдатель на следующем по величине телескопе садился рядом с ним, и так далее. Как только все сходились, иногда даже принарядившись к ужину, наблюдатель во главе стола звонил в колокольчик, и повар выносил первое блюдо. Последующие блюда также выносили по звонку, пока все собравшиеся не вкусят вполне цивилизованный ужин на вершине горы у черта на куличках. (В обсерватории Маунт-Уилсон фоном этого ритуала нередко служило нижнее белье некоторых наблюдателей, спешно выстиранное между периодами долгих наблюдений и развешанное для просушки на перилах крыльца.) Как только завершался этот обеденный ритуал с рассаживанием по чинам и торжественным выносом блюд, наблюдатели расходились по своим телескопам: забираться в клетки, резать руки о стеклянные пластины, часами дрожать в старых летных костюмах и мочиться в термосы.

В те времена астрономы часто делали часовой перерыв посреди ночи, чтобы снова собраться в общежитии — на ночной ланч. Этот специально отведенный час давал возможность наблюдателям размять ноги, сравнить свои наблюдения и вообще сделать передышку. В Паломаре легендарный астроном Мартен Шмидт в перерыв играл со своим ночным помощником в бильярд. В то время он проводил у телескопа более двадцати ночей в год. Один молодой исследователь прикинул, что эти часовые перерывы в общей сложности составляют более двадцати часов съемок, или три ночи темноты, и ворчал, что это время можно было бы уступить молодым, подающим надежды астрономам, если бы Мартен не тратил его на отдых. Другой астроном, Франсуа Швайцер, позже утверждал, что именно потому, что Шмидт делал перерывы на отдых и размышления, а не бросался, закончив съемку, сразу начинать новую, ему удалось совершить величайшее открытие — обнаружить квазары (невероятно яркие галактики, которые выделяют огромное количество энергии благодаря черным дырам в их центре, обладающим большей массой, чем миллиард солнц). Признаюсь, я здесь на стороне молодого астронома: размышлять о тайнах Вселенной бесценно, но это необязательно делать посреди ясной ночи, подходящей для наблюдений, и трудно не задаться вопросом, какие открытия мог бы в это время сделать другой, полный энтузиазма наблюдатель, если бы телескоп не дожидался, пока астроном доиграет партию в бильярд.

Впрочем, в других обсерваториях довольно быстро сложилась практика брать ночной ланч с собой на телескоп и есть не отвлекаясь от работы. Некоторым наблюдателям и так была не по душе сама идея ночного перерыва: к чему тратить зря хорошую ясную ночь, когда можно было бы получать данные. Научный руководитель Джорджа Престона Джордж Хербиг (внимательный читатель заметит, что это уже четвертый Джордж в данной главе: Валлерстайн, Хейл, Престон и Хербиг) одним из первых высказывал точку зрения, что нельзя терять ни секунды темноты и потенциального времени наблюдения. Отсюда пошло требование к приезжающим в обсерваторию астрономам заранее учиться работать с телескопом и тщательно продумывать план ночного наблюдения. В конце концов, бездействующий телескоп означает впустую пролетевшие фотоны и упущенный шанс взглянуть на Вселенную чуть дольше.

Наблюдать по старинке — замачивать фотопластинки, карабкаться в телескоп и мерзнуть долгими ночами ради фотонов с другого края Вселенной — было увлекательно и романтично, но еще и физически утомительно и долго. Лучшие наблюдатели прекрасно умели пользоваться технологиями своего времени, но постоянно искали возможности для их совершенствования.

Крупная перемена произошла в 1970-х годах с появлением приборов с зарядовой связью (ПЗС). Их кремниевые чипы были гораздо чувствительнее к свету, чем фотопластинки, и улавливали гораздо больше деталей, поскольку преобразовывали получаемый свет в цифровой сигнал. Это также означало огромные изменения в области хранения данных. Теперь не приходилось ограничиваться одной стеклянной пластинкой — цифровые данные можно было просто сохранять на ленте, диске или сервере и копировать по мере необходимости. Так что астроном получал к ним доступ сразу, как только садился за компьютер.

ПЗС-чипы наряду с другими нововведениями сразу сделали электронику неотъемлемой частью жизни телескопов. Это, в свою очередь, означало, что астрономам больше не нужно было во время наблюдений сидеть рядом с камерой — теперь они могли управлять телескопом и съемкой из другого места. «Другим местом» быстро стало маленькое помещение, примыкающее к куполу, с компьютерами, светом и, к счастью, теплом. По мере того как компьютеры медленно, но верно захватывали обсерватории, астрономы все больше времени проводили в теплой комнате и все меньше бегали туда-сюда по куполу. Сегодня почти никто не заходит в купол во время наблюдений. Иногда быструю проверку проводит оператор телескопа (современный эквивалент ночного помощника, который обычно знает все тонкости телескопа лучше, чем любой астроном), но телескоп в основном остается один в открытом куполе, получая команды из другого помещения и отправляя туда же собранные данные.

По мере развития технологии наблюдений телескопы многократно увеличились в размерах. 200-дюймовый телескоп Паломарской обсерватории почти тридцать лет удерживал рекорд по диаметру среди телескопов, но в 1975 году его опередил советский шестиметровый (правда, со сложной судьбой), а затем окончательно сверг с первого места в 1993 году первый из двух десятиметровых телескопов, которые строились на вершине Мауна-Кеа на Гавайях. С тех пор телескопы диаметром больше шести метров появились на нескольких первоклассных астрономических объектах во всем мире, в таких местах, как Аризона, Гавайи и Чили. Эти новые телескопы обладают впечатляющими возможностями, позволяя видеть более тусклые и удаленные объекты, чем когда-либо прежде, и открывать новые уголки Вселенной, но их основной недостаток в том, что их мало.

Борьба за время на телескопах стало жестко конкурентной, и наблюдатель, которому посчастливилось получить его, уже не будет делать перерыв на бильярд. Куда вероятнее, что свой ночной сэндвич он будет торопливо жевать, не отрываясь от компьютера, чтобы выгадать хоть несколько минут. Принцип Джорджа Хербига, согласно которому ни одна секунда времени при ясном небе и открытом телескопе не должна быть потрачена зря, стал общепринятым, и теперь каждая секунда, проведенная у телескопа, воспринимается как неповторимая драгоценность.

Можно было бы легко представить, что старая гвардия астрономов не захочет расставаться с привычными аналоговыми технологиями и примет все новое в штыки. Однако все четыре Джорджа — Хейл, Хербиг, Престон и Валлерстайн — и большинство их современников, преданных науке, встретили новые технологии с энтузиазмом и радостно променяли лизание фотопластинок и сидение в клетках в главном фокусе на работу за компьютером в теплой комнате. Даже скептики, как правило, быстро обращались в новую веру, когда сталкивались с очевидными преимуществами ПЗС, автоматического управления и возможностью мгновенно работать с данными, по одной простой и неоспоримой причине: это было в интересах науки.

Сегодня вряд ли кто-то сожалеет о том, что остались в прошлом неудобные и трудно поддающиеся научной обработке фотопластинки, необходимость часами мерзнуть в холодном куполе и общежития, куда запрещен вход женщинам. Напротив, все сходятся на том, что развитие способов наблюдения уже пошло на пользу астрономии, а ведь эта область продолжает с головокружительной скоростью развиваться прямо у нас на глазах. Правда, есть одна особенность наблюдения в прямом фокусе, с которой было грустно расставаться.

Наблюдатели, работающие в клетке в прямом фокусе, в буквальном смысле находятся в фокусе телескопа — в точке, где собранный свет с неба сфокусирован, давая идеальное отраженное изображение, увеличенное и чистое, готовое к записи любым доступным прибором. Сегодня этим прибором обычно является ПЗС-матрица, до нее — фотопластинка, но иногда таким прибором был человеческий глаз.

Аби Саха вспоминает один вечер у 60-дюймового телескопа Паломара: он немного опоздал и уже после захода солнца забрался на вершину телескопа, чтобы снять механическую крышку, защищавшую зеркало телескопа в течение дня. Купол был уже открыт, и ночное небо темнело у него за спиной, когда он снял крышку. Аби посмотрел внутрь телескопа, прямо на основное зеркало, и внезапно оказался лицом к лицу с роем огоньков, парящих прямо перед ним. Это были очень яркие крошечные точки, и пока он на них смотрел, то заметил, что они движутся все вместе в одном направлении, медленно проплывая у него перед глазами.

Через мгновение Аби понял, что видит звезды, которые находятся у него прямо за спиной. Их свет отражался 60-дюймовым объективом, фокусировался в точке непосредственно перед его глазами и постепенно смещался вместе с вращением планеты. Ричард Престон описывает подобный опыт в книге «Первый свет: в поисках края Вселенной», рассказывая о визите в главный фокус 200-дюймового Паломара: «Казалось, что, просто протянув руку, можно поймать пригоршню звезд»[2].

Возможно, больше не будет необходимости помещать в главный фокус человеческий глаз. Когда его место занимают суперсовременные технологии, наука от этого только выигрывает и в качестве результатов, и в скорости их достижения, и финансово, и в каком-то смысле эстетически. Похоже, что эпоха сидения в клетке главного фокуса, когда можно было, как по волшебству, увидеть прямо у себя перед глазами все необъятное звездное небо, окончательно осталась в прошлом. (Во время работы над этой книгой я пыталась найти обсерваторию, которая пускала бы наблюдателей в клетку основного фокуса по ночам, поскольку хотела испытать это на себе, но безрезультатно.) Но пусть эта эпоха и ушла навсегда, держаться за телескоп и наблюдать за звездами, до которых как будто буквально рукой подать, — это одно из самых замечательных ощущений, какие только можно себе представить, и увлекательная страница истории.

Бамп!

Этого странного звука было достаточно, чтобы заставить меня скосить глаза влево и отвлечься от попеременного отслеживания скорости ветра на компьютере телескопа и просмотра прикольных котоматриц. Было два часа ночи, я сидела в диспетчерской одного из двух 6,5-метровых Магеллановых телескопов в обсерватории Лас-Кампанас, и, судя по датчикам скорости ветра и количеству вкладок, открытых в моем браузере, мы не открывали телескоп всю ночь. Я уже давно доработала и переработала свой ночной план, тщательно подготовила резервные программы для различных вариантов облачности, просмотрела старые данные, но к полуночи мой мозг превратился в кашу, и я постепенно перешла от «поработаю-ка я над диссертацией» к «буду смотреть в инструкцию к телескопу и делать вид, что читаю», а потом и вовсе к «вдруг в интернете появилась новая котоматрица, которую я еще не видела». Пасмурна жизнь астронома, никуда не деться.

Хотя пасмурно-то как раз не было. Я не так давно выходила на мостик между двумя Магеллановыми телескопами, и небо выглядело великолепно: кристально чистое, с океаном сверкающих булавочных головок. Именно о таком небе мечтает каждый астроном, когда ему предстоит работа на телескопе.

Я надеялась снова наблюдать красные сверхгиганты, в продолжение работы, которую я начала с Филом еще в Китт-Пик, — только на этот раз телескоп был в три раза больше, а сверхгиганты находились значительно дальше, в другой галактике, в 2 миллионах световых лет от нашей. Красные сверхгиганты, родившиеся 10 миллионов лет назад (практически вчера, по крайней мере, в астрономическом масштабе), сохраняли химический состав, сходный с окружающим их газом в их родных галактиках. Я надеялась, что, распространив методы нашей предыдущей работы к другим галактикам, мы сможем увидеть, как химические различия влияют на физические свойства и предсмертную агонию этих звезд. Это был еще один способ задать фундаментальный вопрос, лежащий в основе моей докторской диссертации: как умирают большие звезды и какое отношение к их смерти имеет химический состав?

По сути, я пыталась провести два параллельных эксперимента. Если бы я работала в лаборатории — то есть если бы я могла просто взять с неба красный сверхгигант и повозиться с ним либо собрать такой же из запчастей, — то эксперименты выглядели бы так: один красный сверхгигант имел бы тот же химический состав, что и газ в нашем Млечном Пути, другой имитировал бы состав соседней галактики с чуть большим количеством водорода и гелия, а я создавала бы звезды и ускоряла время, чтобы посмотреть, как они взорвутся и что при этом произойдет.

Но, поскольку я могла всего лишь наблюдать за светом, который покинул поверхность этих звезд во время последнего ледникового периода Земли, я была здесь, на вершине в предгорьях Анд. Я подала заявку и получила время, добралась до обсерватории, тщательно составила список звезд для наблюдения, и телескоп был готов к запуску. Все работало, я была достаточно бодра, насколько это возможно после двадцати шести часов в дороге и резкого перехода на ночной график работы, и мне выпала холодная и свежая зимняя августовская ночь в Чили, с идеальным небом, обещающим отличные астрономические данные.

Все портил кошмарный ветер.

Согласно правилам обсерватории, купол Магелланова телескопа закрывался при скорости ветра выше 35 миль в час (15 метров в секунду). Это защищало зеркала от пыли и другого мусора и не давало ветру разгуляться внутри открытого купола. Даже если скорость падала до 30 миль в час, полагалось выждать хотя бы несколько минут, чтобы убедиться, что ветер не усилится снова, пока телескоп будет открыт. До тех пор пока ветер не утихнет, купол остается плотно закрытым, телескоп бодрствует и гудит, но показывает только стены. Мы с оператором всю ночь отслеживали скорость ветра, каждый на своем компьютере. После захода солнца ветер держался на скорости 40 миль в час и больше, но за последний час мы увидели обнадеживающие признаки. 36 миль в час… 33… 31… 29!

Глухой стук, который вывел меня из ступора, издала голова оператора телескопа, когда он рухнул лбом на стол, увидев, что датчик ветра опять скакнул на 42 мили в час. Я не очень хорошо говорю по-испански, но этот жест довольно универсален.

Я была морально измотана и понятия не имела, в какой точке нормального человеческого цикла сна теперь нахожусь. Мне предоставили всего две ночи на телескопе, и вот уже вторая ночь на исходе, а мы ни разу даже не открыли купол. Я начинала свыкаться с мыслью, что если в ближайшее время ситуация не улучшится, то получится, что я пролетела 8000 километров ради того, чтобы в закрытом телескопе посидеть в интернете. Под утро вздремну пару часов и полечу домой, так и не увидев ни одного фотона от звезды.

Эти звезды должны были стать в моей диссертации отдельной главой, но теперь от нее, видимо, нужно было отказаться, и возможно, навсегда, поскольку я рассчитывала закончить диссертацию в этом году. Конечно, если остальных данных будет достаточно, чтобы отчитаться перед комиссией; я знала людей, у которых диссертации, карьерные планы и даже личная жизнь откладывались на целые годы из-за одного не вовремя появившегося облака. Я, аспирантка Гавайского университета, находилась в 10 000 километров от моего родного штата, семьи и парня Дэйва, который учился в аспирантуре Массачусетского технологического института. Мы с Дэйвом в итоге были вместе все четыре года бакалавриата и с тех пор успешно поддерживали отношения на расстоянии через Тихий океан, но мы оба были более чем готовы снова оказаться в одном часовом поясе. Как я ни была рада учиться на одном из лучших в мире факультетов наблюдательной астрономии, я все равно делала все возможное, чтобы пройти аспирантуру за четыре года — большинству людей потребовалось бы шесть или семь, — чтобы мы наконец смогли быть вместе. Казалось абсурдным, что одна ветреная ночь в Андах может свести на нет столько планов и столько тяжелой работы.

«Иди в астрономы, — сказали мне. — Будет весело, — сказали мне», — пробормотала я, в сотый раз проверяя свой быстро сокращающийся список задач на эту ночь. Когда порывы ветра были такими сильными, что здание сотрясалось, я не могла не задаться вопросом, о чем я думала, выбирая вот это в качестве карьеры.

«Как я до этого дошла?»

Вообще-то сюда, в эту высокотехнологичную диспетчерскую в предгорьях Анд, я не дошла, а долетела за день с тремя пересадками — сначала в Ла-Серену, а оттуда еще два часа на машине до самой обсерватории. При «классическом» наблюдении, как у меня, когда астроном физически присутствует в обсерватории и всю ночь не спит, контролируя процесс наблюдения, отправляться в путь часто нужно за несколько дней до того, как телескоп направят в небо. Лучшие современные обсерватории по необходимости находятся у черта на рогах, и добраться туда часто бывает непросто.

Большинство крупных обсерваторий расположены в нескольких часах пути от крупных аэропортов. Если присмотреться, в аэропортах Тусона, Ла-Серены или Большого острова Гавайи можно заметить постоянный поток астрономов, следующих в обсерватории и из обсерваторий. Их выдают одежда и сумки для ноутбуков с логотипами НАСА, обсерваторий или конференций, неуместно теплая одежда или подозрительная бодрость поздно ночью. (На обратном пути мы выделяемся еще больше, особенно на солнечных курортах, таких как Ла-Серена или Гавайи. Среди веселых загорелых туристов, ожидающих свои дневные рейсы, астрономы кажутся белыми воронами: бледные, полусонные, дерганые от беспорядочного потребления кофеина, они сидят сгорбившись в каком-нибудь клочке тени и вообще выглядят как неудачно вылезшие на свет люди-кроты.)

От ближайшего аэропорта до обсерватории нужно еще по меньшей мере пару часов ехать на автомобиле или маршрутном автобусе — иногда это самый бурный и насыщенный событиями этап поездки.

Я могла бы написать целую книгу о том, как астрономы попадают в аварии на пути к обсерваториям. У моих замечательных коллег, блестящих физиков и инженеров, большинство из которых имеют одну, а то и несколько научных степеней, постоянно лопаются шины, автомобили скатываются в кювет или застревают в скалах, а некоторым случалось потерять управление, перевернуться в машине и даже разбить ее всмятку (к счастью, отделавшись переломами и визитами в травматологическое отделение). Честно говоря, это не так уж удивительно, учитывая сочетание невыспавшегося водителя, чужой или арендованной машины и жутких дорог, по которым мы добираемся до телескопов, — обычно это извилистые и каменистые горные тропы, проложенные специально для проезда к обсерваториям. Поскольку световое загрязнение должно быть сведено к минимуму, на этих дорогах никогда не бывает освещения. Вблизи большинства обсерваторий знаки даже предписывают ночью выключать фары, чтобы избежать попадания света в открытые купола телескопов, и водителям приходится осторожно петлять в темноте по крутым горным серпантинам. Сами дороги также оставляют желать лучшего — иногда встречается асфальт, но в основном они гравийные или грунтовые, и хорошо если не просто колея.

Долг астронома-наблюдателя часто заставляет людей, никогда до этого не водивших машину в горах, преодолевать крутые горные дороги. Телескопы обычно расположены еще выше общежитий и вспомогательных зданий, поэтому в некоторых обсерваториях держат несколько автомобилей, чтобы наблюдатели могли передвигаться по всему комплексу. Тем не менее, говоря языком механиков, «проблема между сиденьем и баранкой», то есть проблема водителя, не поддается контролю. Нескольким обсерваториям, особенно расположенным в Южном полушарии, пришлось обновить автопарк, поскольку среди приезжающих наблюдателей все меньше тех, кто умеет водить машину с механической коробкой передач, и очень многие забывают при парковке включать стояночный тормоз, так что припаркованные автомобили не раз скатывались с горы или врезались в здания. (Это привело к безвременной утрате «фольксвагенов-жуков», которые использовались на территории Серро-Тололо в Чили.) Кстати, умение правильно пользоваться тормозом при езде по таким дорогам исключительно важно. Многие водители предпочитают «ехать на тормозе» (то есть не убирая ногу с педали), так что тормоза «горят» на крутых спусках с вершины. Это обычно приводит к тому, что такие водители с перегретыми тормозами влетали на парковки общежитий (или в сами общежития).

Здания тоже иногда не остаются в долгу. Один телескоп в Аризоне имеет необычный дизайн купола: вместо того чтобы внутри здания поворачивался телескоп, а затем, соответственно, верхняя часть купола, в этой обсерватории всякий раз, когда приходит время направить телескоп на новый объект в небе, поворачивается все здание целиком. Поэтому оно снаружи обведено четким белым кругом, у которого стоит знак, призывающий не парковаться за этой линией. Круг отмечает тот путь, который при вращении купола проходит наружная лестница, и на то есть веская причина: очевидно, кто-то однажды припарковался слишком близко, а потом удивил страховую компанию заявлением о том, что в машину врезался телескоп.

Да, многие астрономы попадают в аварии, потому что беспечны или беспомощны за рулем, не имеют опыта вождения в горах или просто неудачно припарковались под телескопом, но я считаю, что мне удалось найти самый дурацкий способ разбить машину в обсерватории.

Мне удалось сделать это по дороге (если ее можно так назвать) в обсерваторию Мауна-Кеа на Гавайях; я тогда училась в аспирантуре и ехала проводить серию наблюдений. Я прилетела на Большой остров с Оаху, где находился факультет астрономии, взяла напрокат маленький красный автомобиль и предложила знакомой аспирантке по имени Тянтянь поехать со мной. Обсерватория Мауна-Кеа находится всего в часе езды от Хило и восточного побережья Большого острова Гавайи, но за этот час у вас волосы встают дыбом. Извилистая Седловая дорога, пересекающая центр острова, представляет собой настоящие американские горки с подъемами и крутыми поворотами. Она медленно, но верно поднимается от уровня моря почти на два километра, при этом пышную тропическую растительность постепенно сменяет пейзаж из редких замысловато изогнутых деревьев и полос черной лавы под низкими облаками.

Мне было двадцать четыре года, и я очень хорошо помнила, что аренду автомобиля и страховку я, как «молодой водитель», оплатила по повышенной ставке. Поэтому я предельно осторожно петляла по этому причудливому ландшафту, затем свернула направо на подъездную дорогу к обсерватории и начала подниматься к облакам, памятуя о том, что на нижних склонах Мауна-Кеа часто пасется скот. Печально известный тамошним астрономам знак «Осторожно, невидимые коровы» поставили на горе именно затем, чтобы предупреждать водителей о животных, которые в любой момент могли выйти из тумана, обычно покрывающего гору на этих высотах.

По крайней мере, нам сегодня не нужно было ехать до самой вершины; мы направлялись к информационному центру для посетителей и общежитиям обсерватории, находящимся на высоте 2700 метров, на полпути к вершине. Мы с Тянтянь должны были переночевать в общежитии, чтобы акклиматизироваться перед тем, как отправляться дальше, в обсерваторию на высоте 4000 метров, где нам предстояло работать несколько ночей. На вершину нас везли бы уже сотрудники обсерватории: последний отрезок пути славится своей труднопроходимостью. Сразу за общежитиями дорога превращается в узкую и тряскую стиральную доску, покрытую пылью и гравием; туда официально запрещается въезжать на машинах без полного привода. Но каждый год непременно находятся туристы, нарушающие запрет, и каждый год таким выпендрежникам выставляют огромные счета за вызов эвакуатора из Хило, который вытаскивает из кювета их арендованные «форды-фиесты».

Когда центр для посетителей и здание общежития наконец показались из тумана, я приободрилась. Наша красная малютка вполне тянула (хотя и сильно стонала, когда ее игрушечный двигатель боролся с разреженным воздухом), а мы с Тянтянь радостно болтали и пролистывали музыку на MP3-плеере, который я подключила к стереосистеме автомобиля. В этой поездке мы должны были вести наблюдение без нашего консультанта, но пока все, казалось, шло по плану. В конце концов, это была моя четвертая поездка на Мауна-Кеа, и я, успешно преодолев густой туман с невидимыми коровами, считала себя уже довольно-таки опытной.

Я скосила глаза вниз, чтобы выключить MP3-плеер, когда сворачивала на стоянку, и, отвлекшись, наехала прямо на высокий бордюр. Послышался изрядный хруст.

Ну все, приехали!

Никто не пострадал, хотя Тянтянь несомненно, задавалась вопросом, как это у меня вышло. Тем не менее, когда я заглушила двигатель, включила аварийку и осторожно выползла из автомобиля, я сразу смогла оценить масштабы проблемы. Мне удалось посадить машину на брюхо на единственный бордюр на многие мили вокруг, причем одно колесо фактически зависло в воздухе. Я достаточно разбиралась в автомобилях, чтобы понять, что лучше даже не пытаться сдать назад.

Звук привлек внимание двух смотрителей парка Мауна-Кеа, следивших за повседневной работой обсерватории на вершине горы. Едва взглянув на машину, они согласились, что мне придется вызвать тот самый дорогущий эвакуатор из Хило, если я хочу убрать машину с бордюра, не причинив ей еще большего ущерба. Я застонала, бросила последний безнадежный взгляд на застрявшую машину и начала набирать номер. Я с ужасом думала о том, что мне предстоит объясняться с компанией по прокату автомобилей, с астрономическим факультетом, который забронировал для меня телескопное время, а еще наверняка с обсерваторией и что эвакуация безбожно дорого мне обойдется, к тому же все это наверняка сорвет нам наблюдение, и пусть я не первая и не последняя, кто разбил тут машину, но аспирантуру я теперь точно не закончу…

К моему изумлению, не успела я услышать первый гудок в трубке, как из тумана вынырнул эвакуатор и свернул на парковку, заметив нелепо торчащую красную машину. По счастливой случайности водитель эвакуатора уже был на горе — спасал бестолкового туриста, который потащился на вершину по закрытой дороге, а тут в придачу получил еще и тупоголовую астрономшу. Тянтянь бросила взгляд на неожиданно появившегося водителя эвакуатора и, услышав его предложение стащить нашу машину с бордюра, тут же окрестила его Суперменом, потому что только Супермен мог появиться из ниоткуда к нам на выручку и без натуги поднять нашу машину.

Не осмеливаясь спросить, сколько это может стоить (как будто у меня была возможность поискать вариант подешевле), я позволила Супермену приступить к работе, поскольку туман продолжал сгущаться, а солнце садилось. В конце концов наша красная малютка благополучно встала на все четыре колеса, и я, Тянтянь, смотрители парка и Супермен с любопытством заглянули под нее, чтобы оценить повреждения. Невероятно, но масляный поддон и двигатель были целы, и вообще машина отделалась лишь небольшой царапиной на раме и нижней части бампера. Тем не менее я беспокоилась о том, что сказать в компании по прокату автомобилей, и обратилась сразу ко всем с вопросом: надо ли мне писать какой-нибудь отчет о происшествии или что-то подобное?

Я явно забыла, что нахожусь на Гавайях, где живут люди невозмутимые и не любящие лишних проблем. Супермен, к его чести, на мгновение задумался над моим вопросом, а затем медленно ответил: «Ну… вообще-то ты только передний бампер чутка поцарапала. Если спросят, ты просто… скажи, что бордюр малость задела».

Я оглянулась на смотрителей, те серьезно покивали, соглашаясь с его мудрым советом. В общем-то, я ведь действительно задела бордюр. Прежде, чем на него наехать. И я тоже покивала, а Супермен продолжил: «На самом деле почти у всех прокатных машин бампер поцарапан, так что они, скорее всего, ничего не скажут. А если скажут — так это ты о бордюр».

А то!

Супермен любезно взял с меня всего 65 долларов за буксировку — выезд мне оплачивать не пришлось, так как он все равно уже был на горе, — и снова исчез в тумане. Я выполнила самую тщательную парковку в своей жизни, чтобы поставить нашу красную малютку на отдых, подальше от бордюров, и мы с Тянтянь отправились на ужин. Следующие пару ночей мне пришлось отвечать на вопросы коллег-астрономов, которые были свидетелями нашего происшествия (в основном это были вариации на тему: «Как это у вас получилось?!»), и я знала, что история, вероятно, последует за мной на факультет, но в конечном счете больше всего пострадала в этой передряге моя гордость. В то же время меня даже позабавило, что я попала в длинный и славный список астрономов, которые попадали в аварии по пути на вершину обсерватории, и что я легко отделалась: вместо печальной истории на тему: «Я разбила машину о единственный бордюр на всей Мауна-Кеа и потратила месячную зарплату аспиранта на то, чтобы решить проблему» получился краткий рассказ «Это все бордюр. Я поцарапала об него машину».

Моя поездка в обсерваторию Лас-Кампанас, чтобы провести наблюдения в ту ветреную ночь, была значительно менее насыщена событиями. В аэропорту Ла-Серена меня забрал автобус обсерватории, и я два часа ехала по чилийской пустыне, глядя в одно окно на Тихий океан, а в другое — на редкие участки пустыни, усеянные маленькими кактусами. Вершина Лас-Кампанас была довольно компактной по сравнению с другими, а телескопы находились всего в пятнадцати минутах ходьбы вверх по горе от общежитий. Поскольку я еще не научилась водить машину с механической коробкой передач, я с удовольствием топала от простых, но удобных общежитий до телескопа и обратно.

По приезде мне предстояло за один вечер переключиться на «наблюдательский» график сна. Для этого нужно было проснуться около полудня (всегда самое трудное для меня как для неисправимого жаворонка), плотно позавтракать в столовой главной обсерватории и заказать ночной ланч, чтобы забрать его за ужином и потом поесть на телескопе, в диспетчерской. В течение дня у астрономов мало занятий, кроме подготовки планов на ночь и отдыха. Днем обсерватории находятся на попечении техников и инженеров из дневной команды, которые деловито суетятся с утра и до обеда, чтобы проверить телескопы и инструменты и сделать необходимые изменения: переставить камеры, охладить детекторы или отладить барахлящее оборудование.

Хотя в Лас-Кампанас всего четыре телескопа — два Магеллановых 6,5-метровых телескопа, один 2,5-метровый и один метровый, — на горе хватало астрономов, операторов телескопов и сотрудников обсерватории, чтобы ужин был веселым и шумным, хотя «монастырская» традиция рассадки по иерархии и перемены блюд по звонку давно ушла в прошлое. Еда, как и в большинстве столовых в обсерваториях, была простой, но сытной: мясо, крупы или картофель, суп, иногда макароны или овощи для тех, кто по той или иной причине не ест мяса. Исключением в Лас-Кампанас были знаменитые дни пирожков эмпанадас — по воскресеньям кухня готовила восхитительные золотисто-коричневые эмпанадас и даже подкладывала несколько штук в ночные ланчи тем, кто догадался об этом попросить.

Вид из столовой и ее интерьер составляли забавный контраст: солонки, кетчуп и салфетки выстроились на столах из темного дерева на фоне широких пустынных предгорий, которые простирались во все стороны в обрамлении тяжелых складок штор. Из северного окна на вершине горы были видны Магеллановы телескопы — шестиугольные металлические купола, сверкающие в лучах заходящего солнца. На востоке предгорья становились выше, и вдалеке белели несколько заснеженных вершин. На западе предгорья были ниже, уступая в конце концов место далекому Тихому океану. Дальше к югу, среди пустых холмов, возвышалась обсерватория Ла-Силья, аванпост исследовательской организации ESO (Европейская южная обсерватория) с тринадцатью белыми куполами телескопов, протянувшимися вдоль хребта маленькой жемчужной ниткой. Чили, бесспорно, является мировой столицей телескопов: по западным предгорьям Анд разбросано так много обсерваторий, что многие из них можно увидеть с вершины другой обсерватории.

Все мы, собравшиеся за столом, были рады поесть горячего и обменяться историями о наших исследованиях, об общих коллегах или однокурсниках, а заодно и байками о происшествиях во время наблюдений. Но чем ниже опускалось солнце и чем больше смеркалось, тем больше нарастало за столом скрытое волнение — люди начинали собирать рюкзаки и ночные ланчи и по одному и по двое расходиться по телескопам. Телескопы «Дюпон» и «Своуп» расположены дальше внизу по склону горы, но наблюдатели на двух Магеллановых телескопах обычно вместе выходили на мостик между двумя куполами, чтобы полюбоваться, как солнце над пурпурно-красными предгорьями опускается в Тихий океан, пока за спиной вращаются и гудят телескопы. Обычно во время заката наступал приятный момент тишины — с такого отдаленного аванпоста вся пустыня казалась неподвижной, — но фоном слышался глухой гул. Для всех, кто работал у телескопов, в этот час по-настоящему начинался новый день, и чем темнее становилось небо, тем яснее мы понимали, что впереди нас ждет напряженная ночь.

Если только погода не подведет.

Вся жизнь астронома-наблюдателя подчинена прогнозу погоды. Из-за конкуренции и плотного расписания телескопного времени у вас нет возможности ждать следующей ночи, если не повезло с погодой; вы получаете только ту ночь, которая вам назначена, и все. И в заявке нельзя на телескоп подстраховаться на случай непогоды — никаких «мне бы три ночи, — на самом деле нужна только одна, но погода в это время года всегда паршивая»; издавна так повелось, что при подаче заявки предполагается, что ночь будет ясной, а условия — хорошими. Далеко не всегда у вас есть выбор, когда проводить наблюдение. Разные части неба видны в разное время года, поэтому время, когда вам нужно быть у телескопа, зависит от объектов, которые вы изучаете. Если ваши объекты видны летом, вас ждут короткие ночи, риск муссонов и возможное снижение качества изображений (из-за тепла, которое летом поднимается от прогретой земли с наступлением ночи), а если интересующий вас объект появляется зимой — готовьтесь к прекрасным долгим и холодным ночам, но не забывайте о снежных бурях и ледяных дождях.

Фазы луны также имеют значение. Полнолуние — это не только красиво, но и ярко, луна заливает ночное небо бледно-голубым светом, который отражается от ее поверхности. И если вы хотите понаблюдать за тусклым голубым объектом, полная луна — ваш злейший враг, потому что она затмит то, что вы хотите изучить. Однако, если вы изучаете сравнительно яркие или красные объекты, луна вам не сильно помешает, а в инфракрасном диапазоне луна вообще не излучает много света. Поэтому время для наблюдений подразделяется еще и в зависимости от луны, на светлые, серые и темные ночи. Светлое время, когда луна полная и яркая, почти всегда предоставляется людям, наблюдающим объекты, видимые в инфракрасном излучении, или особенно яркие объекты; темное же отводится астрономам, которые изучают тусклые объекты или объекты, испускающие синий свет, — им особенно нужно безлунное небо.

У каждого наблюдателя также есть свой личный график, который ограничивает его время наблюдений и который необходимо учитывать: обязанности преподавателя, поездки на конференции, отпуск или семейные обязательства. Планирование с учетом всех этих требований — огромная задача для людей, руководящих обсерваториями, и пытаться вдобавок учесть еще и погоду совершенно невозможно. В итоге все, что вы можете сделать, — это подать заявку, получить назначенную ночь, если повезет, и отправиться к телескопу, отчаянно надеясь, что ночь будет хорошей. А это предполагает нечто большее, чем просто ясное небо. Условия должны быть достаточно хорошими, чтобы телескоп можно было безопасно открыть. Ветер, который может нанести в купол пыль, песок, снег и тому подобное, — это лишь одна из проблем. Не менее опасны влажный воздух или туман: никто не осмелится открыть телескоп, если есть хоть какой-то риск конденсации воды на зеркале. Плотные низкие облака могут полностью закрыть обзор ночного неба, но даже переменная облачность или высокие перистые облака могут создавать проблемы: то и дело заслонять звезды или искажать их свет, делая их тусклее.

Хорошая ночь называется волшебным словом «фотометрическая»: никаких видимых облаков, минимальные колебания прозрачности атмосферы, так что свет звезд доходит до нас без искажений и у наблюдателей есть возможность получать изображения, которые дают точное представление о том, что находится за пределами нашей атмосферы. Также для наблюдений важна резкость изображения: небольшие турбуленции и завихрения в нашей атмосфере, благодаря которым звезды так красиво мерцают, на самом деле представляют серьезную проблему для наблюдателей, поскольку из-за них звезды на изображениях кажутся размытыми. Так что астрономы старательно отслеживают степень размытости звезд на снимках и надеются, что она будет минимальной.

Итак, после того как вам назначили ночь (если повезет) с учетом фазы луны, ваших планов и времени года, когда ваши объекты видны, остается надеяться, что именно в отведенную вам ночь не будет ни ветра, ни дождя, ни тумана, ни низких или высоких облаков, и совсем здорово, если бы атмосфера планеты могла оставаться как можно более неподвижной над вашей обсерваторией.

Учитывая все эти требования, можно было бы подумать, что большинство астрономов становятся метеорологами-любителями. Некоторые действительно увлекаются прогнозами погоды, но многие, как и я, придерживаются фаталистического подхода и практически не пытаются предугадать погоду, хотя бы потому, что мы никак не можем на это повлиять. Иногда астрономы специально готовят запасные планы на облачную ночь — например наблюдение объектов (иногда для совершенно другого исследовательского проекта), достаточно ярких, чтобы их можно было успешно наблюдать даже в неоптимальных условиях. Но все-таки чаще всего вы просто надеетесь, что погода будет достаточно хорошей для получения именно тех данных, которые вам нужны. Методы прогнозирования, которые иногда используют астрономы, также не всегда являются строго научными. Я знаю пару наблюдателей в обсерватории Серро-Тололо в Чили, которые твердо верили, что погоду можно предсказать по присутствию или отсутствию андских кондоров — огромных птиц, которые регулярно парят практически на уровне глаз над вершинами большинства чилийских обсерваторий. По словам этих наблюдателей, если кондоры появляются днем, то ночью будет плохая видимость, причем эти истории всегда сопровождаются обильной жестикуляцией и подробными разъяснениями о тепловых потоках, на которых парят птицы, но, насколько я знаю, никто никогда не пытался подвести под этих кондоров какую-нибудь научную основу.

Беспомощная зависимость астрономов от погоды породила дурацкий коктейль из суеверий, довольно неуместный среди ученых умов. У одной коллеги есть «счастливые» носки, которые она надевает на каждый сеанс наблюдений. Другая клятвенно уверяет, что ежедневное употребление банана примерно в одно и то же время предотвращает появление облаков. У астрономов бывает «счастливое» печенье, «счастливые» закуски, даже «счастливые» столики в столовой, за которые они садятся перед наблюдением. У меня выработалась четкая привычка не проверять погоду до самого дня наблюдения. Я говорю себе, что это заставляет меня всегда планировать ясную и продуктивную ночь, но в глубине души понимаю, что это такая же попытка не сглазить, как у всех остальных. Есть также астрономы, которым, по-видимому, фатально не везет с наблюдениями. Иногда дело доходило до того, что астрономы начинали стонать, если видели в расписании кого-то из «проклятых» коллег, убежденные, что одно их присутствие вызовет облака, дождь или сильный ветер и распространит их невезение на каждый телескоп, которому не повезло оказаться поблизости.

Имея в запасе всего одну или две ночи у телескопа, вы не можете бросить работу, если вам с вечера не везет с погодой. Бывает, что первая половина ночи выдается облачная, а к полуночи облака рассеиваются и открывается чистое небо. Исходя из принципа, что преступно тратить впустую даже минуту хорошего времени для наблюдений, астрономы иногда часами сидят в закрытых куполах, грызя «счастливые» крендельки и периодически высовываясь на улицу, чтобы посмотреть, не улучшилась ли погода. Бич наблюдателей — «дыра» в облачном покрове, небольшой кусочек чистого неба между облаками, которого как раз достаточно, чтобы побудить наблюдателя открыть телескоп. Проблема здесь в том, что открыть телескоп немного сложнее, чем снять крышку с объектива фотоаппарата. Пока вы влетите в помещение, откроете купол, запустите, подготовите и сфокусируете телескоп и повернете его в нужном направлении, дыра в облаках может исчезнуть и оставить вас ни с чем. Нередко облачными и дождливыми ночами астрономы укрываются в куполах по всей горе и терпеливо ждут, зная, что даже один час за открытым телескопом способен превратить неудачную ночь в клад бесценных данных.

Ясными ночами, когда солнце окончательно зашло за горизонт, мы с коллегами возвращаемся к своим телескопам и устраиваемся на ночь в теплой диспетчерской, где установлены компьютеры для управления открытием и поворотом купола, поворотами телескопа, настройкой и фокусированием зеркала, а также камерами, которые записывают данные. Сами данные собираются в цифровом виде благодаря ПЗС-матрицам, практически мгновенно появляются на компьютерах диспетчерской и сохраняются на жестких дисках сразу после их получения.

Управление телескопом почти всегда находится в руках оператора телескопа, который работает в паре с астрономом в течение всей ночи. В зависимости от обсерватории и характера конкретной работы оператору телескопа требуется астрономическое или инженерное образование (или даже оба) и серьезная подготовка: он должен хорошо понимать, как поддерживать телескоп в рабочем состоянии в самых разных условиях. Некоторые операторы в Лас-Кампанас работают там десятилетиями. Один из них, Эрман Оливарес, по совместительству профессиональный карикатурист, его работы публикуются в национальной газете и украшают стены столовой.

Карикатура Эрмана Оливареса, изображающая ветреную ночь в обсерватории Лас-Кампанас в Чили. Надпись на испанском языке: «Здравствуйте! Это канадский наблюдатель у телескопа, не могли бы вы сообщить мне скорость ветра, пожалуйста?» (© Herman Olivares)

Астроном выбирает, куда направить телескоп, и обрабатывает данные после их поступления, но именно от оператора телескопа зависит, удастся ли ему все это осуществить. Оператор отвечает за состояние купола, телескопа, зеркала и инструментов: именно он подтверждает, что все работоспособно, готово открыться (или не открываться) и подготовлено к ночным наблюдениям. Астроном может изучить устройство телескопа в теории, заранее ознакомиться с конкретным оборудованием и самостоятельно справиться с такими задачами, как настройка отдельного прибора или запуск и остановка фотосъемки, но именно оператор — технический эксперт, который отвечает за фактическое управление телескопом в любой момент.

Поскольку технические проблемы находятся в умелых руках оператора, астрономам остается составлять планы наблюдений на ночь, и эти планы часто невероятно подробные. После первых моих наблюдений родственники и друзья спрашивали меня, обнаружила ли я что-нибудь новенькое за ночь. Как будто все представляли одну и ту же картину: астроном стоит у телескопа с гигантской подзорной трубой наготове, чтобы немедленно нацелить ее в небо при первых же признаках чего-то неожиданного, например потрясающего взрыва звезды или прилета кометы. Хотя неожиданности иногда и случаются, гораздо более типичная ночь наблюдений — когда астроном приходит с тщательно разработанным планом, в котором точно указано, как он собирается провести ближайшие восемь часов, в соответствии со списком объектов, отсортированных по важности, или яркости, или расположению на небе, и подробно расписанный порядок наблюдения каждого из них.

Чтобы навести телескоп на конкретный объект, обычно выбирают его из списка небесных координат, заранее предоставленного астрономом. Затем оператор дает куполу команду повернуться, телескопу — вращаться и маневрирует этими двумя гигантскими монстрами, пока компьютеры обсерватории не сообщат, что они направлены в нужное место на небе.

Из-за этого метода — вводишь координаты, а телескоп сам находит искомый объект — появилось самое удручающее несоответствие между реальными возможностями астрономов и представлениями наших друзей: мы не в состоянии почти ничего распознать на небе без телескопа.

Правда, некоторым это все-таки удается (обычно преподавателям на вводных лабораторных занятиях по астрономии либо тем, кто в детстве очень любил рассматривать звездное небо), но, как правило, максимум, на что мы способны, — это отыскать наиболее известные созвездия, припомнить различия между летними и зимними созвездиями и наудачу предположить, какие планеты могут быть видны на небе. К сожалению, очень многие считают, что астроном должен быть ходячей энциклопедией звездного неба. Мне не раз приходилось разочаровывать людей, которые спрашивали, как называется такая-то звезда, и получали в ответ невразумительное «э-э-э», или друзей, которым я на вопрос, что это там виднеется за планета, говорила: «Ну, не знаю, может, Юпитер?» В защиту астрономов скажу, что компьютеры телескопов уже на световые годы обгоняют нас в этой области, потому что способны с помощью орбитальной динамики и длиннющих уравнений определить положение звезд на небе с точностью, намного превышающей все, что мы можем различить невооруженным глазом. Тем не менее для большинства людей становится полной неожиданностью, что многие астрономы почти ничего не могут найти в небе этим самым глазом.

Телескоп почти идеально наводится автоматически на нужную точку в небе, остается лишь немного скорректировать его положение, чтобы направить именно туда, куда вам нужно, прежде чем начать съемку. Телескоп, наведенный на желаемый участок, начинает посылать изображения с небольшой направляющей камеры — она закреплена на телескопе и делает серию быстрых снимков, чтобы оператор и астроном могли посмотреть, куда направлен телескоп. У астронома обычно наготове карты неба (распечатанные из обширных цифровых архивов или сохраненные на ноутбуке), чтобы сравнить то, что он ожидает увидеть, с тем, что видит на самом деле. Как правило, это превращается в игру «найдите десять отличий» и сопровождается множеством интересных наклонов головы. Не раз я ловила себя на том, что поворачиваю распечатку или ноутбук под странными углами в соответствии с ориентацией телескопа и пытаюсь решить, вижу ли я именно этот треугольник звезд, указывающий, что мой объект находится поблизости. Трудность еще и в том, что тусклые объекты часто не фиксируются при быстрой съемке направляющей камерой и появляются только в реальных данных, после гораздо более длительной выдержки. Так что лучше потратить несколько минут на то, чтобы перепроверить и скорректировать положение телескопа, чем обнаружить, что он два часа снимает не то, что нужно. Напрасно тратить телескопное время и так уже почти преступление, но наблюдать не тот объект — это еще хуже, чем не наблюдать вовсе.

Разумно проводить время у телескопа важно не только с научной, но и с финансовой точки зрения. Строительство телескопа обходится дорого, иногда в сотни миллионов долларов: на эти деньги обустраивают местность, обычно удаленную, возводят все здания обсерватории и, разумеется, изготавливают огромные, тщательно отполированные зеркала и современные научные приборы, из которых состоит сам телескоп. Функционирование телескопа также требует больших вложений, от зарплаты персонала до электроснабжения. Большинство обсерваторий финансируется за счет грантов и средств, предоставляемых университетами, исследовательскими консорциумами и такими организациями, как НАСА и Национальный научный фонд. Астрономы, которым выделяют ночи для наблюдений, как правило, не платят за эту привилегию из своего кармана. Тем не менее стоимость одной ночи на телескопе часто приводят, чтобы наглядно показать, насколько ценно телескопное время. Если учитывать как затраты на строительство, так и текущие эксплуатационные расходы, то эксплуатация лучших мировых телескопов обходится от 15 000 до 55 000 долларов за ночь, при этом их единственная прибыль — это научные успехи, которые становятся возможны благодаря им.

Ограниченное время сеанса, внушительная стоимость ночи, особая ценность чистого ясного неба, список объектов для наблюдения — все это делает процесс наблюдения ощутимо волнующим и даже тревожным. Крайне важно переключаться с одного объекта на следующий как можно быстрее, чтобы приступить к сбору данных, не теряя ни секунды, и в то же время нельзя пожертвовать точностью. Из-за этого астроном-наблюдатель часто нервничает, спеша проверить положение телескопа. Но в конце концов мы, несмотря на тиканье часов и бешено колотящееся сердце, убеждаем себя, что наверняка совершенно точно смотрим на нужную точку в космосе и можно открывать затвор камеры и приступать к записи данных. И тогда телескоп фиксирует свою цель и плавно следует за ней, пока планета вращается, а мы ждем, когда съемка завершится, чтобы снова начать все сначала.

Когда съемка заканчивается, на экран приходят долгожданные данные с телескопа, и выглядят они… прямо скажем, ужасно. Великолепные разноцветные изображения галактик, сверкающих звезд и газовых пузырей получаются только после серьезной обработки. Но в кино их показывают уже «готовыми», поэтому, кстати, желающих посмотреть на настоящие научные снимки часто ждет огромное разочарование. На самом деле астрономам не приходится видеть ярко-красные стрелки и мигающие оповещения на экране, которые сообщали бы: «Обнаружена новая звезда!», «Зафиксирован рекордный уровень плутония!» или вообще: «О боже, мы все умрем!» — разве что какой-нибудь предприимчивый ученый напишет код и удобный пользовательский интерфейс, которые позволят автоматически сделать все это на необработанных данных.

Фиксация данных в астрономии, грубо говоря, сводится к двум способам: визуализации и спектроскопии. Визуализация в данном случае означает фотографирование ночного неба. Обычно мы делаем снимки с помощью фильтров, которые строго контролируют длину волны получаемого излучения, позволяя только синему, зеленому или красному свету проходить через камеру телескопа к детектору. Это позволяет нам очень точно фиксировать, сколько света излучает звезда в определенном узком диапазоне длин волн. Делая снимки в нескольких диапазонах длин волн, а затем комбинируя их, мы получаем прекрасные цветные изображения и с помощью этих данных можем многое узнать об изучаемом объекте. Подобные изображения позволяют увидеть форму галактики, распределение газа в туманности, степень яркости звезды и точное положение всех этих объектов на небе.

Спектроскопия значительно менее фотогенична, но не менее эффективна с научной точки зрения. Микроскопически выровненная отражающая поверхность или призма автоматически раскладывает свет, полученный от объекта, на волны разной длины. (Хороший пример — эффект радуги, который можно увидеть на обороте компакт-диска.) Синий свет с самой короткой длиной волны направляется в крайнюю левую часть ПЗС-матрицы, свет с наибольшей длиной волны — в правую часть, а промежуточные длины волн распределяются посередине. Разложение света и затем определение, сколько его мы получаем на каждой длине волны, даст нам спектр объекта; это делает прибор под названием спектрограф, который, по сути, делает снимок спектра. Спектр прекрасно позволяет анализировать химический состав объекта, поскольку свет, поглощаемый или излучаемый определенными молекулами или атомами, имеет точно известную длину волны. Самый яркий свет от водорода будет казаться желтоватым, ионизированный кислород дает голубой цвет, ионизированный кальций образует три красные линии, а совокупный спектр любого объекта можно считывать как уникальный отпечаток пальца, дающий краткое представление о физических свойствах и химическом составе любого наблюдаемого объекта. С помощью спектра также можно измерить, с какой скоростью объект движется в пространстве и вращается, или даже определить, как далеко он находится.

Данные визуализации и спектроскопии требуют серьезной последующей обработки, прежде чем можно будет извлечь из них научную информацию. Необработанные данные на ПЗС перекрывает какофония бесполезных данных. Электрические помехи от детектора, свет от луны и нашей собственной атмосферы, который телескоп уловил вместе с наблюдавшейся звездой, и даже такие мелочи, как рассеянные тепловые сигнатуры или сверхчувствительный (или недостаточно чувствительный) пиксель на ПЗС-матрице, — все это застилает реальные данные туманом плохих сигналов. Для решения этой проблемы проводится редукция данных, то есть сокращение их объема, что позволяет вычистить все лишнее и добраться до научных данных, которые нам действительно необходимы. Это требует невероятной точности: важно не выбросить полезный сигнал и не оставить в данных мусор, а при этом еще и сохранить целостность данных. Публикацию красивых астрономических изображений неспециалисты иногда встречают недовольными комментариями: «Это же все обработано!» Естественно, все обработано — как палеонтологи, склонившись над хрупкими останками динозавра, показавшимися из земли, бережно счищают с них грязь и песок крошечными кисточками, чтобы обнажить окаменелую кость, так и мы удаляем с наших данных электронный «песок», чтобы увидеть все четко и ясно.

Все вышесказанное означает, что открытия редко совершаются непосредственно у телескопа: как правило, данные требуется тщательно изучить, прежде чем можно будет сделать какие-либо выводы. Тем не менее опытные астрономы могут быстро выполнить предварительную редукцию прямо у телескопа, чтобы сразу оценить, какие данные удалось получить. Именно здесь проявляется преимущество цифровых данных: вместо того чтобы трястись над единственной стеклянной фотопластинкой, как над хрупкой костью динозавра, астрономы могут позволить себе роскошь просто скопировать данные в отдельный файл, а затем, продолжая аналогию, обдуть нашу кость динозавра из садового пылесоса, то есть быстро прогнать полученные данные через программное обеспечение, которое тут же уберет столько мусора, что можно будет сразу предварительно оценить результат наблюдения. Это бесценно, потому что дает нам возможность проверять наши данные практически в реальном времени и при необходимости корректировать время съемки и настройки телескопа, чтобы улучшить результат наблюдения, а значит, и научные данные.

Астроному, который хорошей ночью сидит за исправно работающим телескопом, легко включиться в простой и радостный ритм, переходя от объекта к объекту в строгом соответствии со списком и даже успевая между перемещениями телескопа по-быстрому делать редукцию данных, чтобы убедиться, что он на правильном пути. Астроном Майк Браун метко назвал этот вид деятельности «самой захватывающей скучной работой в мире»[3], и это удивительно точно. Хорошая ночь наблюдения может быть очень скучной, когда все идет по плану.

В то же время трудно полностью отрешиться от того, что вы занимаетесь астрономией. Файлы, которые вы спокойно копируете на ноутбук, чтобы затем порыться в них, состоят из нулей и единичек, порожденных попаданием фотонов на ПЗС-матрицу, прикрепленную к задней панели огромного телескопа, гудящего у вас над головой посреди глухой пустыни. Эти фотоны, возможно, вырвались с окраин галактики или внешних слоев далекой звезды миллионы лет назад и все это время мчались в космосе сквозь межгалактические пустоты и мимо далеких туманностей, чудом избегая столкновений с другими объектами, будь то гигантские звезды или крошечные межзвездные пылинки. И в конце своего пути эти фотоны пробились сквозь атмосферу Земли, из всех возможных мест на планете упали именно на зеркало вашего телескопа, многократно отразились и в итоге попали в камеру — чтобы вы могли чуть больше узнать о том, откуда они прилетели.

В следующий раз, когда посмотрите на небо, вспомните, что такой же путь совершает свет от каждой звезды, на которую вы смотрите, прежде чем попасть вам в глаза.

Путешествие фотонов и грандиозные тайны Вселенной, на которые они проливают свет, — волнующая и захватывающая история. Эту романтическую идею хорошо держать в голове, когда вы готовитесь провести ночь за наблюдением.

На романтике можно продержаться часов до трех ночи. Как правило, дальше вы уже мысленно посылаете подальше всю красоту Вселенной и начинаете задаваться вопросом, действительно ли небесный свет так же прекрасен, как мягкая подушка.

В последние часы наблюдения в голове уже туман, особенно если это первая ночь из серии наблюдений (03:00 первой ночи — именно тот час, когда блеск в глазах исчезает у любого впервые ведущего наблюдение студента и он начинает жадно поглядывать на ближайшую плоскую поверхность). Ночь кажется длинной и нескончаемой, а Вселенная как-то слишком нависает над головой, пока вы с хмурым лицом продираетесь сквозь свой план. Все хуже получается анализировать данные и все лучше — читать книгу, блуждать по интернету или болтать с коллегами обо всем подряд. Многие наблюдатели работают небольшими группами, и разговоры у телескопа в три часа ночи ничем не отличаются от любого разговора, происходящего в три часа ночи в любом другом месте между людьми, ошалевшими от недосыпа: то произносится много лишнего, то нить беседы теряется, то все замолкают, осоловело моргая.

В том числе из-за ночного тумана в голове крайне важно выбрать подходящую музыку для сеансов наблюдения. Почти каждый астроном скажет, что правильная музыка — критически значимый компонент процесса наблюдения, вплоть до того, что саундтрек становится чуть ли не талисманом. У многих наблюдателей есть музыка, которую они слушают только за телескопом, или плейлисты для разных этапов ночи. Как правило, чем позже становится, тем более энергичную музыку они предпочитают, и тот, кто в начале ночи ставит Боба Дилана, с приближением рассвета переходит на AC/DC.

Хотя некоторые просто включают Spotify и надевают наушники, особенно когда ведут наблюдение в одиночку, но существует традиция составлять общий плейлист, который все вместе слушают в теплой комнате. При работе в группе всегда нужно придумать, как угодить разным вкусам и в правильных пропорциях подобрать музыку, которая нравится всем, и менее известную музыку «для расширения кругозора». Что касается первой, то наблюдатели обычно вместе подпевают ариям из оперетт Гилберта и Салливана, операторы радостно притопывают в такт, когда астрономы ставят ритм-энд-блюз из семидесятых или Брюса Спрингстина, и все вместе торжественно включают на полную громкость Radiohead или музыкальную тему из «Звездных войн», когда открывается купол. Что же до музыки «для расширения кругозора», то я благодаря этой традиции в ночи первых своих наблюдений открыла для себя жанр фолк в лице группы Indigo Girls и Юты Филлипса, а один мой друг выучил весь репертуар раннего Луи Армстронга, потому что его научный руководитель на сеансах наблюдения ставил исключительно подборку армстронговских альбомов «Hot Fives And Sevens».

Впрочем, не всегда с музыкой все так благополучно. Один астроном в шутку доводил своего друга, типичного байкера, работавшего оператором телескопа, заунывной балладой Feelings Морриса Альберта — мало того, что сам астроном включал ее на каждом сеансе наблюдения, он еще и подговорил других наблюдателей делать то же самое. А астроном Дара Норман рассказала, как однажды вела наблюдение в группе с несколькими другими астрономами, и каждый из них по очереди подбирал музыку; она решила встряхнуть коллег и добавила в плейлист пару вещей Джея Хокинса по прозвищу «Вопящий» (пионера шок-рока с элементами вуду), но первая композиция заиграла, когда ее самой не было в комнате, и по возвращении Дару встретили весьма озадаченными взглядами.

Есть и музыкальные суеверия: например, некоторые всегда начинают с определенной песни или жанра, которые, по их мнению, «притягивают» хорошую погоду, либо всегда заканчивают ночь одной и той же музыкой. Впечатляет широкий диапазон музыкальных вкусов астрономов. (Также стоит отметить, что астрономов с музыкальными наклонностями неожиданно много: начиная от любителей побренчать по вечерам и заканчивая астрономом и рок-звездой Брайаном Мэем, гитаристом группы Queen.) Единственное, в чем сходятся все астрономы, которых я спрашивала о музыкальном сопровождении наблюдений, так это что нельзя доверять тем, кто всю ночь ставит только нежную классику (от которой засыпаешь), и тем, кто вообще не слушает музыку.

Благодаря кофе, нескольким последним кусочкам интересных данных и разумной дозе хеви-метала удается продержаться до конца ночи — а ночь астронома заканчивается, когда солнце уже почти показалось на небе. Возвращение в общежитие обсерватории — это всегда немного сюрреалистично. Не важно, насколько разбитым вы себя чувствовали в последние пару часов ночи, на обратном пути вы всегда немного возбуждены. У вас благополучно прошла ночь, вас ждут новые захватывающие данные, и, когда вы идете или едете в общежитие, вы поневоле обращаете внимание на то, как просыпается мир вокруг. В комнате общежития вы задергиваете жизненно необходимые астроному светозащитные шторы (лучшие из них закрывают все окно не хуже металлических ставней и не пропускают внутрь ни единого лучика) и падаете в постель, пытаясь убедить мозг, что пора спать. Пять или шесть часов спустя вы просыпаетесь в полдень, чтобы либо сесть на автобус, идущий с горы обратно в аэропорт, либо заново начать готовиться к наблюдению.

Именно такой должна была стать та ветреная ночь в Лас-Кампанас, но я продолжала сидеть в закрытом куполе вместо того, чтобы перескакивать с объекта на объект, загружать данные и прогонять их через программу под ласковый голос Джеймса Тейлора. Я сидела и сердито смотрела на датчик скорости ветра.

Я покинула обсерваторию еще затемно, а это всегда плохой знак. В 4:30 мы с оператором сошлись на том, что на сегодня с нас хватит. Ветер не собирался стихать, и, даже если бы это произошло, у нас уже не осталось времени открыть купол, настроить телескоп и нацелиться на объект так, чтобы получить хоть какие-то полезные данные до восхода солнца. На этом мое время наблюдения закончилось. Из-за ветра над чилийскими Андами вышло так, что я преодолела 8000 километров ради того, чтобы две ночи просидеть в закрытом куполе, глядя на нетронутый список объектов и понимая, что мое единственное время у телескопа за целый год буквально унесло ветром.

Я зашагала по дороге, бросив последний грозный взгляд через плечо на телескоп, все еще уютно, как в раковине, запечатанный в куполе, в то время как я боролась с ветром, дергавшим меня за куртку и джинсы. Я проделала весь путь напрасно.

Через несколько шагов я начала замечать окрестности. Луны не было — я запросила (и потеряла) две ночи темного времени суток для наблюдений, — и купола маячили тенями позади, но почему-то я могла смутно разглядеть дорогу под ногами. Столовая и общежития вдалеке были погружены в кромешную тьму; я была слишком далеко, чтобы различить низко висящие над дорожками неяркие красные фонари, благодаря которым можно добраться из здания в здание, не нарушая адаптацию зрения к темноте. Однако я различала здания, и изгибы гор вокруг меня, и еле видные очертания высоких предгорий на востоке. Ночи полагалось быть совершенно темной, и я не сразу осознала, почему вообще что-то вижу в этот час. А когда осознала — встала как вкопанная.

Я видела все при свете звезд.

Буйство звезд над головой по ночам в Южном полушарии впечатляет, особенно тех, кто привык к северному небу. Из-за наклона земной оси жители северной половины планеты видят окраину нашего Млечного Пути, те же, кому посчастливилось оказаться на юге, смотрят прямо на усеянный звездами центр нашей Галактики. Через южное небо тянется дугой блестящая лента галактического света. Звезды нашей Галактики настолько близко расположены друг к другу и ярки, что легко увидеть, где их заслоняют межзвездные облака — скопления газа, закрывающие от нас свет миллионов звезд, — которые инки-звездочеты называли «темными созвездиями» и видели там, например, жабу, охотящуюся лису и ламу с детенышем.

А учитывая, что на вершине с обсерваторией, вдали от шоссе и городов, в интересах науки предписывается поддерживать полную темноту, отсюда зрелище южного неба не просто красиво, а захватывает дух. Даже за пределами сверкающего потока Млечного Пути звезд так много, что кажется, будто небо заполнено ими до отказа. В местах с большим световым загрязнением мы можем мысленно соединить видимые звезды в созвездия, а пространство между ними кажется нам пустым; но чем темнее становится, тем больше звезд мы можем различить в этих «пустых» местах. А когда ночью так темно, как в Лас-Кампанас, то видно столько звезд, что небо обретает глубину. Яркие звезды, льющие на нас фотоны, видны сразу, менее яркие, более тусклые и совсем тусклые как будто находятся на разных уровнях, а еще дальше, за ними, угадываются среди темноты еще более далекие звезды. А еще здесь можно различить цвет звезд, который в других местах почти не заметен невооруженным глазом. Холодные бело-голубые, нежно-желтые и бледные оранжево-красные, они похожи на драгоценности, рассыпанные из шкатулки.

Не знаю, как долго я стояла там, запрокинув голову, затаив дыхание и застыв перед Вселенной. Может, минуту, а может, час. Ветер продолжал хлестать, но звезды надо мной удерживали меня на месте.

Вот и ответ. Вот что меня сюда привело.

Астрономы редко бывают жаворонками, но утром 15 октября 2006 года я ничего не могла с собой поделать — я была слишком взволнована, чтобы спать. Новоиспеченная аспирантка Гавайского университета, я готовилась отправиться в аэропорт и лететь на Большой остров, чтобы провести свое самое первое наблюдение в обсерватории Мауна-Кеа. Мне предстояло наблюдать за некоторыми звездами в нашей Галактике, Млечном Пути, под руководством моего консультанта Энн Босгард, известного астронома. Мы надеялись определить, сколько бериллия содержится во внешних слоях этих звезд. Бериллий, четвертый элемент периодической таблицы, до сих пор во многом остается загадкой для астрономов, изучающих химический состав Вселенной и историю Большого взрыва. Этот элемент с трудом образуется, но легко уничтожается внутри звезд и в результате относительно редок. Измеряя небольшие количества бериллия, оставшиеся во внешних слоях звезд, мы надеялись получить новые сведения о жизни этих звезд и химических реакциях, происходящих глубоко в их недрах.

Мы собирались применить спектроскопию с чрезвычайно высоким разрешением и распределить свет этих звезд по длинам волн с чрезвычайно малыми интервалами, чтобы можно было установить точное место в спектре, где атомы бериллия, как подсказывала нам физика, будут поглощать толику дополнительного света. Для этого требовалось использовать спектрограф на одном из телескопов-близнецов обсерватории Кека, вторых по величине телескопов в мире с десятиметровыми зеркалами. (Больше их — 10,4 метра — только испанский Большой Канарский телескоп в обсерватории Роке-де-лос-Мучачос на Канарских островах.) Телескопы «Кек» стали легендарными — благодаря размерам и расположению на вершине Мауна-Кеа это одни из самых примечательных и внушительных с научной точки зрения наземных телескопов. Они сделали первые снимки планеты, вращающейся вокруг другой звезды, несколько раз побили собственные рекорды по удаленности наблюдаемых Галактики и, отследив движение звезд, доказали, что в центре Млечного Пути находится огромная черная дыра. Сегодня вечером у меня будет возможность поработать на одном из этих телескопов вместе с Энн, известной и опытной наблюдательницей.

Солнце едва взошло, но впереди меня ждали бериллий, Большой остров и десятиметровые зеркала, и я была слишком взволнована, чтобы снова заснуть. Я решила хотя бы собрать вещи, разу уж не в состоянии отдыхать перед ночным наблюдением. В семь утра я уже радостно металась по своей крошечной квартире-студии в Гонолулу, укладывая одежду в маленький походный рюкзак, а на фоне бормотал телевизор.

Я уселась на футон, скрестив ноги, и задумалась, стоит ли брать с собой фотоаппарат, когда постель вдруг затряслась. Я выпрямилась и стала озираться вокруг, как удивленная луговая собачка. Несколько долгих секунд все в квартире содрогалось. Потом наступила тишина.

«Хм», — подумала я. За двадцать два года в Массачусетсе я ни разу не испытала на себе сейсмической активности, но за два месяца, что я прожила на Гавайях, несколько раз случались небольшие подземные толчки. Похоже, это в самом деле было землетрясение!

Но тут планета, будто в ответ на мои мысли, показала мне, как на самом деле выглядит землетрясение. Позже в тот же день, загуглив «землетрясение сегодня» (а что еще было делать ученому?), я выяснила, что мою постель трясли быстро движущиеся продольные сейсмические P-волны, которые предшествуют «настоящим», поперечным S-волнам.

Дальше вся квартира начала раскачиваться: задрожал пол, заметался взад и вперед вентилятор на потолке, задребезжали раздвижные дверцы шкафа. Для меня это все было в новинку, и я какое-то время просто наблюдала за происходящим, но тряска все не прекращалась — и тут у меня случился выброс адреналина, и я забегала по квартире, готовая… собственно, к чему? Я жила на пятом этаже и мало что могла сделать в такой ситуации, кроме как нарезать круги по квартире и надеяться, что конструкция здания надежна. Я ограничилась тем, что схватила плащ, ключи, сотовый телефон, походную аптечку, нож, налобный фонарь и шлепанцы (оглядываясь назад, я абсолютно не представляю, как умудрилась собрать все самое нужное, поскольку в голове у меня билось только «о боже, боже, боже»), распахнула входную дверь и встала там, мертвой хваткой вцепившись в дверной косяк, потому что вспомнила, что во время землетрясений вроде бы полагается встать в дверной проем. Причем здание все еще дрожало. Неужели землетрясения длятся так долго? А может, с планетой что-то случилось?

Толчки утихли вскоре после того, как я заняла пост в дверях. Я оглядела коридор, но из соседних квартир никто даже не выглянул. Хм. Должно быть, все не так уж страшно. Я вернулась в квартиру. Это было страшновато, но, наверное, я просто слишком остро реагирую. Я попыталась успокоиться и вернуться к важной задаче: выбрать счастливую пару носков для наблюдения. Кабельное телевидение не отключилось, значит, все в… надо же, а местный новостной канал почему-то не работает. Хотя, может, это нормально…

Я отключила зарядившийся ноутбук от сети и спокойно убрала его в сумку, когда лампы замигали, а потом отключилось электричество. Все абсолютно нормально. Судя по шуму за окном, люди начали выходить на улицу. И едва я положила с собой кошелек и папку с заметками для наблюдений, как пол снова начал подпрыгивать — это был толчок конечной фазы землетрясения. Ладно, ладно, понятно.

Я схватила сумку с ноутбуком и свой наспех собранный набор для выживания и поспешила вниз, экипированная для чего-то среднего между астрономическим наблюдением и съемкой учебного видео для бойскаутов. Жильцы дома собрались на первом этаже и пытались поймать новости по радио. В основном попадалась музыка на укулеле или помехи, и пока мы ждали, я наконец задумалась: А аэропорт хотя бы открыт? Смогу ли я попасть на Большой остров? Будем ли мы сегодня работать на телескопе?

Наконец попались новости. Оказалось, до нас докатились отголоски землетрясения магнитудой 6,7. На Большом острове.

Электричество и вышки сотовой связи в Гонолулу не работали, но в конце концов мне удалось связаться со знакомыми аспирантами, и они подтвердили, что наш с Энн сеанс наблюдения отменен, как и все остальные, запланированные на ту ночь на Мауна-Кеа. Поскольку это была наша единственная ночь на телескопе «Кек», назначенная на осень, мы ничего не могли поделать — спектрам, звездам и разгадке тайны бериллия оставалось только ждать следующего года. К вечеру мы с друзьями собрались в одном из наших обычных мест встречи — в доме рядом с астрономическим факультетом, куда мы втиснулись ввосьмером и объединили наши скоропортящиеся продукты и источники света на батарейках. Мы вслух рассуждали о землетрясении. Пострадал ли кто-нибудь на Большом острове? А что с дорогами, не затопило ли их? Могло ли землетрясение повредить телескопам?

На следующий день на астрономический факультет пришло электронное письмо. К счастью, обошлось без жертв и серьезных разрушений, но некоторые дороги на Мауна-Кеа стали непроходимы, а несколько телескопов получили повреждения, в том числе оба «Кека». К счастью, купола и конструкции телескопов были спроектированы с учетом сейсмической опасности, поэтому повреждения не стали критическими: и массивные стеклянные зеркала, и здания остались целы. Тем не менее, судя по предварительным оценкам ущерба, обсерваторию нужно было закрыть на ремонт на несколько дней, так что никаких наблюдений в ближайшее время не предвиделось.

Письмо заканчивалось словами: «Если это вас утешит, погода у нас сейчас просто ужасная».

Пит Честнат был на полпути на работу, когда понял, что телескоп пропал.

Пит работал оператором 300-футового радиотелескопа «Грин-Бэнк», расположенного в штате Западная Виргиния, в самом центре Американской национальной зоны радиомолчания. Для радиоволн — самых длинных волн электромагнитного излучения, невидимых человеческому глазу, — эта область является темным пятном на земном шаре, поскольку здесь действуют строгие ограничения на использование технологических средств, чтобы свести к минимуму радиоизлучение. По сей день в радиусе 30 километров от обсерватории запрещено пользоваться сотовой связью и беспроводным интернетом, и даже транспортные средства в этом районе работают на дизельном топливе, чтобы предотвратить помехи от искр зажигания, создаваемых бензиновыми двигателями.

300-футовый радиотелескоп «Грин-Бэнк» на момент постройки, в 1961 году, был самым большим в мире. Поскольку он предназначался для сбора, отражения и фокусировки гораздо более длинных волн радиоизлучения, а не оптического спектра, 300-футовый телескоп мало походил на своих оптических собратьев, оснащенных отполированными первичными зеркалами и надежно спрятанных внутри защитного купола. Он выглядел как параболическая чаша из белой металлической сетки и больше напоминал гигантскую спутниковую тарелку или антенну связи. Это был великан высотой в двадцать три этажа и весом 600 тонн, но тем не менее его положение можно было крайне точно регулировать и направлять его на объекты в небе — а делали это такие операторы, как Пит, специально обученные работе с таким телескопом. Радиотелескоп «Грин-Бэнк» сыграл важную роль в открытии темной материи, на нем наблюдали места рождения новых звезд и было проведено всеобъемлющее исследование с целью составить список любых объектов, испускающих радиоизлучение. Благодаря размерам и ярко-белой окраске он стал местной достопримечательностью. Его замечал любой, кто двигался на север по шоссе 28, — телескоп высился на холме за ближайшей фермой.

Вот только 16 ноября 1988 года Пит его не увидел. Он ехал на дневную смену привычной дорогой — настолько привычной, что не сразу осознал, что видит — точнее, чего не видит. Но его не покидала смутная тревога, пока он вдруг не понял: телескопа нет! Это казалось невозможным.

Но это было правдой.

Несколькими днями раньше некоторые операторы и механики отмечали, что телескоп издает какие-то шумы, щелчки, хлопки и скребущие звуки, но никто не придал этому значения — такие огромные металлические конструкции постоянно скрипят и гудят. Телескоп продолжал работать как обычно и вечером 15 ноября исправно фиксировал новые наблюдения для масштабного исследования неба. На следующий день телескоп должен был пройти плановое техническое обслуживание и замену приемников, чтобы поменять длины волн радиоизлучений, которые он будет регистрировать. Для этого оператор и механик должны были подняться на саму тарелку.

О том, что случилось с 300-футовым телескопом «Грин-Бэнк» в ту ночь, рассказывается в книге «Зато было весело: первые сорок лет радиоастрономии в Грин-Бэнк» — сборнике научных статей и личных историй, повествующих о первых десятилетиях работы обсерватории. Грег Монк в тот вечер был дежурным оператором и единственным человеком, сидевшим в диспетчерской здания, расположенного прямо под огромным телескопом. Во время одного из стандартных сканирований он встал из-за пульта управления и направился по коридору на кухню за едой.

Как он позже рассказывал в книге «Зато было весело», раздался громкий треск, затем «низкий гул, как будто реактивный самолет пролетел над головой, а затем грохот», и потом что-то пробило потолок[8]. Потолочная плитка и светильники рухнули на пол, свет в здании погас, и он увидел облако пыли, наполнившее коридор.

Вернувшись к пульту управления телескопом, Грег нажал кнопку аварийной остановки, выбежал из здания и запрыгнул в свой пикап, чтобы ехать за помощью. Когда машина объезжала парковку, фары осветили какие-то обломки, лежащие на земле, но Грегу было некогда с ними разбираться — он спешил к 140-футовому радиотелескопу меньшего размера, расположенному выше по дороге в том же комплексе обсерватории, где, как он знал, были другие сотрудники. По дороге он услышал звон и понял, что заднее стекло его машины разбилось. Позже на заднем сиденье автомобиля увидели огромный болт, «окрашенный так же, как 300-футовый телескоп»[9].

На обратном пути, когда к Грегу присоединились контролер 140-футового телескопа Джордж Липтак и оператор Гарольд Крист, фары автомобиля осветили весь масштаб разрушений. Весь телескоп — и тарелка, и опорная конструкция, вообще все — лежал на земле беспорядочной кучей. Джорджу Липтаку это показалось похожим на «развалившийся гнилой гриб»[10], а Гарольду Кристу напомнило «перевернувшийся большой пароход»[11]. Рон Маддалена, штатный астроном, вскоре прибывший на место крушения телескопа, сказал: «Я не знал, что сталь может так гнуться: это больше походило на карамель, чем на сталь»[12].

300-футовый телескоп «Грин-Бэнк» до и после разрушения (© Richard Porcas, NRAO/AUI/NSF)

Слух о произошедшем быстро распространялся среди сотрудников обсерватории, и встречали его по предсказуемой схеме. Сначала с недоверием переспрашивали: «Как это — упал? Телескопы просто так не падают». Затем, уже с некоторой тревогой, они отправлялись на место и там, при виде останков телескопа, поверив наконец своим глазам, испытывали потрясение, которое постепенно переходило в печаль. С первого же взгляда на место происшествия было ясно, что телескоп восстановлению не подлежит. Тем не менее сотрудники в ту ночь старались защитить электронное оборудование (в крыше зияли дыры, а прогноз обещал дождь) и удивлялись, что обошлось без более серьезных последствий. Огромные балки в некоторых местах пробили здание насквозь, но, к счастью, никто не пострадал.

На следующий день, мысленно отметив по пути, что телескопа нет на месте, Пит Честнат прибыл в обсерваторию в восемь утра и обнаружил кучу белых обломков. Он узнал о гибели телескопа, на котором работал, примерно тогда же, когда весь остальной мир. Известие о происшествии быстро распространилось и в конце концов попало в общенациональные новости. В книге «Зато было весело» Пит объяснил, что в то время он готовился купить дом и буквально за день до этого ездил в банк, чтобы подать заявку на кредит. Он стоял рядом со своими ошеломленными коллегами и глядел на обломки вплоть до девяти утра, времени открытия банка, а затем поехал к зданию обсерватории, где был телефон. «Подождите пока с кредитом, — сказал он банку. — Я, кажется, остался без работы»[13].

По результатам тщательного расследования, проверки планов строительства, инспекций по безопасности, а также данных с самого телескопа, которые фиксировались вплоть до падения тарелки и даже во время него, был составлен отчет на 112 страницах. В конечном счете выяснилось, что катастрофическое разрушение конструкции было вызвано усталостью металла пластины, которая была критическим элементом основной несущей фермы телескопа. Расследование пришло к выводу, что в аварии не было ничьей вины: стандартные процедуры технического обслуживания и эксплуатации выполнялись надлежащим образом, и ранее не наблюдалось проблем, которые могли бы указать на грядущее разрушение. Не было и особых оснований полагать, что другие радиотелескопы подвергаются аналогичному риску.

К всеобщему разочарованию оказалось, что телескоп просто сам упал.

Обвал 300-футового телескопа — это, безусловно, самый впечатляющий пример того, что телескоп может вот так просто взять и упасть. Хотя никто не пострадал, это событие доказало одновременно и то, какое массивное и сложное оборудование мы можем создавать и эксплуатировать, и то, как легко все может разрушиться.

Телескопы — это вершина инженерной мысли в области оптики. Эти научные приборы размером с дом построены так, чтобы выдерживать буйство стихий в горах и одновременно иметь возможность совершать невероятно точные движения, идеально приспосабливаясь к движению нашей планеты.

Их зеркала или тарелки должны быть идеально выверены математически, чтобы фокусировать собираемый свет с микроскопической допустимой погрешностью. Эта необходимость предельной точности диктуется законами физики: чтобы телескоп правильно отражал и фокусировал свет, его форма должна быть рассчитана с точностью до 5 % длины волны света, который он фокусирует. Для оптических телескопов это означает точность до 20 нанометров, что в тысячи раз меньше толщины человеческого волоса. В этом масштабе даже, казалось бы, незначительная ошибка в кривизне зеркала способна исказить наши замечательные данные. Космический телескоп «Хаббл», как известно, был запущен с расфокусированным зеркалом, из-за чего потребовалось отправить к нему отдельную экспедицию, чтобы установить корректирующую оптику прямо на орбите, не спуская телескоп на Землю. Причина оказалась в том, что его 2,4-метровое основное зеркало имело сферическую аберрацию в 2,2 микрометра.

Удивительно, но именно зеркала обычно оказываются слабым местом телескопов. И совсем не по той причине, как вы могли бы подумать, — не потому, что это гигантские куски хрупкого стекла. Да, это стекло, но большинство зеркал телескопов сделаны из тонн толстого боросиликатного стекла — прочного, небьющегося материала, из которого раньше изготавливали жаропрочные формы для запекания. Хотя, строго говоря, разбить их все-таки можно. Джей Элиас — один из немногих неудачников, кто узнал об этом не понаслышке. Однажды днем он завтракал в обсерватории Маунт-Уилсон с двумя другими астрономами, Джорджем Престоном и Аннейлой Сарджент, и Джордж спросил, как у всех прошла предыдущая ночь. Джей, который вел наблюдение в относительно небольшой 24-дюймовый телескоп, ответил: «Ну… были кое-какие трудности»[14]. На него нажали, и он объяснил, что вторичное зеркало выпало из телескопа из-за неправильно затянутой опорной пластины. Встревоженные соседи по столу спросили, не разбилось ли зеркало.

Он на мгновение задумался и сказал: «Ну немного разбилось»[15].

Мое приключение с зеркалом, которое могло выпасть из телескопа «Субару», может послужить еще одной иллюстрацией этой проблемы. В тот вечер мне повезло — дневная смена была права и сообщение об ошибке телескопа оказалось ложной тревогой, так что все, что мне нужно было сделать, чтобы устранить проблему, — это просто «выключить его и снова включить». А если бы действительно отказали опоры 180-килограммового вторичного зеркала и оно рухнуло бы с двадцатиметровой высоты, стекло наверняка разбилось бы. Вероятно, еще бы и оставило серьезную вмятину в бетонном полу.

Однако самая большая проблема с зеркалами — это повреждение поверхности, так тщательно обработанной и отполированной, и поэтому астрономы всячески оберегают телескопы от снега, дождя, песка и ветра. Но даже при самом осторожном обращении современные зеркала телескопов все равно приходится периодически снимать, чтобы очистить, вымыть, отполировать и реалюминизировать — сделать новое тонкое покрытие из алюминия или серебра с целью восстановить первозданную поверхность и устранить последствия нормального износа. В одних обсерваториях есть оборудование для реалюминизации на месте, другие ненадолго закрываются каждые несколько лет, когда отправляют свои зеркала на чистку и восстановление. Тем не менее независимо от того, перемещают ли зеркало на десять метров или сотню километров, всегда страшно его вытаскивать из телескопа, надеясь, что огромное стекло не упадет.

Погода — главный, но не единственный виновник повреждения зеркал. Однажды вечером в камере, установленной в главном фокусе телескопа «Субару», произошла утечка, и ярко-оранжевая охлаждающая жидкость, используемая в камере (смесь воды и этиленгликоля, как в автомобильном антифризе), попала на нижние части телескопа, включая несколько других камер и основное зеркало. Цветные брызги на чистом зеркале выглядели жутковато, но, к счастью, утечка была локализована внутри купола, а жидкость не вызвала коррозии. Астрономам на другом телескопе повезло меньше, когда из внутренней трубки, используемой для балансировки и поддержки вторичного зеркала, вытекла ртуть. Сначала на ковре в куполе нашли каплю ртути; за этим последовали тщательная очистка и расследование (вкупе с обязательной инспекцией из Федерального управления по охране труда). Но самый неприятный сюрприз обнаружился, когда присмотрелись к зеркалу. Ртуть с алюминием не ладят, так что капли ртути, попавшие на зеркало, растворили большие участки алюминиевого покрытия.

Как любое оборудование с движущимися частями, телескопы обнаруживают удивительную способность к саморазрушению. Злополучная пластина, из-за которой обрушился радиотелескоп «Грин-Бэнк», — самый драматичный, но далеко не единственный пример. Наиболее распространенные поломки хотя и не наносят долговременного ущерба, но все равно могут нарушить процесс наблюдения. Во время одного из моих первых сеансов в Серро-Тололо у камеры сломался затвор и пришлось везти замену из Ла-Серены, расположенной в двух часах езды от нас. Я помню, как мы с коллегой все это время простояли у купола Серро-Тололо, любуясь великолепным небом и при этом поглядывая одним глазом на дорогу внизу, где одинокая пара фар медленно приближалась к нам со стороны Ла-Серены, везя долгожданный затвор.

Подвижные купола также уязвимы: наблюдение могут сорвать любые неполадки, мешающие им открываться, закрываться или поворачиваться. Как и при непогоде, большинство наблюдателей предпочтут не рисковать, а сидеть и ждать в надежде, что хотя бы часть их драгоценного времени удастся спасти благодаря какой-нибудь творческой находке ремонтников, но не всегда проблема решается за пару часов.

Майк Браун вспоминает вечер, когда он с коллегами готовился вести наблюдение на телескопе «Кек» в обсерватории Мауна-Кеа. Там астрономы работают удаленно, из диспетчерской, которая расположена ближе к уровню моря в Ваймеа, недалеко от северной оконечности Большого острова Гавайи, и общаются с телескопом и оператором на Мауна-Кеа по видеосвязи. Вечером накануне своего сеанса, последнего в долгой серии наблюдений, Майк заглянул в диспетчерскую поздороваться — и в этот момент по видеосвязи раздался оглушительный грохот.

Как оказалось, произошла серьезная поломка створки купола — та рухнула на землю, вырвав часть проводов и электронной начинки. Телескоп, к счастью, не пострадал, но дневная смена, оправившись от потрясения, кинулась чинить купол. Было очевидно, что это серьезная механическая неисправность, и Майку сообщили, что они с коллегами не смогут провести сеанс наблюдений. Более того, купол до сих пор не удавалось закрыть, а поскольку все сотрудники занялись ремонтом створки, некому было даже настроить телескоп.

Майк и его коллеги, измученные длительной серией наблюдений, горели желанием отправиться домой, так что охотно смирились с новостью — пусть она и означала, что тщательно продуманные планы наблюдений пошли насмарку. Они поменяли авиабилеты, за час доехали по западному побережью острова в город Кона, вернули машину в прокат в аэропорту, а затем решили воспользоваться случаем и скоротать время до вылета в любимой пиццерии и пивной. Обычно там отмечали окончание наблюдений; астрономы едины во мнении, что пить перед тем, как сесть за телескоп, — крайне плохая идея.

Несколько часов спустя, утопив в пиве свои печали, группа приехала на такси обратно в аэропорт и отправилась регистрироваться на рейс, но Майку вдруг пришло сообщение от команды обслуживания телескопа «Кек». Там пришли к выводу, что с починкой купола до темноты не управиться, поэтому взяли и подготовили телескоп к наблюдениям — так что Майку и его команде предлагалось вернуться и продолжить работу… той же ночью. Ошеломленная группа, понимая, что никак нельзя пропустить ночь у телескопа «Кек», вызвала другое такси, по пути назад в Ваймеа благополучно протрезвела и остаток ночи провела за наблюдениями с немалым успехом.

Тем не менее иногда неисправность может решительно положить конец процессу наблюдения. Один астроном, работавший у четырехметрового телескопа Серро-Тололо, к своему удивлению, заметил, что видимость ухудшается. Воздух над телескопом медленно, но верно начал дрожать и колебаться, что сказывалось на качестве изображений. Поначалу астроном не мог понять, почему так происходит — ночь была ясная, да и при изменении условий видимость обычно не падала так резко и заметно. Складывалось впечатление, будто свежий и холодный ночной воздух вдруг сменился маревом над раскаленным шоссе или другим источником тепла.

Когда он спустился вниз и выглянул наружу, посмотреть, что же там такое происходит, то быстро обнаружил источник проблемы: стены телескопа были в огне.

В одном из приборов телескопа произошла утечка, гликоль просочился сквозь стены, а искра во внутренней проводке воспламенила горючую жидкость — и сами стены. Наблюдатель довольно резво схватил огнетушитель и потушил пожар. Его коллеги подозревали, что, не вмешайся руководство обсерватории, он, скорее всего, просто вернулся бы наверх и продолжил наблюдения; в конце концов, он же устранил проблему с видимостью.

Иногда астрономия вдохновляет своих адептов на создание поистине творческих решений, когда нужно, чтобы все снова заработало.

Бывает, что решить техническую проблему или починить неисправное оборудование удается в буквальном смысле подручными средствами. Предприимчивым наблюдателям приходилось мастерить оптические светоделители из пищевой пленки от бутерброда из ночного ланча и регулируемые детали спектрографа из пары бритвенных лезвий. А иногда случалось подвешивать лестницы, грузы или самих себя к задней части крепления телескопа, чтобы служить дополнительным балластом и помогать его поворачивать.

Как ни странно, иногда проблемой становится то, что телескоп слишком велик для выбранной задачи, и тут тоже находятся импровизированные решения.

У телескопа с большим зеркалом есть два основных преимущества: большая площадь для сбора света и возможность получать более четкое изображение. Способность собирать свет обычно крайне полезна астроному, ведь чем больше зеркало, тем более тусклые и удаленные объекты позволяет оно разглядеть. Но изредка именно это становится проблемой. Нетрудно представить, что будет, если мы попытаемся использовать огромное восьмиметровое зеркало, чтобы сфотографировать очень яркий объект. Получится то же, что снимет камера вашего телефона, направленная прямо на полуденное солнце: чрезмерно насыщенное изображение, на котором не видны детали. Кстати, некоторые ПЗС-матрицы, используемые в астрономии, настолько чувствительны, что подобный снимок способен оставить след на их чипах — как остаточное изображение в глазах после того, как вы посмотрите на яркий свет.

Это означает, что астрономам (как, например, автору и ее научному руководителю, изучающим яркие звезды Млечного Пути) иногда требуются от большого телескопа только резкость изображения или высококачественные приборы, но не вся мощность его огромного зеркала. В подобных случаях можно, например, сделать отверстие в большом круглом куске пенопласта и приклеить его перед зеркалом, тем самым искусственно уменьшая рабочий размер телескопа, чтобы можно было наблюдать яркие звезды без излишней интенсивности изображения. Поскольку нигде не прописана техника безопасности для карабкания на телескоп, приходится импровизировать, вспомнив игровые площадки из детства и по возможности соорудив самодельную страховку. Я надолго запомнила, как лезла по опорной конструкции одного телескопа босиком (для лучшего сцепления с гладкой поверхностью), вооружившись большим куском пенопласта и клейкой лентой, высматривала, куда его лучше приклеить, чтобы избежать слишком близкого контакта с самим зеркалом, и гадала, сколько неприятностей у нас будет, если мы где-нибудь напортачим. К счастью, эксперимент прошел без сучка и задоринки.

Бывает и так, что ничего нельзя поделать и астроном вынужден обходиться тем, что есть. В таких случаях опыт и квалификация наблюдателя дают ему немалое преимущество. Вера Рубин однажды ночью работала на Китт-Пик, как вдруг телескоп остановился из-за неисправности. Наблюдать и собирать данные по-прежнему было можно, но его нельзя было повернуть. Вместо того чтобы прекратить работу, как сделали бы многие наблюдатели, Вера быстро пересмотрела свои планы, составила новый список целевых объектов — из тех, что будут проходить у нее над головой, и остаток ночи успешно вела наблюдение.

Однако на каждого умника, отыскавшего блестящее решение проблемы со сломанным телескопом, приходится по меньшей мере столько же случаев, когда человек сам был причиной неисправности.

Если вдуматься, то случайные ошибки в обсерваториях не должны удивлять. Усталые люди, запертые в глуши, работают с невероятно сложным и чувствительным оборудованием. Под утро, когда голова уже плохо работает от недосыпа или кислородного голодания, легко преисполниться решимости в духе «Плевать на мины, полный вперед!», чтобы наскоком справиться с проблемой и получить желаемые данные. Даже самые осмотрительные и опытные астрономы не всегда принимают верные решения и правильно обращаются с телескопом. Практически любой наблюдатель хотя бы однажды в отчаянии крикнул: «Господи, я сломал телескоп!» — и некоторые имели на то полное основание. Такие случаи — и страх перед такими случаями — способны буквально парализовать новичков у телескопа.

В свою самую первую ночь наблюдений я сидела в диспетчерской на Китт-Пик с Филом Мэсси, одновременно умирая от желания поработать с телескопом и боясь что-нибудь испортить. Пока мы работали, Фил рассказал мне историю об одном из своих наблюдений в Серро-Тололо в Чили. ПЗС-камеры тогда только появились, и процесс наблюдения в 36-дюймовый телескоп пришлось прервать из-за неисправности ПЗС-матрицы. В тот же вечер возникла проблема с большим 4-метровым телескопом, поэтому вспомогательную команду сначала отправили туда, оставив ремонт 36-дюймового на потом. Видя, что ПЗС-камера отказывается работать, и зная, что там какая-то проблема с электроникой, Фил заметил два провода, свисающие с прибора, один со штекером, а другой с разъемом, и подумал: почему бы их не соединить?

К сожалению, вместо того чтобы устранить проблему, это привело к замыканию ПЗС-матрицы. Детектор телескопа сгорел, мгновенно превратив ультрасовременную систему визуализации в очень дорогое пресс-папье. Фил был в ужасе.

У этой истории было продолжение. На следующий вечер, когда Фил сидел, любуясь заходящим солнцем и размышляя о раннем закате собственной карьеры, один из членов команды телескопа подошел к нему и ни с того ни с сего начал рассказывать о том, как однажды вечером работал в лаборатории над передающей трубкой стоимостью 50 000 долларов. На мгновение он отвернулся, трубка скатилась со стола на пол и разбилась. Фил слушал и кивал, благодарный за этот жест доброты и сочувствия, замаскированный под байку о неприятном происшествии. Причем рассказчик явно по-прежнему считался ценным сотрудником обсерватории. У Фила тоже сложилась долгая и выдающаяся карьера, и в мою первую ночь на Китт-Пик он рассказал мне эту историю, движимый теми же добрыми чувствами. Начинающий наблюдатель часто приходит в ужас от одной только мысли о том, что он не туда нажмет в диспетчерской и сломает какую-нибудь огромную и незаменимую часть телескопа. Хотя никого не радуют подобные происшествия (история с сгоревшей ПЗС-матрицей попала к боссу Фила, и тот снял с него всю стружку после возвращения из обсерватории), обмен такими историями, похоже, служит одновременно уроком и утешением, особенно для нервных молодых ученых: будьте осторожны и осмотрительны, но имейте в виду, что такие вещи могут случиться когда угодно и с кем угодно.

Когда я брала интервью у своих коллег-астрономов для этой книги, всегда спрашивала, есть ли у них какие-нибудь любимые байки про наблюдения, пусть даже они слышали их из вторых, третьих или пятых рук. Я объясняла, что мне не нужны подробности или свидетельства очевидцев; меня интересовали истории, вошедшие в профессиональный фольклор астрономов, байки, которые оказались настолько великолепными, что за множество изложений и пересказов обрели собственную жизнь.

Чаще всего в ответ мне говорили: «А вы слышали про телескоп, в который стреляли?»

Историю о расстрелянном телескопе рассказывают и пересказывают вот уже полвека с момента реального происшествия, и она, как полагается подобным сюжетам, обросла огромным количеством подробностей и приукрашенных деталей. Тем не менее несколько фактов в ее основе общепризнаны и легко подтверждаются.

Инцидент произошел в Техасе (хотя любой техасец, который слышит эту историю, сразу уточняет, что на самом деле стрелявший был не из Техаса, а недавно переехал из Огайо) 5 февраля 1970 года. Жертвой стал 107-дюймовый телескоп, установленный годом раньше в обсерватории Макдональд, расположенной в отдаленном уголке западного Техаса. Основным пунктом разногласий в пересказах является время происшествия — днем стреляли или ночью, но записи об инциденте подтверждают, что это произошло в ночь наблюдений, незадолго до полуночи.

Личность стрелка также меняется от версии к версии. Одни говорят, это был сумасшедший астроном, другие — обиженный аспирант, а в одном особенно захватывающем варианте истории — отвергнутый любовник, жаждавший отомстить за измену. На самом деле стрелявший был недавно нанятым сотрудником обсерватории; его руководство отметило, что в тот вечер он был нетрезв и переживал нервный срыв. Какова бы ни была причина, конечный результат был очевиден: он помешался на идее уничтожить 107-дюймовое основное зеркало, вошел в помещение и направил пистолет на оператора, требуя, чтобы тот опустил телескоп, пока зеркало не окажется в пределах видимости. Затем он семь раз выстрелил прямо в основное зеркало. Однако 107-дюймовое зеркало состояло почти из четырех тонн плавленого силикатного стекла толщиной больше 30 сантиметров. Пули не разбили стекло, а просто влетели в него и застряли, как дротики в мишени, проделав аккуратные маленькие входные отверстия.

Обескураженный таким результатом, злоумышленник отшвырнул пистолет и набросился на зеркало с молотком. К счастью, тут его успели схватить и вызвали шерифа. Но на этом дело не закончилось. По прибытии шериф заглянул в телескоп, чтобы оценить ущерб, и с ужасом сообщил, что зеркало разбито: прямо посередине гигантская дыра! Но повода для паники не было — оказалось, что за дыру шериф принял отверстие, какие обычно вырезают в первичных зеркалах, чтобы свет от вторичного зеркала отражался обратно в фокус Кассегрена. (Лично мне всегда было интересно, что же, по мнению шерифа, могло образовать такую огромную и идеально круглую дыру, стрелок ведь был вооружен 9-миллиметровым пистолетом, а не базукой.) Однако слух о техасском телескопе, уничтоженном в перестрелке, распространился так широко, что попал в национальные вечерние новости. Телеведущий Уолтер Кронкайт с печальным видом сообщал о катастрофических повреждениях, причем сообщение сопровождалось фотографией другого телескопа, показанной вверх ногами.

Столкнувшись с паникой в астрономическом сообществе, которое считало, что прекрасный новый телескоп «расстрелян», директор обсерватории Харлан Дж. Смит срочно опубликовал сообщение, в котором кратко описал инцидент и подчеркнул, что телескоп в полном порядке: «Нанесенный зеркалу ущерб от пуль и нескольких ударов молотком незначителен. Повреждения ограничены небольшими кратерами радиусом от 3 до 5 см, которые снижают эффективность сбора света примерно на 1 %… На следующую ночь телескоп возобновил свою программу наблюдений, полученные фотографии — одни из лучших за весь первый год использования аппарата»[16].

Как шутили астрономы, конечным результатом всей этой катавасии стало то, что 107-дюймовый фактически превратился в 106-дюймовый. По сей день отверстия от пуль все еще видны в зеркале телескопа.

Тем не менее обсерватория — опасное место, даже если вас не держат под дулом пистолета. У большинства обсерваторий целый набор факторов риска: опасные дороги, большая высота, недоступность медицинской помощи (до ближайшей больницы обычно несколько часов езды), а также тяжелое подвижное оборудование и усталые слабые люди.

Высота сама по себе опасна: в тысячах километров над уровнем моря организм страдает от влияния разреженного воздуха. Головные боли, головокружение, усталость и помутнение сознания — неприятные симптомы, мешающие многим астрономам в процессе сложных научных исследований. Не один наблюдатель озадаченно смотрел на физические формулы, которые знал вдоль и поперек, или тщательно вел записи во время высокогорных наблюдений, а потом, перечитывая их на уровне моря, обнаруживал в них тарабарщину.

Телескоп «Субару» на Мауна-Кеа расположен на высоте более 4200 метров. Мне повезло, и я во время наблюдений там никогда серьезно не страдала из-за перепада высоты, но мы с коллегами развлекались с датчиком насыщения крови кислородом: несколько раз за ночь прикрепляли его на палец и смотрели, как уровень кислорода в крови медленно снижается. (Тот факт, что мы находили это забавным, говорит о том, что мы, скорее всего, испытывали легкую эйфорию, которая возникает при умеренном недостатке кислорода.) В Мауна-Кеа, одной из самых высокогорных обсерваторий в мире, особенно тщательно следят за безопасностью наблюдателей: общежития обсерватории находятся на достаточно комфортной высоте, около 2700 метров над уровнем моря, на которой сон не нарушается, и все вновь прибывающие должны провести там целую ночь для акклиматизации, прежде чем отправиться на работу к телескопам. В большинстве куполов хранятся кислородные баллоны и дыхательные маски на случай, если кто-то начнет страдать от серьезных побочных эффектов. По иронии судьбы недостаток кислорода может даже повлиять на остроту зрения, мешая разглядеть небольшие или тусклые объекты, такие как звезды в ослепительном небе над горами. Несколько человек рассказали мне об интересном, но явно нецелевом использовании кислородных баллонов: выходишь на улицу, смотришь на ночное небо, которое мозгу, страдающему от кислородного голодания, кажется тусклым, а затем делаешь глоток кислорода и наблюдаешь, как прямо-таки расцветают звезды.

Также стоит помнить, что от обсерватории обычно несколько часов езды до ближайшего медицинского учреждения, и если вдруг случится что-то серьезное, то пострадавшего остается только срочно вернуть в цивилизацию. Актер Алан Алда однажды посетил обсерваторию Лас-Кампанас в Чили, чтобы увидеть ее в действии и взять интервью у тамошних астрономов для своей телепрограммы «Новые горизонты американской науки». Там у него произошла мучительно болезненная странгуляция кишечника, потребовавшая хирургического вмешательства, и его пришлось срочно везти на машине скорой помощи из отдаленной обсерватории в больницу в Ла-Серене. Эту историю он рассказывает в своей книге «Никогда не делайте чучело своей собаки и другие полезные советы».

Чилийские обсерватории в пустыне Атакама удивительно хорошо оборудованы для оказания неотложной медицинской помощи отчасти потому, что на севере Чили людям не привыкать к физически опасным работам, которые ведутся в местах еще более труднодоступных, чем горные вершины. Например, печально известная шахта Сан-Хосе, где в 2010 году тридцать три шахтера пробыли под завалами шестьдесят девять дней, также находится в регионе Атакама. По чилийскому законодательству, при работе в таких отдаленных местах обязательно должен присутствовать медицинский работник на случай чрезвычайных ситуаций.

Один астроном вспоминал, как его коллега во время наблюдений в куполе Серро-Тололо так увлекся, что снял мешавшую ему страховочную цепь, упал с платформы и приземлился плашмя на спину на бетонный пол. Обеспокоенные коллеги повели его к доктору — старичку, который, не поднимаясь со своей табуретки и не вынимая папиросы изо рта, велел астроному походить перед ним туда-сюда. После этого врач — совершенно справедливо — объявил, что с пациентом все в порядке, и объяснил: он проработал в шахтах сорок лет и повидал столько падений, что по походке может определить, сильно ли пострадал человек.

Падения сами по себе — распространенная опасность в работе астронома и имеют богатую историю, начиная с эпохи, когда нормой было карабкаться по лестницам в клетку главного фокуса или на высокую платформу. Изрядное количество переломанных ног и спин пришлось на астрономов, ходивших в темноте по платформам Кассегрена или внутренним дорожкам купола. Но почти в каждой из баек о таких случаях есть трогательное упоминание о том, как пострадавший астроном с медицинской каталки скорбно дает указания коллеге-наблюдателю: «Закончите съемку! Потом переходите к следующему объекту!» — он корчится от боли, но не желает терять ни минуты телескопного времени.

Темнота в куполе также осложняет дело: астрономы получали ушибы, серьезные сотрясения мозга и даже теряли сознание, взволнованно вбежав из теплой комнаты в непроглядно темный купол и врезавшись головой в противовес телескопа или бетонную опору. Низкие температуры также были причиной проблем в эпоху ручного наведения телескопов и работы в куполах. Не один астроном, прижав глаз к окуляру, обнаруживал после длительной съемки, что слезы и нежная кожа вокруг глаза примерзли прямо к металлу. Одному наблюдателю удалось отвинтить окуляр и прямо с ним на лице уйти в соседнюю теплую комнату, где он дождался, пока окуляр отмерзнет, чтобы установить его на место и вернуться к наблюдению.

Наслушавшись подобных историй, которые часто рассказывают с усмешкой даже сами незадачливые наблюдатели, вспоминающие о полученных по собственной вине травмах, хочется воспринимать их как забавные фарсы. Нетрудно представить себе, как ученые, сонно моргая от недосыпа и хохоча от эйфории, вызванной кислородным голоданием, кругами носятся по куполу и бьются головой о выступающие части оборудования, будто герои старых немых комедий. Однако на самом деле все гораздо серьезнее.

Случайная травма может показаться единичным инцидентом, но в действительности каждая из них является напоминанием о том, насколько уязвимы бывают наблюдатели. Несмотря на то что давно разработаны протоколы и системы безопасности для защиты людей, факт остается фактом: астрономы, выполняя свой профессиональный долг ради интересов науки, работают в темноте внутри огромных движущихся зданий с тяжелым оборудованием, которое требует, чтобы профессионально подготовленные люди управляли им с особой осторожностью.

Эта отрезвляющая реальность ощущается особенно остро в истории Марка Ааронсона.

Марк Ааронсон, астроном из Аризонского университета, изучал одну из самых давних и захватывающих задач в астрономии: значение постоянной Хаббла. Первоначально предложенная самим Эдвином Хабблом в 1929 году, эта константа представляет собой число (коэффициент, связывающий расстояние со скоростью), введенное в обманчиво простое уравнение, предназначенное для точного описания расширения Вселенной. Однако измерение самого числа невероятно сложно и требует как можно точнее определить расстояние до галактик, удаленных от нас на миллиарды световых лет. В результате точное значение постоянной Хаббла (которое колебалось от 50 до 100 на протяжении многих лет и в настоящее время остановилось где-то между 65 и 75 — смотря у кого спрашивать) было источником весьма ожесточенных споров среди астрономов на протяжении почти столетия.

К 1980-м годам Марк был одним из выдающихся молодых умов, работающих на переднем крае этой области науки, постоянным участником конференций, где обсуждались новые исследования, связанные с постоянной Хаббла. Он также был чрезвычайно опытным и увлеченным наблюдателем и имел большой опыт работы с телескопами, начиная со студенческих лет в Калифорнийском технологическом институте. К тридцати шести годам он уже получил несколько престижных научных наград, в том числе премию Джорджа Ван Бисбрука в Аризоне, премию Барта Бока в Гарварде и премию Ньютона Лейси Пирса, присуждаемую Американским астрономическим обществом за выдающиеся достижения в наблюдательной астрономии.

В ночь на 30 апреля 1987 года Марк со своим студентом вел наблюдение на четырехметровом телескопе Китт-Пик в рамках текущей работы по определению расстояний до других галактик и уточнению постоянной Хаббла. Ранним вечером он попросил повернуть телескоп и купол так, чтобы они указывали на новую галактику, а затем поспешил на мостки купола, чтобы определить состояние неба.

Как и в большинстве обсерваторий, телескоп находился в высоком цилиндрическом здании с куполом наверху. При перемещении между объектами весь купол поворачивался вместе с телескопом внутри, чтобы открытая часть совпадала с сектором обзора телескопа. Мостки на телескопе располагались чуть ниже поворотной части купола, а на уровне коленей в стенке купола был дверной проем, позволявший перейти с мостков во внутреннюю часть купола. Некоторые части гигантской створки купола располагались настолько низко, что могли задеть эту дверь. Поэтому там установили систему блокировки, предотвращавшую открытие двери во время работы двигателей для поворота купола. Но никто не учел одну особенность: при выключении двигателей купол останавливался не сразу. Имея вес более 500 тонн и двигаясь со скоростью около 0,3 метра в секунду, он успевал бесшумно пройти накатом еще метр-два, прежде чем остановиться.

В тот вечер Марк и его студент подошли к двери между мостками и куполом. Как только двигатели выключились, Марк открыл дверь, не подозревая, что купол еще движется, и в тот момент, когда он шагнул вперед, выступающая часть створки купола ударила в дверь и захлопнула ее. Марк погиб мгновенно.

Смерть Марка потрясла все астрономическое сообщество. Это был ужасный несчастный случай, наука потеряла большого ученого, талантливого астронома на пике его карьеры. Научная конференция «Крупномасштабная структура Вселенной», состоявшаяся два месяца спустя, была посвящена его памяти. В одном из итоговых документов конференции, в котором обобщалась работа Марка и его последние исследования (это была лишь одна из ряда публикаций, где он был посмертно указан как ведущий автор), его коллега Эд Ольшевски написал: «Нам нужно больше таких ученых, как Марк Ааронсон, с множеством идей и энергией, чтобы воплотить их в жизнь»[17].

Теперь злосчастный четырехметровый телескоп оснащен тройной системой блокировки, установленной после полной проверки безопасности всех телескопов обсерватории. Многие другие обсерватории после этого несчастного случая также пересмотрели свои процедуры и системы безопасности. Аризонский университет ежегодно присуждает престижную премию «Лекция Марка Ааронсона» ученому, «проделавшему большую работу в области наблюдательной астрономии, которая привела к значительному углублению нашего понимания Вселенной»[18].

— Вы не подскажете, где наблюдатель?

Я оторвала взгляд от экрана компьютера, сбитая с толку вопросом и не уверенная в том, что он обращен ко мне. Правда, поскольку я была единственным человеком в помещении (комнате дистанционного наблюдения в Ваймеа, созданной для астрономов, работающих на телескопах «Кек» на Мауна-Кеа), скорее всего, только что вошедший мужчина именно ко мне и обращался. Но наблюдателем была как раз я. Я собирала данные для своей докторской диссертации и в этот вечер воевала с рассеянными облаками, своенравным инфракрасным спектрографом и списком объектов, который пришлось импровизированно перетасовать.

Моими объектами были галактики, в которых имелись таинственные умирающие звезды, испускающие гамма-лучи, но этой ночью они были особенно далеко — настолько далеко, что расширение Вселенной уносило их от меня со скоростью, близкой к скорости света. На такой сумасшедшей скорости сам свет, излучаемый этими галактиками, искажался благодаря релятивистскому эффекту и вызывал явление, известное как красное смещение, электромагнитный собрат эффекта Доплера. Эффект Доплера всем хорошо знаком: если автомобиль сигналит, приближаясь к вам, высота звука клаксона становится все выше и выше, но, как только автомобиль проносится мимо, кажется, что высота звука падает, становясь все ниже и ниже по мере того, как автомобиль удаляется. Эффект возникает из-за того, что звуковые волны сжимаются или растягиваются относительно вас как слушателя. Когда автомобиль приближается к вам, звуковые волны сжимаются и становятся немного короче, когда достигают вашего уха, поэтому звук получается выше, а когда автомобиль удаляется — наоборот, растягиваются и звучат ниже.

То же самое происходило с моими галактиками, удалявшимися на скорости света. Если у звука более короткие волны звучат выше, а более длинные — ниже, то у электромагнитных волн (света) более короткие волны выглядят более голубыми, а более длинные — более красными. Эти галактики так быстро удалялись от нас вместе с неумолимо расширяющейся Вселенной, что сам излучаемый ими свет растягивался. Этот свет был бы видим невооруженным глазом, если бы я могла попасть в его родную галактику, но по пути к Земле он так сильно растягивался, что достигал нашей планеты в виде инфракрасного света, длина волны которого слишком велика для человеческого глаза и который может быть обнаружен только телескопами со специальным оборудованием для наблюдения инфракрасного излучения.

Вот какие данные я надеялась получить, хотя по опыту знала, что инфракрасный спектрограф, который я использовала, может заартачиться. А появление облаков означало, что я и так уже потеряла немалую часть ночи, просматривая весь свой список галактик, и теперь я пыталась как-то организовать оставшиеся часы. Выбрать ли самые яркие и легкие объекты или отдать предпочтение более тусклым, далеким, но более интересным галактикам? Чтобы ответить на этот вопрос, мне нужно было просчитать, когда каждая галактика будет находиться в оптимальном месте на небе для наблюдений, решить, какие галактики можно было бы отложить до следующей ночи наблюдений, через месяц, и просмотреть поступающие данные, чтобы убедиться, что прибор работает правильно.

Так что да, я была наблюдателем. И очень занятым наблюдателем. И то и другое было просто-таки самоочевидно.

— Я наблюдатель. А что?

Я была слишком занята, чтобы полностью выключить «грубоватого жителя Новой Англии», но я, по крайней мере, подняла взгляд и улыбнулась. Незнакомец средних лет, похоже, был астрономом: об этом говорили рюкзак для ноутбука, футболка с названием другой обсерватории и холщовая сумка с ночным ланчем. Может быть, он впервые работал на «Кеках» или, наоборот, был опытным наблюдателем и хотел поздороваться с коллегой, а возможно, у него был вопрос о телескопе, обсерватории или погоде, на который лучше всего мог бы ответить наблюдатель, работающий в данный момент.

Мужчина сделал паузу.

— Нет, я имею в виду руководителя.

Вообще-то это тоже была я. Я проверила, сколько времени осталось до следующей съемки, и ввела пару команд, чтобы продолжить обработку моих данных.

— Что вы имеете в виду? — уточнила я. Я подумала, вдруг он ищет какого-то сотрудника обсерватории, например кого-то из вспомогательного персонала или ремонтной бригады.

— Чье сейчас телескопное время? — несколько нетерпеливо спросил он.

— Мое. Я Эмили. Я из университета…

— Нет, я имею в виду, с кем вы работаете? Кто ваш ОИ? В расписании какая-то незнакомая фамилия…

Ясно.

ОИ означало «ответственный исполнитель». В научных кругах это человек, который подает заявку на финансирование или на доступ к телескопу, и ему официально выделяются деньги или время. У ответственного исполнителя в обсерватории Кека предполагалось наличие определенного объема знаний и опыта, а также определенный стаж работы. Мой посетитель явно не думал, что я подхожу на эту роль.

И это было по меньшей мере странно. Я одна в комнате, сижу перед главным блоком компьютерных экранов в окружении карт неба, ноутбука и гигантской папки с полными досье по каждой галактике, которую я планировала включить в свою диссертацию. Когда мужчина вошел, я как раз говорила по видеосвязи с оператором телескопа и рассказывала ему, какие объекты планирую наблюдать следующими. Кем еще я могла быть, если не ответственным исполнителем?

Впрочем, я знала ответ на этот вопрос. Еще бы. Я была на четвертом, и последнем, курсе аспирантуры (то есть официально считалась достаточно опытной), и это в моем случае означало, что мне двадцать пять лет. Я тепло и удобно оделась для долгой ночи наблюдения: мешковатые фланелевые пижамные штаны, футболка с длинными рукавами с мультяшным пингвином и полосатая шерстяная шапочка. А из-под шапочки торчали косички. Дело в том, что я всю жизнь до этого носила короткую стрижку, но в аспирантуре поклялась, что не буду стричься, пока не получу докторскую степень, так что за четыре года волосы у меня наконец отросли настолько, что подруга научила меня заплетать косы. Рядом со мной лежал пакет крекеров-рыбок и кулек арахисовых конфет — моя любимая еда во время наблюдения. Я сидела в одном из гигантских офисных кресел, предназначенных для высоких людей, поджав под себя ноги. Я разулась, а носки у меня были ярко-желтого цвета со смайликами. Другими словами, я выглядела как девушка.

Совсем не как ОИ.

— Я и есть ОИ. Меня зовут Эмили Левеск. Я аспирантка Гавайского университета.

— А… — Он кивнул, поджав губы. — Я на завтрашнюю ночь. — Он сделал паузу.

Я ждала. Обычно в этот момент два астронома начинают болтать о своих исследованиях, о телескопе, о погоде…

— Я из Калифорнийского технологического. Мы изучаем… — Он замолчал. — В общем, не важно, я только хотел… Ладно, спрошу у кого-нибудь. — Он был на полпути к выходу из комнаты, но вдруг развернулся: — Как условия?

— Хорошо! Немного облачно, но туман со вчерашнего вечера рассеялся, так что мы были открыты всю ночь. Видимость довольно хорошая, завтра будет…

— Круто. Ну до встречи.

Я вернулась к работе — съемка закончилась, мы переместили телескоп, я перепроверила облака, и началась следующая съемка, пока я собирала новые данные, — но настойчивый маленький червячок сомнения шевелился у меня в глубине. Я вдруг задумалась — может, мне стоит обуться, сходить за джинсами или убрать косички. Выглядела ли я как профессионал? Может ли так одеваться ответственный исполнитель?

И был бы этот разговор таким же, если бы я была мужчиной?

В известной степени именно эта двусмысленность беспокоила меня больше всего. Редко бывает так, что перед женщиной загорается неоновый знак «ЭТО СЕКСИЗМ! ЭТОТ ЧЕЛОВЕК ПРЯМО СЕЙЧАС ВЕДЕТ СЕБЯ КАК СЕКСИСТ!». Я не сомневалась, что могу найти множество других объяснений тому, что сейчас произошло. Возможно, этот человек просто смутился или застеснялся — но ведь именно он завел разговор, и он явно хотел с кем-то побеседовать. Я выглядела молодо. Но я и была молода, двадцать пять лет — рановато для того, чтобы работать на одном из крупнейших телескопов в мире. Может быть, он из-за моего возраста решил, что я не могу быть ответственным исполнителем. Однако у нас в МТИ был молодой профессор, которого везде превозносили как супергения, и его возраст вроде бы никого не беспокоил. Возможно, дело было в футболке с мультяшным пингвином, которая говорила о несерьезности, хотя многие мужчины, которых я знала — кстати, в том числе профессора, — носили футболки с Супер Марио или черепашками-ниндзя, и это отнюдь не лишало их права быть ответственными исполнителями. Я сидела в кресле по-турецки, как маленький ребенок, что, должно быть, выглядело глупо. Но при моем росте метр пятьдесят шесть все кресла в комнате были слишком велики для меня, а я хотела устроиться поудобнее на десять часов наблюдений. Возможно, крекеры-рыбки в качестве перекуса действительно не говорят о зрелости. Может, у меня носки были слишком дурацкие? Будь я мужчиной, он бы тоже не поверил, что я ответственный исполнитель? И какое это имеет значение?

Меня уже часто спрашивали, причем иногда незнакомые люди, когда я рассказывала о своей профессии и учебе: трудно ли быть женщиной в той области, где доминируют мужчины? Я всегда сразу отвечала, что это не так. Я не шутила. Я действительно никогда не думала об этом.

Наверное, все дело было в косичках.

Будь я астрономом пятьдесят лет назад, я бы не мучилась вопросом, сексизм это или нет. Потому что ответом было бы твердое «да».

Еще в 1960-х годах в «монастырях» — общежитиях обсерваторий Маунт-Уилсон и Паломар в Калифорнии — действовали строгие правила, запрещавшие женщинам там ночевать; женщина не могла официально подать заявление на получение времени у телескопа или числиться ответственным исполнителем (хм!). Так обстояло дело и со многими другими областями науки: женщины с большим усердием и энтузиазмом изучали астрономию, преподавали, вели полевые исследования, но по-прежнему преобладало мнение, что работа у телескопа — чисто мужская и женщинам там не место. Разумеется, никакие правила не могли полностью запретить женщинам пользоваться телескопом, а только создавали дополнительные трудности. Одним из ярких примеров была Барбара Черри Шварцшильд — ее муж Мартин Шварцшильд был блестящим астрономом, но управлялась с телескопом именно Барбара. Время всегда предоставлялось на имя Мартина, но наблюдение неизменно вела Барбара.

Маргарет Бербидж начала свою карьеру наблюдателя аналогичным образом. В 1955 году обсерватория Маунт-Уилсон официально начала выделять время ее мужу Джеффу, блестящему астрофизику-теоретику. Однако коллеги-наблюдатели шутили, что в то время Джефф не отличал один конец телескопа от другого. Реальное положение дел ни для кого не было секретом: право Джеффа на телескопное время позволяло Маргарет вести наблюдения в качестве его «ассистента». В дальнейшем она провела революционное исследование и в соавторстве с Джеффом, Уильямом Фаулером и Фредом Хойлом выдвинула теорию о том, что все химические элементы, кроме самых легких, образуются в звездах. Другими словами, она была одним из ученых, стоявших за знаменитым постулатом «Мы сделаны из звездного вещества». Тем не менее, приезжая вести наблюдения, Маргарет и Джефф были вынуждены останавливаться в маленьком коттедже на территории обсерватории, потому что ей было запрещено ночевать в «монастыре».

В 1966 году Энн Босгард стала первой женщиной, которая под своим именем получила время для работы на 100-дюймовом телескопе в обсерватории Маунт-Уилсон, но ее тоже отправляли спать в коттедж. Примерно в это же время Элизабет Гриффин начала приезжать в Маунт-Уилсон из Кембриджского университета вместе со своим тогдашним мужем Роджером. Это само по себе было немалым достижением: она и Роджер хотя и занимались оба астрономией, но работали в разных областях, и научный совет в Великобритании разрешил подать заявку на грант только Роджеру. В рамках гранта он просил профинансировать их с Элизабет поездку в Маунт-Уилсон (длительную и дорогостоящую). Запрос рассматривали несколько недель и наконец передали королевскому астроному (это официальная должность при королевском дворе Великобритании) с просьбой вынести решение: стоит ли выделить средства на командировку обоих Гриффинов. Ответ королевского астронома по сути был: «Я понимаю, почему туда должен поехать доктор Гриффин, но зачем ему брать с собой миссис Гриффин?»[19] Но, несмотря на административные препоны, Гриффины в конце концов победили, и поездку в Маунт-Уилсон оплатили обоим. Однако это означало, что в обсерватории теперь было целых две женщины, Элизабет и Энн, что стало поистине головоломной логистической проблемой для местных астрофизиков, которые по-прежнему не допускали женщин в «монастырь».

Из-за этой жилищной политики первые женщины-наблюдатели в этих обсерваториях сталкивались с дополнительными трудностями. Это на первый взгляд кажется, что сплошное удовольствие жить в прелестном маленьком горном коттедже, а не в спартанских условиях в общежитии. На самом деле коттедж в Маунт-Уилсон едва ли заслуживал этого наименования: в маленьком домике было электричество, но не было ни водопровода, ни душа или ванны, а обогревался он капризной дровяной печкой, так что зимой там царил холод. Энн и Элизабет вспоминали, как мучительно было возвращаться в коттедж после долгой зимней ночи наблюдений, разводить огонь в печи и ждать, пока помещение прогреется, в то время как астрономы-мужчины радостно отправлялись сразу в теплую постель в отапливаемом «монастыре». Кроме того, коттедж располагался недалеко от точки, где можно было услышать громкое эхо, поэтому там днем бродили туристы, весело перекликаясь, в то время как наблюдатели пытались выспаться.

Еще одной болевой точкой считались туалеты: а где же, спрашивало руководство, женщины будут… сами понимаете? Долгое время это было веским аргументом в Паломаре: женщинам не давали работать за 200-дюймовым телескопом, потому что там не было туалета, которым они могли бы воспользоваться. (Вспомним, как мужчины, засев в клетке главного фокуса на целую ночь, выходили из положения с помощью пустых термосов из-под сухого льда…) В общежитиях из этого тоже раздували проблему: когда Аннейла Сарджент и Джилл Нэпп стали первыми женщинами, которые поселились в «монастыре» обсерватории Маунт-Уилсон, было много беспокойства по поводу туалетов. Сотрудники обсерватории волновались: как же бедные женщины будут пользоваться одним туалетом с астрономами-мужчинами. И это несмотря на то, что у обеих мужья тоже были астрономами. Как сухо заметила Аннейла: «У нас уже есть такой опыт»[20].

В 1965 году Вера Рубин стала первой женщиной, получившей время на самом большом из калифорнийских телескопов — 200-дюймовом в Паломаре. К тому времени ей разрешили остановиться в «монастыре» Паломары, но обсерватория, очевидно, еще не все организовала должным образом. В ее первую (облачную) ночь ей устроили экскурсию по территории и показали тот самый туалет — одиночную кабинку с совершенно излишней надписью «МУЖСКОЙ» на двери. Вера описала свое простое решение этой проблемы в «Интересном путешествии», профессиональных мемуарах, которые она написала для «Ежегодного обзора астрономии и астрофизики» в 2011 году: «Во время моего следующего наблюдения я нарисовала женщину в юбке и наклеила этот рисунок на дверь»[21]. Проблема была решена.

Вера сделала одно из самых невероятных открытий в наблюдательной астрономии, когда в 1967 году начала изучать движение спиральных галактик. Астрономы того времени предполагали, что тонкие внешние рукава спиралей будут медленно вращаться в пространстве, в то время как внутренние области вблизи центра галактики будут двигаться гораздо быстрее. Их рассуждения имели смысл: каждый мог ясно видеть, что масса в этих галактиках — звезды, пыль и газ — явно сосредоточена в центре, и законы гравитации диктовали, что все, что находится дальше от этого центрального сгустка массы, будет испытывать более слабое гравитационное притяжение и вращаться медленнее.

Вера рассчитывала подтвердить эти предположения, но ее ждал сюрприз: окраины таких галактик двигались совсем не медленно. В действительности газ и звезды на краю галактики, казалось, двигались так же быстро, как и газ ближе к центру. Сколько бы галактик ни изучала Вера — а она наблюдала десятки, — все демонстрировали одно и то же странное поведение. Несколько месяцев поразмышляв над этими результатами, Вера поняла, что ее данные прекрасно объясняются, если предположить, что каждая галактика имеет в своем составе помимо видимых звезд, газа и пыли некую невидимую материю, увеличивающую ее массу. Иными словами, она обнаружила первые наблюдательные свидетельства существования темной материи.

Мы до сих пор точно не знаем, что представляет собой темная материя, но нет сомнений в том, что она существует. После открытия Веры понятие темной материи легло в основу объяснений истории и эволюции космоса, и новые наблюдения продолжали подтверждать огромное количество невидимой массы во Вселенной. Это открытие породило целые новые направления в физике, и Вера в конечном итоге получила практически все престижные премии, предназначенные для профессиональных астрономов (за исключением Нобелевской премии по физике, которая долгое время «не замечала» новаторских исследований, проведенных женщинами). На протяжении большей части своих исследований темной материи она оставалась одной из немногих женщин, работающих в обсерваториях, которые выделяли ей телескопное время.

Через несколько лет Вера, ведя наблюдение вместе с коллегой Дейдре Хантер в обсерватории Лас-Кампанас, обнаружила, что в ту ночь все астрономы, которые там работали, были женщинами. Вера собрала их вместе в одной из диспетчерских, чтобы сфотографироваться на память об этом событии. Элизабет Гриффин вспомнила похожую ночь в обсерватории Маунт-Уилсон: она вела наблюдение вместе со своей коллегой Джин Мюллер и ночной помощницей, и все три вдруг сообразили, что сейчас работают у телескопа только они — в ту ночь Маунт-Уилсон стала полностью женской обсерваторией. Оба эти события произошли в 1984 году, в год моего рождения.

Я росла в девяностые, когда на подъеме была тема «девичьей силы» и слоганы в духе «девочки могут все, чего захотят». Моя семья и наставники, начиная со школы, всегда четко и ясно давали мне понять, что я могу преследовать любую цель, которую поставлю перед собой, и мой пол не будет в этом помехой. Мой парень Дэйв стал для меня как раз таким сильным и участливым партнером, которого так не хватало героиням некоторых фильмов моего детства о женщинах, решивших делать карьеру. Он ясно дал понять мне, что в наших отношениях мы на равных, что мы будем поддерживать и ценить карьеру друг друга и ставить перед собой все более амбициозные цели.

Когда я только начала работать в этой области, было очень легко убедить себя, что пол не имеет никакого значения в такой отрасли науки, как астрономия.

Впервые услышав истории об Энн, Вере и их современниках, я восприняла их как «дела давно минувших дней». В институте и даже в аспирантуре всякий раз, когда я слышала истории о «женщинах, которым было запрещено ночевать в общежитиях и работать с телескопом», в моем воображении возникали диковинные картины, которые представляли собой странную смесь сцен из романа «Анна из Зеленых крыш» (конец XIX века) и документальных фильмов о суфражистках (мужчины с карманными часами, женщины в длинных черных юбках Эдвардианской эпохи в начале XX века), потому что это были нелепые древние времена, когда женщинам говорили, будто им нельзя делать то-то и то-то только потому, что они леди. Хотя на самом деле эти истории происходили в 1960-х годах, в эпоху цветных фотографий и джинсов, хиппи и гражданских прав и большинство этих женщин родились позже, чем мои бабушки. Я познакомилась почти со всеми из них, а Энн Босгард была моим первым научным руководителем в Гавайском университете.

Кэти Гармани, Дейдре Хантер и Вера Рубин в диспетчерской 4-метрового телескопа в Национальной обсерватории Китт-Пик в январе 2000 года. Этот снимок, как и фотографию 1984 года, описанную Дейдре, сделали по просьбе Веры на память о том, что в диспетчерской работали три женщины-астронома (© John Glaspey)

Трудно сказать, замедлился, ускорился или остался прежним темп изменений в астрономии после того, как она прошла путь от первой женщины — ответственного исполнителя (Вера Рубин в 1965 году) — до полностью женских ночных смен (в 1984). Ситуация в астрономии на сегодня, несомненно, иная — по данным Американского института физики, женщины получили 40 % из 186 докторских степеней по астрономии, присужденных в 2017 году[22]. Однако в других отношениях радикальных изменений не наблюдается. Из упомянутых 40 % женщины латиноамериканского происхождения составляли только 4 %, а афроамериканки — только 2 %[23]. Так называемое «Исследование этнического разнообразия» Нельсона в 2007 года показало, что на сорока ведущих астрономических факультетах в Соединенных Штатах только 1 % профессоров любого пола были чернокожими и еще 1 % имели латиноамериканское происхождение. Уровень этнического разнообразия среди нынешних студентов и аспирантов, изучающих астрономию, повышается (чему способствуют такие программы, как Институт Баннекера в Гарварде, названный в честь Бенджамина Баннекера, первого афроамериканского астронома), но он все еще чрезвычайно низок.

Также отсутствуют данные, позволяющие количественно определить, сколько из этих астрономов являются наблюдателями (в отличие от ученых, работающих в теоретической астрофизике или других областях), несмотря на богатую историю наблюдений, ведущихся небелыми астрономами. Харви Вашингтон Бэнкс, первый афроамериканец, получивший докторскую степень по астрономии в 1961 году, специализировался на спектроскопии и точных орбитальных измерениях. За ним последовали Бенджамин Франклин Пири в 1962 году, Гибор Басри в 1979 году и Барбара Уильямс в 1982 году, которая стала первой афроамериканкой, получившей докторскую степень по астрономии. Как и многие наблюдатели, другие выдающиеся чернокожие астрономы пришли к телескопам благодаря образованию в области физики и инженерии. Среди них были Артур Б. К. Уокер II, пионер ракетной и рентгеновской астрономии, и Джордж Каррутерс, давший начало целой отрасли астрономии своим изобретением камер и спектрографов, которые могли обнаруживать ультрафиолетовый свет.

Возможно, важнее всего, что требование изменений и соблюдения справедливости и инклюзивности во всех областях, в том числе когда речь идет о наблюдениях и доступе к телескопам, все реже считается радикальным. Команда космического телескопа «Хаббл» недавно перешла на систему двойной анонимности в своем ежегодном обзоре заявок на наблюдение после того, как внутреннее исследование выявило, что заявки от мужчин удовлетворяются заметно чаще, чем заявки от женщин. Когда заявки начали рассматривать, скрыв имена заявителей, разрыв между полами резко сократился.

Однако и теперь, несколько десятилетий спустя, я, как и мои коллеги, почти не удивляюсь, оказавшись единственной женщиной в комнате или во всей обсерватории. Я без труда вспомню командировки в обсерватории, где я за ужином была единственной женщиной, но не припомню, чтобы хоть раз, подобно Дейдре или Элизабет, вела наблюдение в исключительно женском коллективе. Отчасти в этом можно винить небольшие размеры нашего научного сообщества, простую статистику и тот факт, что влиятельные руководящие должности занимают люди, отражающие демографический состав этого сообщества, каким оно было несколько десятилетий назад. Тем не менее ночные смены наблюдателей из одних женщин в 1984 году тоже были исключением из правил. Примерно в то же время в обсерватории Лас-Кампанас ходила шутка о том, что там «за каждым деревом по женщине»… а она стоит на голой вершине.

В обсерваториях, конечно, как и везде в мире, никто не застрахован от проявлений сексизма или расизма. Несколько женщин-астрономов, у которых я брала интервью, рассказывали, что подвергались нападкам или домогательствам во время работы у телескопа. Другие описывали случаи в обсерваториях, которые хотя и не являлись непосредственно домогательством, но вызывали у них напряженность. Две женщины независимо друг от друга рассказали, что работали в одной обсерватории с оператором телескопа, который в перерывах между перемещениями телескопа развлекался тем, что открыто смотрел порно на своем ноутбуке. Некоторые женщины упоминали, что в приборных цехах или зонах технического обслуживания на стенах висят календари с голыми женщинами и развороты «Плейбоя». (Некоторые мужчины также отмечали, что видели такое «оформление рабочего места» и указывали коллегам на его неуместность.)

Некоторые женщины поделились историями о сексизме, вызванном убеждением, что «прекрасный пол» в обсерватории нужно всячески оберегать. Очевидно, что в умеренных количествах это нормально — любой порядочный человек хочет обеспечить безопасность своих коллег, — но когда такие порывы объясняются гендерными стереотипами, есть риск, что отношение мужчин станет покровительственным. В 2010 году одна моя коллега радостно начала свою первую ночь наблюдения в качестве ответственного исполнителя за небольшим телескопом в Аризоне, когда ей вдруг позвонил другой астроном и потребовал, чтобы она немедленно прекратила работу, потому что, по его мнению, женщине небезопасно одной находиться у телескопа. Он в итоге настоял, чтобы она нашла мужчину-сопровождающего, прежде чем вернуться к работе; телескоп все это время простаивал. Другие коллеги рассказывали о работе во время беременности; самые большие неудобства при этом доставляли не физический дискомфорт или медицинские осложнения, а паникующие коллеги мужского пола, которые настаивали, чтобы они всегда носили при себе рацию и ничего не поднимали.

Я спросила Дару Норман, астронома-наблюдателя, изучающую далекие галактики со сверхмассивными черными дырами в центрах, с какими, по ее мнению, расовыми предрассудками ей пришлось столкнуться. Она вспомнила, как ее прибытие в обсерваторию в Чили встретили неподдельным удивлением — сотрудники никак не ожидали, что новый астроном из Соединенных Штатов окажется чернокожей женщиной. Подобный опыт был и у Джона Джонсона, который занимается открытием экзопланет — планет за пределами нашей Солнечной системы, вращающихся вокруг других звезд. От статистики никуда не деться — чернокожих астрономов от силы пара десятков, и Джон иногда встречал в обсерваториях коллег или сотрудников обслуживания телескопов, реакция которых варьировалась от легкого удивления до откровенного скептицизма («Вы уверены, что не ошиблись дверью?»). Хотя он отметил, что такая реакция слишком хорошо знакома небелым ученым в любой сфере.

Тем не менее почти все описывают работу в обсерватории как воодушевляющий отдых от подобных неприятных проблем, которые нередко бывают частью повседневной жизни. Сложные технические задачи, всегдашний хаос и огромная вероятность, что что-то пойдет не по плану, объединяют всех работающих в обсерватории и помогают быстро проникнуться духом товарищества. Зачастую разношерстная группа наблюдателей становится там сообществом ученых, где пол и раса отходят на второй план во имя того, что всех объединяет, — работы в интересах науки.

Даже женщины, которым пришлось подвергнуться домогательствам в обсерваториях, сразу оговаривали, что возлагают всю вину за это лишь на конкретных мужчин, которые позволяли себе такое поведение либо допускали его. Но неприятные впечатления не помешали этим женщинам получить удовольствие от самих наблюдений и работы на телескопе.

Многие женщины упоминали тот приятный факт, что во время наблюдения перестаешь чувствовать себя «единственной девушкой в группе» или единственной женщиной-профессором. Можно быть просто человеком и специалистом — одним из тех, кто оказался с тобой в обсерватории в одно и то же время. Можно с головой уйти в работу, всю ночь сражаясь с погодой и привередливыми приборами. Эти переживания особенно близки и мне как наблюдателю и как женщине-астроному. Купол телескопа может стать удивительным царством тишины, где приятно гулять в одиночестве ночью и наслаждаться красотой неба с научной и просто человеческой позиции. Если женщине, как говорила Вирджиния Вульф, нужна своя комната, чтобы писать и создавать чудесные истории, то можно себе представить, на что окажется способна женщина-астроном ясной ночью на собственной горе с телескопом.

Есть соблазн представить, что мир научных исследований живет отдельно от простых человеческих забот, что возвышенные устремления, связанные с исследованием небес, дают возможность в погоне за некой чистой научной истиной отстраниться от таких, казалось бы, незначительных проблем, как пол, раса или другие источники личных конфликтов. На самом деле все обстоит с точностью до наоборот. Эти проблемы вовсе не являются незначительными для многих ученых, которые сталкиваются с ними постоянно, и наш долг как ученого сообщества и граждан состоит в том, чтобы совместными усилиями эти проблемы решать. Астрономия издавна знакома с социальными конфликтами и разногласиями.

Говоря о разногласиях в астрономии, проще всего вспомнить об идеологических спорах: Галилей против Церкви, датировка Вселенной против всевозможных религиозных мифов о сотворении мира, сбивчивые аргументы скептиков и сторонников НЛО. По последнему пункту я могу сказать следующее: за пятнадцать лет наблюдений и общения с другими астрономами, которые повидали немало странного и невероятного, я сама ни разу не видела НЛО и не слышала, чтобы кто-то из коллег их видел. Тем не менее даже профессиональных астрономов иногда смущают такие явления, как яркое свечение Венеры, пролетающий спутник или освещенные снизу гуси — как правило, за НЛО принимают что-то из этого.

То, что телескопы рассказывают нам о Вселенной, может кого-то шокировать, некоторых даже оскорблять, а иногда вызывать ожесточенные научные дискуссии (вспомните споры о постоянной Хаббла, статусе Плутона как планеты и другие темы, в которых астрономы могут бесконечно ломать копья). Однако некоторые из самых острых конфликтов в астрономии за последние несколько десятилетий были связаны не с наукой, а с самими обсерваториями.

Начиная с 1980-х годов различные группы, от радикальных защитников окружающей среды до охотников-любителей и представителей племени апачей Сан-Карлос, устраивали протесты и подавали в суд против строительства телескопов на горе Маунт-Грэм в Аризоне. В начале 1990-х годов обсерватория в Южной Америке стала предметом нескольких судебных исков, которые корнями уходят в указ чилийского диктатора Аугусто Пиночета. А в 2015 году протестующие перекрыли подъездную дорогу к Мауна-Кеа на Гавайях, чтобы помешать добраться до вершины строительной технике, которая должна была готовить площадку для возведения нового телескопа. Натыкаясь на краткие сводки об этих протестах в новостях или в интернете, большинство людей поначалу бывает озадачено. В конце концов, с какой стати кому-то протестовать против телескопа?

Причину этих споров легче понять, если рассматривать не сами телескопы, а то, где они строятся. Найти хорошее место для астрономических наблюдений исключительно сложно; чем больше мы расширяем технические возможности телескопов, тем важнее строить новые, современные телескопы в тех немногих местах на Земле, где их возможности могут быть реализованы в полной мере. А эти места сами по себе могут стать основой для конфликтов. Доктор Леандра Суоннер, профессор Университета штата Аризона, подробно проанализировала эти споры в своей докторской диссертации 2013 года под названием «Горы противоречий: концепция и появление спорных ландшафтов в послевоенной американской астрономии».

Самые громкие и спорные проблемы, связанные с телескопами, делятся на три большие категории. Первая касается экологии. Обсерватории строят в девственных горных районах. Воздействие телескопа на окружающую среду нельзя даже сравнивать с большинством других построек в горах, таких как отели и горнолыжные курорты, но крупные строительные проекты всегда предполагают взрывные работы для прокладывания дорог, транспортировку оборудования, выравнивание грунта, заливку фундаментов, возведение крупных сооружений и в дальнейшем постоянное пешеходное и автомобильное движение.

Вторая проблема связана с собственностью на землю — и тут могут быстро возникнуть осложнения. Выделение места под строительство телескопа должно быть надлежащим образом оформлено юридически. В теории для этого требуется только получить разрешение на строительство от собственника земли, но на практике установить этого собственника и определить, кто имеет право выдавать такое разрешение, не всегда просто.

Наконец, горные вершины могут иметь духовное и культурное значение для местного коренного населения. Для обсерватории важно, чтобы она находилась вдали от оживленных и ярко освещенных населенных пунктов, и возникает соблазн, найдя отдаленную горную вершину, объявить ее необитаемой и приступить к делу. Однако иногда случается, что выбранное место служит домом — в духовном, а не материальном смысле — целым поколениям людей, которые считают своим долгом оберегать его от любого вторжения извне.

Гора Маунт-Грэм в Аризоне в начале 1980-х годов была выбрана для строительства новой обсерватории. Предполагалось, что на этой обширной территории с прекрасными атмосферными условиями для астрономических наблюдений появится не менее десяти телескопов. Но выяснилось, что там обитает редкая маунтгрэмская красная белка, которую в 1987 году признали исчезающим видом, и к тому же гора является популярной зоной отдыха у местного населения. В результате возник весьма странный союз между защитниками окружающей среды и местными охотничьими клубами, потому что и те и другие возражали против строительства обсерватории.

За несколько лет, пока тянулись судебные разбирательства, конфликт ужесточился: радикальные экоактивисты ломали оборудование, перерезали линии электропередач в обсерваториях (в том числе совершенно не связанных с Маунт-Грэм) и ложились поперек дороги, чтобы не пропускать строительную технику. Одному защитнику обсерватории угрожали расправой, другому прислали по почте мертвую белку. Сторонники строительства обсерватории, уставшие от споров и проволочек, заручились поддержкой сенаторов Аризоны и влиятельной вашингтонской лоббистской фирмы, чтобы в 1988 году провести через Конгресс законопроект, который позволил немедленно начать строительство в обход закона об исчезающих видах. Это вызвало вал возмущения и привлекло к Маунт-Грэм внимание всех американских СМИ.

В 1991 году некоммерческая группа, основанная членами племени апачей Сан-Карлос, подала еще один иск, чтобы остановить строительство телескопов на Маунт-Грэм, заявив, что гора является священной и строительство осквернит традиционные религиозные объекты и места захоронений апачей. Иск был отклонен судьей в 1992 году, но противодействие телескопам на Маунт-Грэм это не остановило. К этому времени полемика включала в себя и экологические соображения, и особую культурную ценность горы, которая была объявлена священной, а также набиравшее популярность среди активистов мнение о том, что обсерватория, как отметила Леандра Суоннер в «Горах противоречий», является «символом культурного геноцида»[24].

Освещение этого вопроса в прессе никому не пошло на пользу. С точки зрения средств массовой информации получалась захватывающая история, если упростить ситуацию до предела и противопоставить крошечную беспомощную белку хищным бульдозерам, которые расчищают путь для огромных телескопов, загрязняющих все вокруг. Журналисты с радостью ухватились за совсем уж безумные протесты вроде того, что устроили участники организации «Земля прежде всего!», которые облачились в костюмы телескопов и белок и разыграли целое представление, чтобы сорвать публичные слушания по поводу обсерватории. Некоторые СМИ старались осветить также позицию апачей Сан-Карлоса и признавали справедливость их возражений, но большинство предпочло свести сложные и многосторонние протесты к слогану «Белки против телескопов»[25].

Сегодня Маунт-Грэм живет как обычная астрономическая обсерватория. Процветает и популяция красных белок. Биологи каждый год проводят их перепись. Астрономы, ведущие наблюдения на Маунт-Грэм, проходят инструктаж и подписывают письменное обязательство не дразнить белок и не причинять им вреда. Племени апачей Сан-Карлос обсерватория предложила образовательную программу о значении астрономии и гранты на прохождение университетских курсов, но некоторые члены племени восприняли это как откровенные попытки подкупа, и предложение было отклонено.

Маунт-Грэм — лишь один из примеров, когда строительство обсерватории столкнулось сразу с целой триадой протестов, связанных с экологией, правами на землю и культурными факторами. Другим таким примером стала обсерватория Мауна-Кеа, расположенная на Большом острове Гавайи.

Мауна-Кеа — это спящий вулкан, образовавшийся всего миллион лет назад в результате активности «горячей точки» вулканической зоны Гавайев. Если мерить со дна океана, то ее высота достигает 10 000 метров, что выше Эвереста. Экосистема Мауна-Кеа относится к типу «высокогорная тундра». Ландшафт полностью лишен растительности — красные шлаковые конусы возвышаются на фоне пушистых белых облаков и чистого синего неба.

Все это — вершина над облаками, свежий сухой воздух и совершенно идеальное небо — делает Мауна-Кеа исключительным местом для астрономии. Ее телескопы позволили получить прорывные данные практически во всех областях астрономии, включая обнаружение комет и астероидов и улавливание света с другого края Вселенной. За одну ночь на Мауна-Кеа можно получить долгожданные данные для десятка различных исследовательских проектов и совершить открытия, которые невозможны ни в одном другом месте на планете.

Как и другие гавайские вулканы, Мауна-Кеа в религии коренных гавайцев считается священной горой. Ее название означает «белая гора» (из-за заснеженной вершины), по легенде, на ней живет Полиаху, одна из снежных богинь гавайского пантеона. А еще миф называет Мауна-Кеа пуповиной Большого острова, соединяющей землю с породившим ее небом.

Культурная связь гавайцев с космосом очень сильна. Древние гавайские и полинезийские мореплаватели полагались, помимо прочего, на обширные и подробные познания о ночном небе, которые передавались в устных преданиях и заучивались наизусть. Полинезийские мореплаватели преодолевали тысячи километров по Тихому океану, ориентируясь только по звездам.

Тем не менее Мауна-Кеа была постоянным источником разногласий с тех пор, как в 1970 году на горе начал работать первый телескоп. Против него возражали те, кто считали вредным влияние телескопов на окружающую среду, культурную деятельность и даже на вид, которым наслаждались жители Большого острова (вначале были опасения, что белые купола телескопов, усеивающие вершину и видные с большей части острова, будут выглядеть уродливо). В 1983 году был составлен план развития и заключение о воздействии на окружающую среду, где излагался проект развития обсерватории до 2000 года, допускавший строительство не более тринадцати телескопов (этот лимит был достигнут в 2003 году).

Затем в 2009 году Мауна-Кеа была выбрана местом для строительства 30-метрового телескопа (TMT).

Один из целого ряда проектов «очень больших телескопов» (с диаметром зеркала больше 20 метров), TMT является плодом международного сотрудничества астрономических научно-исследовательских институтов. В 2009 году Мауна-Кеа сочли наиболее подходящим местом на планете для его строительства. TMT станет самым большим телескопом в Северном полушарии и вторым по величине в мире, затмив 10-метровые телескопы «Кек», также расположенные на Мауна-Кеа. Он сможет получать в двенадцать раз более четкие изображения, чем космический телескоп «Хаббл», и позволит ответить на вопросы о первых страницах истории нашей Вселенной, о тайнах черных дыр и о далеких планетах, на которых возможна разумная жизнь. Строительство TMT на Мауна-Кеа окончательно закрепит за Гавайями звание мирового лидера в области астрономических исследований.

Противники телескопов на Мауна-Кеа категорически возражали против ТМТ, поскольку это было явное нарушение лимита в тринадцать телескопов, обещанного в 1983 году, и начали искать способы остановить его строительство. Судебное оспаривание разрешения на возведение TMT отложило строительство на несколько лет.

К 2014 году Гавайский университет согласился вывести из обсерватории три существующих телескопа, чтобы соблюсти ограничение в 13 телескопов. Консорциум по строительству TMT выделил миллионы долларов на поддержку местной занятости и научно-технического образования на Большом острове. Телескоп обещали сделать максимально незаметным, окрасив его специальным составом, который будет отражать небо и землю, и построив на северном плато на более низкой высоте, чтобы он не был виден с 86 % территории Большого острова. Место установки телескопа обследовали, чтобы убедиться, что поблизости нет захоронений или других артефактов, и обязались на весь период строительства дать к нему доступ наблюдателям, которые получат право немедленно прекратить работы, если будут сделаны какие-либо археологические или культурологические находки. После разработки планов и разрешения всех юридических споров было выдано разрешение на начало строительства в 2015 году.

В апреле того же года большая группа протестующих направилась на гору и заблокировала подъездную дорогу к Мауна-Кеа, чтобы помешать строительной технике добраться до площадки TMT. Протестующие держали плакаты, осуждающие предполагаемое осквернение горы, и гавайские флаги (в том числе перевернутые — это был первый намек на то, что противодействие ТМТ начинали связывать с движением за суверенитет Гавайев). Тридцать один протестующий был арестован за блокирование дороги, но масштабы и накал протестов побудили губернатора Гавайев временно отложить строительство. Когда в июне строительная техника попыталась вернуться, протестующие построили несколько аху (гавайских святилищ из сложенных камней) на дороге и на площадке TMT и утверждали, что теперь их нельзя разрушать. (Одно аху снесли бульдозером; в конце концов активисты добровольно убрали с дороги остальные.) В тот же день был поврежден заглубленный оптоволоконный кабель, соединяющий обсерватории Мауна-Кеа с оптоволоконной линией связи на уровне моря.

Борьба с TMT быстро вышла в социальные сети. Звезда «Игры престолов» и «Аквамена» Джейсон Момоа, уроженец Гавайев, услышал о протестах и опубликовал свою фотографию без рубашки с надписью «МЫ МАУНА-КЕА» на груди. Еще несколько актеров вскоре последовали его примеру, и хэштег #WeAreMaunaKea набрал популярность. Благодаря обсуждениям в соцсетях протесты на Мауна-Кеа привлекли внимание СМИ по всей стране. И точно так же, как историю с Маунт-Грэм свели к слогану «Белки против телескопов», протесты на Мауна-Кеа в 2015 году быстро окрестили борьбой «религии против науки», что чрезмерно упрощало проблему и не пошло на пользу ни одной из сторон.

После яростных протестов и шума в СМИ в Верховный суд Гавайев в августе 2015 года был подан иск против выдачи разрешения на строительство TMT. В конечном счете суд признал разрешение недействительным на том основании, что оно было выдано слишком быстро, до принятия решения по результатам предыдущего слушания. К концу года строительство ТМТ так и не началось.

Я говорила с рядом коллег-астрономов о ТМТ в 2018 и 2019 годах, примерно через четыре года после этих драматических и неоднозначных протестов. Интересно, что это была единственная тема, о которой люди регулярно отказывались говорить в интервью или под запись, настолько опасной и щекотливой она стала.

Несколько астрономов пожаловались, что на данный момент протестующих уже невозможно переубедить. Ученые отмечали, что подавлены неконструктивным отношением тех, кто оставался противником ТМТ даже после многих лет судебных решений и уступок со стороны ТМТ. Кроме того, не утихают домыслы о влиянии телескопа на экосистему Мауна-Кеа. Утверждалось, будто для установки телескопа гору пробурят на семь этажей в глубину и отравят грунтовые воды, хотя все эти заявления были опровергнуты исследованиями о воздействии TMT на окружающую среду. Другие оппоненты описывали TMT как огромное здание, которое раскинется на площади 20 000 квадратных метров, хотя на самом деле эта территория включает, помимо купола, вспомогательных построек и гравийной парковки, все земли, которые будут временно затронуты строительством. Гуляли слухи, что телескоп будет работать на ядерной энергии. Поскольку такого рода бред опровергнуть практически невозможно, некоторые астрономы сочли за лучшее развести руками и надеяться на победу в суде.

Тэйн Карри видел ситуацию по-другому. Он работал на Мауна-Кеа и Большом острове в 2015 году и был убежденным сторонником строительства TMT, при этом считал, что астрономы должны отстаивать свои планы перед всеми, кто готов слушать. В разгар протестов он поговорил с участниками и обнаружил, что многие из них были рады пообщаться с астрономом. Большинство задавали вопросы о TMT и прислушивались к доводам Тэйна, когда он опровергал утверждения об отравлении водоносного горизонта и объяснял, почему 30-метровое зеркало станет огромным вкладом в гавайскую астрономию. По его мнению, многие действия протестующих были вызваны искренним желанием защитить Мауна-Кеа, и он верил, что единственный путь к взаимопониманию лежит через общение и готовность к компромиссу, когда обе стороны способны выслушать друг друга.

Тэйн и несколько его коллег в течение года держали информационный стенд на фермерском рынке Хило. Официально они никак не были связаны с ТМТ, но на собственные деньги печатали листовки, каждую неделю дежурили на стенде начиная с семи утра и отмахивались от коллег, которые утверждали, что опасно лично общаться с разгневанными протестующими. На деле же большинство местных жителей, с которыми общались Тэйн и его единомышленники, были рады получить точную информацию о телескопах и поговорить о проблеме непосредственно с астрономами. Многие из людей, с которыми он разговаривал, уже поддерживали или начали поддерживать TMT. Но и с теми, кто остался на противоположной позиции, диалог не прекращался.

Тэйн и сейчас убежден, что диалог — это единственный способ сдвинуться с мертвой точки, и призывает тех, кто выступает как за, так и против ТМТ, прислушиваться к людям, имеющим непосредственное отношение к конфликту: жителям Большого острова и тем, кто владеет точной информацией о ТМТ и его влиянии на жизнь гавайцев. Тэйн отмечает, что, хотя некоторые протестующие являются убежденными сторонниками жесткой линии, для которых единственным приемлемым исходом будет отказ от ТМТ (или вообще от всех телескопов на Мауна-Кеа), но многие тем не менее готовы искать компромисс, и к ним стоит прислушаться.

Он приберегает свои самые резкие критические высказывания не для протестующих, с которыми беседовал, а для астрономов, которые решили выступить против TMT, несмотря на то что едва ли связаны сами с Большим островом и местным населением. «Мне кажется, либо они хотят в своих интересах использовать нашумевшую историю, либо они просто невероятные лицемеры», — объяснил он, имея в виду астрономов, которые критиковали коренных гавайцев — сторонников TMT или обвиняли коллег, поддерживающих телескоп, в расизме[26]. Тэйн отмечает, что, когда в обсуждение вопроса, и без того сложного и противоречивого, вмешиваются, не разобравшись в ситуации, люди, стремящиеся сразу перевести разговор в социальную плоскость, это только препятствует достижению взаимопонимания.

Действительно, среди астрономов есть и противники ТМТ. Один из них — Джон Джонсон, который провел некоторое время в Гавайском университете в качестве исследователя после защиты докторской диссертации и ранее наблюдал экзопланеты на телескопах «Кек» на Мауна-Кеа. Я спросила его, почему он выступает против ТМТ, и он сослался на расовые противоречия и исторические мотивы. Джон увидел в этих протестах прежде всего конфликт из-за священной земли, отнятой у коренных гавайцев, — оскорбление национальной гордости, которое не сглажено течением времени. Он отверг критику в свой адрес, когда ему заметили, что это не мешало ему раньше использовать другие телескопы на Мауна-Кеа для собственных исследований. Джон считает, что морально обязан поддержать право протестующих остановить строительство телескопа, поскольку это одно из немногих доступных им средств сопротивления, и не может молчать, так как это сделает его соучастником продолжающегося угнетения. «Никакие потенциальные открытия, которые могут быть совершены с помощью TMT, не оправдывают это»[27].

Джон и Тэйн согласны только в одном, а именно: эти протесты, вообще говоря, уже не имеют отношения к самому телескопу.

К середине 2019 года четырехлетние судебные баталии по поводу TMT закончились вторым рассмотрением дела в Верховном суде Гавайев и публикацией 345-страничного отчета, в котором было оформлено новое разрешение на строительство, но с дополнительными условиями, принятыми в конце 2018 года.

В дополнение к обязательству убрать три из существующих телескопов на Мауна-Кеа до начала работы TMT, Гавайский университет теперь пообещал убрать еще два, в том числе один из двух действующих телескопов, которые недавно участвовали во всемирном проекте по фотографированию черной дыры. Команда TMT согласилась принять политику безотходного хозяйствования и вывозить все отходы с горы, чтобы окончательно свести к минимуму воздействие на окружающую среду. Все сотрудники TMT будут проходить обязательный инструктаж по защите культурных памятников и природных ресурсов; кроме того, TMT будет ежегодно вносить миллион долларов на нужды социальных проектов на Большом острове. Благодаря усилиям Тэйна и других астрономов на Большом острове общественная поддержка TMT возросла. Тэйн продолжал выступать за постоянное общение с оппонентами телескопа и после окончательного решения Верховного суда Гавайев. Было выдано новое разрешение, и строительство планировалось начать 15 июля 2019 года.

В тот день сотни протестующих вновь перекрыли подъездную дорогу к Мауна-Кеа. Протесты 2019 года — хотя их участники по-прежнему ссылались на религиозные права и экологические риски — дополнились перевернутыми гавайскими флагами и новыми лозунгами, которые объявляли, что Гавайи не американский штат, а суверенная страна, вот уже более века незаконно оккупированная США. Протестующие критиковали ТМТ как символ колониализма и превосходства белых, а остановку строительства, к которой призывали, видели как акт самоопределения коренных гавайцев. На третий день протестов тридцать три старейшины коренных гавайцев были ненадолго задержаны за блокирование дороги, но, когда их уводили одного за другим, большая группа женщин, взявшись за руки, перекрыла дорогу вместо них, и дальнейших арестов не последовало. Протестующие продолжали блокировать дорогу несколько месяцев.

Из-за того что добраться на вершину стало трудно, а временами и невозможно, со всех телескопов эвакуировали персонал вскоре после того, как дорога была перекрыта. В течение четырех недель никаких наблюдений не проводилось (обсерватория Мауна-Кеа еще никогда столько не простаивала), но затем удалось согласовать с протестующими условия ограниченного доступа. Будущее ТМТ и всей обсерватории до сих пор остается неопределенным.

В протестах против TMT не было никаких символов, лозунгов или хэштегов, направленных против астрономии как таковой. Протестующие не поносят сами телескопы как силы зла, не критикуют некие предполагаемые ужасы астрономических исследований и не оскорбляют ученых из-за объекта их исследований.

Мотивы протестов их участники оценивают по-разному: одни говорят об охране окружающей среды, другие называют культурные или религиозные мотивы, защиту суверенитета, а для кого-то это просто возможность использовать силу в борьбе за гору. Для многих протестующих это смесь всего вышеперечисленного, но при этом причина никогда не была в самом TMT. В настоящее время вопрос, по-видимому, заключается в том, обречены ли TMT и подобные ему телескопы на то, чтобы быть разменной монетой в таких конфликтах, или же будет найден способ мирного сосуществования с их противниками и телескопы все-таки будут строиться, но с учетом всех аспектов жизни тех гор, на которых они расположатся.

Когда я брала интервью у астрономов для этой книги, почти всякий раз мои собеседники в какой-то момент начинали романтически и почти благоговейно говорить о чистой красоте и чудесной природе гор, где мы работаем. Мы приезжаем в обсерватории выполнять работу, которая часто требует целыми часами возиться с цифрами, непокорными компьютерами и сложными механическими деталями, но никто из нас не остается равнодушен к первозданной красоте горных склонов, закатов и невероятного неба, окружающих нас во время наблюдений. Я ни разу не слышала, чтобы кто-то считал редкую и особенную природу этих мест чем-то обычным и само собой разумеющимся.

Я надеюсь, что научное сообщество, которое так ценит нашу общую планету и особенно горные вершины, куда мы приходим, чтобы удовлетворить обращенное к небу любопытство, найдет способ сохранить и передать другим человечность, знания о космосе и любовь к горам, благодаря которым наша работа становится возможной. На самом деле мы взбираемся к этим распахнутым окнам, чтобы с чуть более близкого расстояния увидеть Вселенную.

Летом после окончания первого курса института я работала гидом в радиоастрономической обсерватории VLA (Very Large Array, «Сверхбольшая антенная решетка») в Нью-Мексико. Я много читала об этом месте и не раз рассматривала его фотографии, поэтому в первый день страшно волновалась перед тем, как увидеть VLA собственными глазами. Я приехала на машине из городка Сокорро, куда только что перебралась, чтобы провести лето в качестве студента-исследователя в операционном центре Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO). Я добросовестно приготовилась к экскурсиям по территории обсерватории — на мне были ботинки со стальным носком, практичные джинсы и футболка с надписью NRAO. Мне также выдали рацию для двусторонней связи и регистратор молний (если бы поблизости начали бить молнии, он предупредил бы меня, чтобы я успела отвести экскурсантов обратно в центр для посетителей). Я пристегнула рацию и монитор к поясу, аккуратно заправила футболку в джинсы и сама восхитилась тому, что выгляжу в таком снаряжении как настоящий безумный ученый. От волнения я была сама не своя.

Эта первая экскурсия состоялась в самом начале моего пребывания в NRAO, и я пришла на нее вооруженная массой информации о VLA. Итак, Сверхбольшая антенная решетка состоит из двадцати семи антенн (плюс двадцать восьмая, запасная, которую можно подключить в случае необходимости), каждая из которых является самостоятельным радиотелескопом. Они расположены гигантской буквой Y на вулканических равнинах Сан-Агустин. Каждая ярко-белая антенна имеет высоту (быстро свериться с запиской в кармане) 28,6 метра и вес 230 тонн, а диаметр алюминиевой тарелки составляет 25 метров — в нее могло бы поместиться бейсбольное поле. Каждая антенна сконструирована так, что ее можно перемещать по специальным рельсам, чтобы менять размер и конфигурацию всего комплекса телескопов. VLA имеет конфигурации A, B, C и D; самая широкая, A, имеет рукава по 20,9 километра длиной, а самая компактная, D, получила прозвище «конфигурация „Контакта“», поскольку ее, как самую фотогеничную, снимали в фильме «Контакт» 1997 года. Все конфигурации одинаково важны, поскольку радиоданные, собираемые каждой из антенн, в конечном итоге объединяются в центральном здании управления; этот процесс называется… (еще раз быстренько свериться с записями) «интерферометрия», так что они могут работать как единый телескоп с диаметром, соответствующим суммарному размеру всех тарелок. В конфигурации А все антенны представляют собой как бы один телескоп диаметром 35,4 километра.

Я сунула свои записи обратно в карман. Я была готова! Хотя VLA находится в отдаленной местности, она всегда привлекала постоянный поток туристов, начиная от юных астрономов и радиолюбителей и заканчивая чудаками, которые заезжают сюда по пути из Розуэлла, городка в центральной части Нью-Мексико, известного по легендам о высадке инопланетян. Нам, экскурсоводам, в основном задавали стандартные вопросы о телескопах и объектах, которые они изучают в космосе. Я была к ним готова.

Very Large Array в Нью-Мексико (фотогеничная конфигурация D) (© Alex Savello, NRAO/AUI/NSF)

Вообще-то у меня было несколько собственных вопросов. В рамках летней исследовательской программы мы с сокурсниками получили возможность подать заявку на телескопное время для наблюдений на VLA. Нам выделили несколько часов, и я хотела их использовать для изучения нескольких красных сверхгигантов. Я знала, что эти звезды могут сбрасывать массу вещества из своих внешних слоев, и это вещество будет висеть вокруг звезды пыльной оболочкой, остывая и рассеиваясь. По-видимому, в пылевой оболочке иногда мог образоваться так называемый космический мазер, который индуцировал и усиливал радиоизлучение некоторых молекул в этой пыли на очень специфических длинах волн, но подробности физических процессов, лежащие в основе этого явления, все еще оставались загадкой. Мне было любопытно, сможем ли мы объяснить, как образуются мазеры, и может ли это рассказать нам о том, как умирают звезды, и теперь, получив доступ к радиотелескопу, я могла наконец сама наблюдать эти звезды. У нас было впереди целое лето, чтобы узнать о том, как работают радиотелескопы, но я хотела иметь фору. Кроме того, я уже работала с оптическими телескопами на стажировке у Фила Мэсси и посещала занятия Джима Эллиота по наблюдению. Не могли же радиотелескопы так сильно отличаться от оптических?

Один из местных астрономов согласился поболтать со мной, и я для затравки задала пару вопросов о том, над чем они сейчас работают.

— Что вы сейчас наблюдаете?

— Ну, прямо сейчас мы работаем над калибратором фазы для воды вблизи протозвезды.

Хм. Я слегка наклонила голову и покивала, как будто поняла, о чем идет речь.

— Ммм… Насколько она яркая?

— Около четырех кельвинов.

Чего?! По Кельвину же измеряют температуру, а не яркость. Я еще больше наклонила голову.

— Э-э… и как продвигается наблюдение?

— Ну, приемник юстирован на минус тридцать километров в секунду, но если протозвезда меньше одного миллиянского на луч…

Это начинало походить на абсурдную сценку комедийного дуэта Эбботта и Костелло: я была совершенно уверена, что слышала все эти слова раньше, но понятия не имела, что их можно сложить в таком порядке. Угол наклона моей головы уже превратил меня из «задумчивой студентки» в «растерянную собаку». Примерно так я себя и чувствовала, потому что понимала все меньше и меньше.

Наблюдатель продолжал радостно болтать о своем исследовании. Мы оба были астрономами, но терминология неслась мимо меня, как будто я ступила в совершенно неизвестную область. Я держалась изо всех сил, но почувствовала, как где-то в животе шевельнулось что-то вроде страха. Неужели наши исследования так различались только потому, что мы работали с более длинными волнами? По-видимому, так и обстояло дело. (К счастью, к концу лета, после десяти недель исследований и ускоренного курса радиоастрономии, я уже болтала на равных с остальными наблюдателями.)

— Кстати, мы как раз сейчас собираемся сменить объекты и перейти к…

Наблюдатель продолжал говорить, но тут что-то щелкнуло у меня в голове и все наконец встало на свои места: телескоп вел наблюдение прямо сейчас, днем. Я об этом знала, но на самом деле у меня еще не уложилось в голове, что эти антенны вокруг меня прямо сейчас собирают данные, улавливая радиоизлучение от звезд и галактик, которые были невидимы за солнечным сиянием для моих глаз, привыкших ловить свет ночью, но очень заметны для радиотелескопа, в восприятии которого солнечный свет относительно тусклый. Когда я шла встречать свою первую экскурсионную группу, я запомнила этот факт, чтобы обязательно удивить им гостей обсерватории. Мы стояли не просто среди научных приборов. Мы стояли в центре научного исследования, которое активно велось у нас на глазах. Таков странный и фантастический мир радиоастрономии.

Такие радиотелескопы, как VLA или злополучный 300-футовый телескоп в Грин-Бэнк в Западной Виргинии, на первый взгляд не очень похожи на «обычные» — блестящие зеркальные установки, спрятанные в куполах и осторожно выдвигаемые для наблюдений только ночью. У большинства радиотелескопов нет куполов, а изогнутая поверхность хотя и напоминает зеркало телескопа, но выглядит не как сверкающее зеркало, а скорее как гигантская металлическая чаша.

Дело, конечно, в том, что мы смотрим на них человеческими глазами. Радиотелескопы работают на дальнем конце электромагнитного спектра, улавливая свет с длинами волн, измеряемыми в миллиметрах, сантиметрах и даже полных метрах, что далеко выходит за пределы узкого диапазона, доступного нашему зрению. Для улавливания волн такой длины поверхности этих радиотелескопов делают блестящими; радиоизлучение, льющееся с неба, отражается от радиоприемника и фокусируется в детекторе почти так же, как оптический свет отражается от традиционного зеркала.

На таких длинных волнах также проще использовать метод интерферометрии, которая позволяет нескольким антеннам VLA функционировать как единый телескоп. При интерферометрии множество разных телескопов (и не важно, расположены они в нескольких метрах друг от друга или на разных континентах) становятся блестящими точками на гигантском виртуальном зеркале. Астрономы могут направить эти телескопы на один и тот же объект, записать радиоданные с этого объекта на каждый телескоп, а затем отправить их в одно устройство, которое на их основе создаст конечное изображение. Это сложный метод, но объединять данные проще на более длинных волнах, так что для радиоастрономии он прекрасно подходит.

Полученный результат стоит всех усилий. Чем больше расстояние между телескопами, тем шире наше виртуальное зеркало и тем четче конечное изображение, даже несмотря на то, что «зеркало» в основном состоит из пустого пространства (вот почему антенны VLA установлены вдоль рельсов и могут быть расположены в четырех различных конфигурациях). 2017 год был отмечен наивысшим достижением в интерферометрии: объединив радиотелескопы в Аризоне, на Гавайях, в Мексике, Чили, Испании и на Южном полюсе в один телескоп величиной с планету, ученые впервые сфотографировали черную дыру. В апреле 2019 года эти снимки опубликовали, и фотографии черной дыры в 6,5 миллиарда раз массивнее нашего Солнца, находящейся в сердце Галактики на расстоянии 53 миллионов световых лет от нас, появились в новостях по всему миру.

Даже один-единственный радиотелескоп открывает целый ряд новых научных возможностей благодаря тому, что работает в этом необычном, но интересном режиме длинных радиоволн. Наблюдение за радиоизлучением позволяет нам изучать все — от магнитного поля Юпитера до мест рождения новых звезд и даже затухающего фонового излучения, оставшегося после Большого взрыва.

А еще радиообсерватории необычайно эффектно выглядят. VLA, прославившаяся благодаря фильму «Контакт», «снималась» практически везде — от музыкальных клипов до телевизионной рекламы. Еще один радиотелескоп, представленный в «Контакте», — обсерватория Аресибо, огромная 300-метровая тарелка, встроенная в естественное углубление карстовой воронки на северо-западе Пуэрто-Рико. Хотя в такой конструкции сама тарелка неподвижна, телескоп полноценно работает благодаря приемнику, подвешенному над тарелкой на высоте полторы сотни метров на трех огромных кабелях: приемник перемещается и нацеливается на нужные небесные объекты. Поклонники Джеймса Бонда также наверняка знакомы с Аресибо, сами того не зная: в фильме «Золотой глаз» эта обсерватория сыграла роль секретной антенны, скрытой под озером, с помощью которой главный злодей управляет спутниками. В кульминационный момент фильма Бонд (в исполнении Пирса Броснана) и злодей (которого играет Шон Бин) сражаются на шаткой платформе приемника, пока Бонд не сбрасывает своего противника на тарелку (добавив Аресибо к длинному и славному списку «киноубийц Шона Бина»).

Поскольку в радиоастрономии мы работаем с длинными волнами, радиотелескопы способны выполнять такие виды наблюдений, которые недоступны обычным телескопам, не говоря уже о впечатляющих достижениях в области интерферометрического взаимодействия и фотографирования черных дыр.

Как я узнала в свой первый день в качестве гида в VLA, радиотелескопы могут успешно вести наблюдения в любое время суток. А также при ярком солнечном свете, облаках и дожде, и даже ветер становится серьезной проблемой только в том случае, если достаточно сильно шатает антенну, что может физически повлиять на качество сигнала.

Радиотелескопу не помеха и снег в умеренных количествах — многие радиотелескопы спокойно продолжают наблюдение в снегопад и даже в метель. Единственная реальная трудность возникает, когда снег начинает скапливаться в тарелках, так как его вес может искривлять тарелку или создавать нагрузку на двигатели. В радиообсерваториях используют разные способы уборки снега. В Грин-Бэнк однажды в порядке эксперимента развели под телескопом огонь, рассчитывая растопить снег. (Эксперимент не удался — первые же капли от растаявшего снега потушили огонь. Ох уж эти астрофизики!) Там же, в Грин-Бэнк, пробовали сдуть снег с 300-футового телескопа с помощью реактивного двигателя компании Rolls-Royce. А у VLA есть специальный режим «сброс снега»: все двадцать семь тарелок одновременно наклоняют как можно ниже, чтобы просто вывалить оттуда снег, затем поворачивают тарелки так, чтобы ветер сдул остатки, и направляют на солнце, чтобы растопить лед. Другие радиотелескопы используют значительно более простой в техническом отношении способ, который известен в среде моих коллег как «аспирант с метлой».

Если бы кто-то попробовал подойти с метлой или реактивным двигателем к зеркалу оптического телескопа, инженеры обсерватории немедленно задушили бы его, но для радиотелескопов эти методы вполне годятся. Мы помним, что отражающая поверхность телескопа должна иметь кривизну с точностью до 5 % от длины волны света, которую он фокусирует. Это означает, что в то время как форма зеркала, отражающего коротковолновый оптический свет, может отклоняться от совершенства лишь на толщину волоска, у радиотелескопов допустима погрешность в несколько миллиметров. Как будто немного, но это означает, что по радиотелескопам можно в буквальном смысле ходить. Кульминацией моего лета в VLA стало то, что меня научили безопасно передвигаться по одной из антенн (не сходя со швов и тщательно следя за тем, чтобы не подобраться слишком близко к краю тарелки), а еще я смогла позвать своих родителей, Фила Мэсси и его семью на экскурсию в антенну. На радиотелескопе обсерватории Паркса в Австралии астрономы иногда развлекаются тем, что садятся на край антенны перед тем, как она «выпрямится в полный рост», и поднимаются вверх вместе с ней. Там это называется «аттракцион».

Во время урагана «Мария» телескоп в Аресибо вел наблюдение, даже несмотря на бурю (не помешало и то, что многие астрономы и другие сотрудники укрылись в обсерватории, пережидая ветер с порывами до 70 метров в секунду). Впоследствии, когда дороги расчистили, обсерватория стала центром оказания помощи местным жителям, обеспечивая их водой и удовлетворяя другие нужды, а также опорным пунктом Федерального агентства по управлению в чрезвычайных ситуациях, которому предоставила свою вертолетную площадку. К сожалению, телескоп все же пострадал. Линейный канал телескопа — радиоприемник длиной 30 метров, имеющий вид длинной трубчатой лестницы, — был оторван ураганным ветром и провалился сквозь решетчатую тарелку телескопа, пробив несколько отверстий.

Сама тарелка Аресибо подвешена над землей, и под ней достаточно места, чтобы ходить и ездить. Ее поверхность, которая издалека или на снимках с воздуха кажется монолитной, на самом деле решетчатая и пропускает свет, так что под телескопом стелется густой зеленый ковер растений. После урагана территорию под ним затопило, и сотрудникам пришлось позаимствовать каяк одного из астрономов, чтобы осмотреть тарелку снизу.

Впрочем, иногда радиотелескопы сталкиваются с теми же проблемами, которые преследуют другие обсерватории, только проявляются они иначе. Животные могут натворить в радиообсерватории немало бед, но у серьезных проблем оказываются совершенно неожиданные причины.

Самые известные вредители на радиотелескопах — это птицы, вернее, то, что они оставляют после себя. В 1964 году физики Арно Пензиас и Роберт Уилсон работали на чрезвычайно чувствительной радиоантенне и пытались понять, как избавиться от постоянного фонового шипения в данных. Основными виновниками они считали голубей, которые гнездились в телескопах и рядом с ними. Птицы производили слой того, что Арно деликатно именовал «белым диэлектрическим веществом», — для радиотелескопов оно представляет проблему, поскольку птичий помет хорошо проводит электричество и может сбить с толку детекторы. Арно и Роберт избавились от голубей и помета в надежде устранить фоновый шум. К несчастью, шипение никуда не делось. К счастью, это оказался космический микроволновый фон, электромагнитный реликт Большого взрыва — открытие, которое принесло двум физикам Нобелевскую премию.

Тем не менее отгонять стаи птиц подальше от радиотелескопов с тех пор стало приоритетной задачей, и обсерватории используют все средства, от металлических шипов и (радиопрозрачных) экранов GORE-TEX до различных шумов, пытаясь отпугнуть птиц и уберечь телескопы от помета. По иронии судьбы, Джодрелл-Бэнк, радиообсерватория в Англии, преуспела в этом благодаря паре диких сапсанов, которые обосновались на опорных башнях самого большого телескопа и отлично справляются с задачей отпугивания мелких птиц.

Борьба Аресибо с птицами носит несколько более драматичный характер, хотя это получилось непреднамеренно. Передатчики, приемники и другие оптические элементы телескопа размещены внутри большого купола с открытым основанием, подвешенного над огромной основной тарелкой. Птицы часто залетают под купол, а найти дорогу наружу подолгу не могут, и это не всегда заканчивается для них благополучно. Если птица окажется между оптическими элементами телескопа в неподходящий момент, то все равно что попадет в микроволновку. У большинства радиотелескопов такой проблемы нет, поскольку там оптические элементы не накрыты куполом, но и там бывают несчастные случаи: в одной радиообсерватории в Калифорнии включили передатчик именно в тот момент, когда рядом пролетал рой пчел, и все пчелы погибли.

Во время изучения радиоярких областей соседней галактики Норберт Бартел и его команда временно потеряли сигнал с одного калифорнийского радиотелескопа. В опубликованной работе Норберт сухо объяснил: «Потеря сигнала произошла из-за кнутовидной змеи (Coluber constrictor), попавшей на провода высокого напряжения (33 000 В), обслуживающие станцию. Однако… мы не считаем [змею] ответственной за потерю данных. Вероятнее всего, причиной стала некомпетентность краснохвостого сарыча (Buteo borealis), построившего гнездо без учета требований безопасности; данное гнездо упало с близстоящей опоры линии электропередач, и птенцы оказались выброшены на землю вместе со всем их запасом пищи, состоявшим из одной древесной крысы, одной кенгуровой крысы и нескольких змей, исключая вышеупомянутую, имевшую более высокую плотность»[28]. Среди необычных сообщений в отчетах наблюдателей такое описание происшествия, как «птица случайно уронила змею на провода», пожалуй, одно из самых странных.

В районе Аресибо также имеется большая популяция бездомных кошек, которые по понятным причинам привязываются к месту, где люди их подкармливают. Когда их численность стала выходить из-под контроля, несколько астрономов начали забирать котят и потихоньку раздавать их своим коллегам. Сеть тайного котооборота расширилась, в нее оказались вовлечены и другие близлежащие радиообсерватории. Однажды в здании обсерватории в Тусоне в поисках источника странного шума, который принимали за шебуршание крыс, кто-то сдвинул потолочную плитку, и оттуда выпали два котенка. Их сразу назвали Фобосом и Деймосом в честь спутников Марса. Сегодня у «астрономических котят» есть онлайн-представительство в Твиттере (@ObservatoryCats); этот аккаунт собрал средства на помощь домашним животным в Пуэрто-Рико после урагана «Мария» и отслеживает судьбу астрономических кошек, которые начали свой путь на телескопах.

Даже с учетом неприятностей в виде птичьего помета или пораженных током пчел жизнь в радиообсерватории кажется довольно приятной. Можно вести наблюдение в любую погоду, можно лазать по тарелкам, как по гигантской детской площадке, а для уюта еще и котята имеются.

Подвох кроется в помехах. Мы знаем, что у радиотелескопов свое, быть может, неожиданное представление о том, что считать «блестящим» зеркалом. Оказывается, и «темнота» для них определяется не менее странными критериями. Если бы радиоизлучение было видимым, то, где бы вы ни читали эту книгу, вы наверняка видели бы вокруг хаотичный набор странных сигналов. Я пишу этот абзац в городской кофейне, и если бы я могла своими глазами различать радиоволны разной длины, то видела бы облако сетей Wi-Fi, бесконечные потоки сигналов мобильных телефонов, редкие вспышки микроволновки и даже мигание свечей зажигания в двигателях машин на улице.

Радиотелескопы должны максимально ограждать себя от этих загрязняющих источников излучения. Поэтому целые диапазоны длин волн защищены на государственном и международном уровне и закрыты для любого использования (радиовещания, военной связи и т. п.), чтобы оставить их исключительно для научных исследований. И все же чем более изолирован радиотелескоп, тем лучше. Равнина, на которой расположена 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 голодный сотрудник, ожидающий обеда? Если вместо того, чтобы ждать, пока микроволновка закончит разогрев, сделать то, что делают тысячи нетерпеливых пользователей, — открыть дверцу, чтобы остановить микроволновку до того, как она отсчитает последние секунды?

Эксперимент сработал. Три преждевременно открытые микроволновки сгенерировали три отчетливые вспышки перитонов. Эмили летела обратно в Австралию с собеседования, когда пришли результаты эксперимента. Она открыла электронное письмо в аэропорту Сингапура и, окрыленная новостями, по пути домой за четыре часа полета написала целую научную статью с кратким изложением открытия. В качестве соавторов она указала всех сотрудников обсерватории Паркса.

Сегодня перитоны — известное явление, а Эмили и другие исследователи в этой области продолжают обнаруживать и изучать настоящие быстрые радиовсплески. Теперь мы знаем, что они обладают сверхмощной энергией, порождены краткими драматическими событиями в других галактиках и не имеют отношения к микроволновкам, но, что именно их вызывает, пока остается загадкой.

Обсерватория Паркса принимала сигналы от микроволновок. Другие радиотелескопы могут ошибочно засекать Wi-Fi или мобильные телефоны. Грин-Бэнк прячется от ложных сигналов в уголке земного шара, защищенном от радиопомех. Но проблемы, с которыми сталкиваются радиотелескопы, представляют собой лишь частный случай одной серьезной проблемы: Земля — не лучшее место для занятия астрономией. Работа астрономов на поверхности земли сопряжена с множеством трудностей, будь то искусственные сигналы, мешающие работе радиоантенн, световое загрязнение, осветляющее темное небо вокруг обсерваторий, или водяной пар и турбулентная атмосфера, не дающие свету с небес достигать наших телескопов. Конечно, приятно помечтать о том, как было бы здорово отправить все наши телескопы в космос вслед за «Хабблом», но это неосуществимо ни с практической, ни с финансовой точки зрения. Наземная астрономия остается экономичным, быстрым и доступным вариантом, особенно когда мы начинаем проявлять творческий подход… или расширяем определение того, что считать «наземным».

Единорог был недоволен.

Индикаторный единорог телескопа SOFIA сидел на приборной панели. Это была одна из тех очаровательных маленьких плюшевых игрушек-перевертышей с двумя разными выражениями лица, и «выставлял значения» на ней специалист по приборам телескопа. Когда дела шли хорошо, у единорога была блестящая белая шерстка и задорная улыбка. Когда дела шли неважно — как сегодня вечером, — единорога выворачивали синей шерстяной подкладкой наружу и он демонстрировал хмурую мордочку с большими недовольными глазами.

Сейчас единорог правильно показывал, как обстоят дела с телескопом, на котором я должна была вести наблюдение. Еще ничего не определилось окончательно, но было очень вероятно, что мы потеряем запланированную ночь наблюдений либо из-за проблем с оборудованием, либо из-за погоды. Барахлил блок охлаждения; решение пока не удалось найти, а без него телескоп не сможет работать. Кроме того, на улице было нетипично холодно: стоял февраль 2019 года, и даже в Южной Калифорнии температура опустилась почти до нуля. Если какая-либо часть обсерватории начнет покрываться льдом, можно будет попрощаться с ночью наблюдения.

Стратосферная обсерватория инфракрасной астрономии (SOFIA) в полете с открытой камерой телескопа (© NASA/Jim Ross)

Группа людей, слоняющихся вокруг в ожидании официального сообщения, была в некотором волнении, но в основном заняла обычную для наблюдателей жизнерадостно-фаталистическую позицию: никто из нас ничего не может сделать, остается только ждать. Люди болтали группками, проверяли прогноз погоды на своих телефонах, подходили к приборной панели проведать единорога и рылись в пакетах ночных ланчей, которые вообще-то предназначались для более позднего времени. В конце концов, прорвавшись сквозь сгустившуюся атмосферу ожидания, поступило сообщение.

Сегодня полета не будет.

Проблема с системами охлаждения, неблагоприятная погода и преждевременное поедание ночного ланча были, в общем, обычной историей для наблюдателей. Необычным был телескоп, у которого мы сейчас сидели и ждали. Около двадцати человек находились на борту Стратосферной обсерватории инфракрасной астрономии (SOFIA) — модифицированного «Боинга-747-SP» с 2,7-метровым телескопом, установленным в задней части самолета. Самолет мог подниматься в стратосферу на высоту 13 700 метров, затем сзади по левому борту самолета открывалась выдвижная дверь шириной 4 метра, и в нее выставлялся телескоп. Находясь над 99 % водяного пара в атмосфере, он наблюдал радиоволны в диапазоне длин, которые обычно отражаются от молекул воды и поэтому не улавливаются с земли. Пассажиры — пилоты, руководители, операторы телескопов, специалисты по приборам, специалисты по технике безопасности и наблюдатели, такие как я, управляли телескопом из герметичной части самолета, а сам телескоп был за стенкой, изолированный от нас в собственной камере с открытой дверью.

На борту SOFIA во время моего первого посещения обсерватории. Я справа в куртке с капюшоном; в левом верхнем углу видна герметичная камера телескопа (© David Pitman)

Отказала система охлаждения внутри камеры телескопа. Телескоп SOFIA может вести наблюдение даже при турбулентности, оставаясь совершенно неподвижным: он установлен на самом большом в мире шарикоподшипнике (1,2 метра в диаметре), который прочно запечатан в подставке телескопа вместе с внушительным запасом масла для плавности движения. Без охлаждающей жидкости, предохраняющей масло от нагревания при трении движущегося подшипника, телескоп в конечном счете перестал бы плавно корректировать положение и испытывал бы на себе ту же тряску, что и все остальное в самолете, — а с дрожащим полем обзора от телескопа никакого толка.

В другую ночь экипаж, возможно, предпочел бы еще повозиться с охлаждением, но против нас была еще и погода. Несмотря на то что мы находились в Палмдейле, Калифорния, чуть севернее Лос-Анджелеса, на нас обрушился жуткий шторм, наступило резкое похолодание, и крылья самолета оказались под угрозой обледенения. Обычные коммерческие самолеты устраняют обледенение с помощью реагентов, но для SOFIA это был не вариант. Любой, кто летал в самолете сразу после обработки такими средствами, видел, как от слоя вязкой яркой жидкости, которую распылили на поверхность самолета, еще несколько часов отрываются мелкие капли и плывут в воздухе вдоль фюзеляжа. В SOFIA устранять обледенение таким образом было рискованно: во время полета часть реагента попала бы в камеру телескопа, как только ее бы открыли. Мы понимали, что обледеневшие крылья не позволят отправить телескоп в полет.

Прошлым вечером причуды погоды также заставили SOFIA остаться на земле. Первый наблюдательный полет, на который я была записана, отменили из-за риска сильной турбулентности. Как ни странно, для такого большого самолета с большим телескопом и соответствующими сложностями отмена рейса из-за погодных условий и отказа оборудования — на самом деле редкость, а две отмены подряд случились едва ли не впервые в истории SOFIA. По несчастливой случайности, это были как раз те два рейса, на которых я должна была летать пассажиром. Печально покидая самолет и направляясь обратно в ближайший ангар, я переживала: а вдруг я оказалась одним из тех невезучих астрономов с «погодным проклятием» и одно мое присутствие обрекает SOFIA оставаться на земле? Я также подозревала, что только что потеряла свой единственный шанс полетать на самолете-телескопе.

В последние годы одной из ключевых задач наземных телескопов стало преодоление неудобной атмосферы нашей планеты.

Мерцание, которое делает звезды такими красивыми для обычных людей, глазеющих на звезды с земли, является вечной проблемой для астрономов, и попытки свести его к минимуму увенчались грандиозным успехом с появлением адаптивной оптики. Адаптивная оптическая система размещает компьютеризированную систему магнитов за тонкими срезами телескопных зеркал и запускает лазер в верхние слои атмосферы. Лазер возбуждает атомы натрия в атмосфере, заставляя их светиться и создавая фальшивую звезду. Сравнивая внешний вид такой звезды с теоретически идеальным изображением, которое должно получиться от лазера, система может измерять искажения атмосферы и использовать магнитную систему для настройки формы зеркала и компенсации атмосферных эффектов в режиме реального времени. В результате получается великолепное четкое изображение, имитирующее вид неба без атмосферы.

Это блестящий метод: изображения, полученные на телескопах с адаптивными оптическими системами, по четкости даже превосходят снимки, сделанные космическими телескопами, такими как «Хаббл». Однако это устраняет лишь одно из неудобств, которые доставляет астрономам воздух, которым мы дышим.

Наша атмосфера, помимо того что мешает изучать свет, достигающий поверхности земли, еще и блокирует огромную часть светового излучения, которая в результате вообще не достигает нас. Большую часть излучений на более коротких или более длинных волнах, идущих к нам из космоса, — излучений, невидимых для наших глаз, но бесценных для исследования, если мы сможем уловить их с помощью телескопа, — атмосфера просто не пропускает. Что именно задерживает волну, зависит от ее длины. Гамма-лучи и рентгеновские лучи с их чрезвычайно высокими энергиями и крошечными длинами волн отражаются от верхних слоев атмосферы. Ультрафиолетовое излучение проникает в небольших количествах (по крайней мере, достаточных, чтобы мы все время от времени обгорали на солнце), но в основном его задерживают молекулы кислорода в озоновом слое. Также до нас частично доходит инфракрасное излучение, но более длинные инфракрасные волны блокируются в атмосфере молекулами водяного пара и углекислого газа. И только в диапазоне радиочастот (субмиллиметровые и более длинные волны) излучение снова начинает проникать через атмосферу.

Исследовать излучения вне этих пределов, особенно за пределами инфракрасного и субмиллиметрового диапазонов, можно и с Земли, но для этого необходимо исключить как можно большее количество водяного пара. Уже тех преимуществ, которые дает нам расположение обсерваторий в высокогорных и засушливых местах, достаточно, чтобы значительно улучшить данные с телескопов, ведущих наблюдение за этими излучениями.

Это одна из причин, почему Чили — такое притягательное место для астрономов. Пустыня Атакама, как известно, является самым засушливым местом в мире, не считая полюсов. Оптические обсерватории в Чили в основном расположены в центральных и северных предгорьях Анд, но на возвышенностях Атакамы построены такие обсерватории, как Atacama Large Millimeter Array (ALMA) — радиоинтерферометр, состоящий из шестидесяти шести антенн. Расположенный на высоте более 5000 метров над уровнем моря, он дал нам первое представление о планетах, которые рождаются вокруг молодых звезд, соединяясь из тонких дисков газа и пыли, и в конечном итоге образуют планетные системы, подобные нашей Солнечной системе. А также о галактиках, сталкивающихся друг с другом на расстоянии тринадцати миллиардов световых лет, настолько отдаленных, что свет, обнаруженный антеннами, был испущен двумя галактиками в самый ранний период существования нашей Вселенной, менее чем через миллиард лет после Большого взрыва. Эта обсерватория также была одним из элементов общепланетного интерферометра, который сделал первый снимок черной дыры.

Однако работа на самой площадке телескопа может быть чрезвычайно сложной. Техническому персоналу, работающему с антеннами или вспомогательной инфраструктурой, приходится использовать переносные кислородные приборы, а в здание обсерватории кислород подается по трубопроводу. Сотрудники спят в Центре обеспечения эксплуатации, который находится на относительно небольшой высоте — около 2900 метров. Тем не менее, какой бы впечатляющей ни была высота ALMA над уровнем моря, она все равно находится в самой нижней части атмосферы нашей планеты. Чтобы увидеть больше, нам нужно подняться выше. Гораздо выше.

Идея поместить телескоп в самолет и просто взлететь с ним на большую высоту возникла еще в 1960-х годах. Одной из первых бортовых обсерваторий был двенадцатидюймовый телескоп, установленный в кабине принадлежащего НАСА самолета Learjet таким образом, чтобы смотреть в герметичное круглое отверстие прямо перед крылом самолета. Learjet летал на высоте 15 000 метров (астроном внутри работал в шлеме и кислородной маске), а его телескоп использовался для изучения инфракрасного излучения других планет нашей Солнечной системы, новорожденных звезд и черных дыр в центрах других галактик.

Больший размах воздушная астрономия получила при создании воздушной обсерватории Galileo, хотя там были свои сложности. Построенная НАСА в 1965 году обсерватория Galileo I представляла собой модифицированный Convair 990 с дополнительными окнами, сделанными в верхней части самолета. С этого телескопа велось наблюдение солнечного затмения и пролета кометы в 1965 году, и НАСА надеялось, что Galileo I ждет долгая успешная карьера в качестве многофункционального научного центра для проведения астрономических и других исследований, таких как наблюдения за дикой природой. К сожалению, когда в 1973 году Galileo I возвращался в аэропорт Моффет Филд в Калифорнии после испытательного полета, он столкнулся в воздухе с другим самолетом, P-3 Orion ВМС США, когда оба самолета шли на посадку. В катастрофе погибли все одиннадцать человек на борту Galileo I, а из шести членов экипажа военного самолета выжил только один. Позднее НАСА создало новую обсерваторию, Galileo II, также на модифицированном Convair 990, которая продолжала вести наблюдения до 1985 года. К сожалению, этот самолет также потерпел крушение: во время взлета с авиабазы Марч у него лопнули две передние шины, самолет выкатился за пределы взлетно-посадочной полосы и моментально загорелся. Удивительно, но все находившиеся на борту остались живы.

Воздушная обсерватория Койпера, названная в честь Джерарда Койпера — специалиста по планетологии и одного из первых энтузиастов воздушной астрономии, который вел наблюдение с помощью телескопа Learjet, — стала первым значительным достижением НАСА в области воздушной астрономии. Обсерватория Койпера располагалась в самолете Lockheed C-141A Starlifter, у которого, как у SOFIA, была герметичная камера с раздвижной дверью, где находился 36-дюймовый телескоп, предназначенный для изучения длинноволнового инфракрасного излучения. Самолет мог подниматься на высоту более 13 500 метров и летал с середины 1970-х до 1995 года.

Среди многочисленных открытий летающей обсерватории Койпера — первые данные наблюдения атмосферы Плутона и колец вокруг Урана. Если вам кажется, что я уже об этом упоминала, вы правы — эти наблюдения провел Джим Эллиот, мой преподаватель наблюдательной астрономии из Массачусетского технологического института. Вот так тесен круг астрономов.

На занятиях у Джима я впервые услышала рассказы о воздушной астрономии, хотя у меня тогда сложилось несколько искаженное представление о том, как там организовано наблюдение. Когда Джим рассказывал о том, как смотрел в телескоп из открытой двери самолета, я сложила в голове то, что на тот момент знала о телескопах (маленький отцовский Celestron на заднем дворе) и о самолетах (мой опыт ограничивался двумя перелетами через всю страну и пару раз виденным по кабельному каналу фильмом «Самолет президента»). В результате я вообразила, как Джим вместе с другими астрономами, веселые и растрепанные от ветра, столпились у открытой двери в хвосте самолета и выставили в нее маленький телескоп. («Наверное, — думала я, — они очень крепко держатся за стенки или привязаны к чему-нибудь».) На самом деле телескоп и в обсерватории Койпера, и в SOFIA находится в отдельной камере, изолированной от пассажиров. На наблюдение вылетает целая команда специалистов, они следят за различными приборами и управляют телескопом из обычной части салона, и никто не высовывается наружу, как довольная собака из окна машины на шоссе. Я была слегка разочарована.

С тех пор на смену самолету Койпера пришла новая летающая обсерватория, SOFIA, с 2,7-метровым телескопом на борту Boeing 747-SP. SOFIA начала вести наблюдения в 2010 году. Большую часть года она совершает вылеты из Палмдейла, а в июне и июле перебазируется в Крайстчерч в Новой Зеландии, чтобы наблюдать южное небо долгими ночами, когда в Южном полушарии зима. Стандартный полет SOFIA длится около десяти часов. На ее счету составление карты магнитного поля Млечного Пути, изучение рождения новых звезд и поиск водяных столбов, извергающихся на Европе, одном из спутников Юпитера.

Из-за модификаций самолета SOFIA официально относится к классу экспериментальных летательных аппаратов, что требует соблюдать целый ряд дополнительных правил и норм безопасности.

Я стала догадываться, что полет на SOFIA будет совсем не таким, как обычные перелеты и обычные наблюдения, когда вместе с первым разрешением на полет мне прислали пачку форм для заполнения. Там была анкета для полетного манифеста, занимавшая несколько страниц, подробный план медосмотра, который мне предстояло пройти, и официальное письмо, извещавшее меня, в соответствии с требованиями Федерального управления по охране труда, что на SOFIA я буду подвергаться воздействию «опасного уровня шума».

Поскольку самолет SOFIA лишен большинства стандартных приспособлений, которые поглощают звук на пассажирских самолетах, шум во время полета достигает такого уровня, что его длительное воздействие может привести к повреждению слуха, поэтому всех пассажиров просят надевать беруши, а все общение на борту происходит с помощью радиогарнитуры. Помимо документов мне выслали ценные указания: нужно было взять с собой кружку с завинчивающейся крышкой, чтобы случайно не разбрызгать горячий кофе или чай по всему самолету в случае турбулентности; синтетическую одежду, несмотря на то что в самолете очень холодно, надевать не рекомендовалось, поскольку она может представлять опасность в случае пожара; и наконец, мне предписывалось прибыть в Палмдейл за день до вылета, чтобы пройти инструктаж по аварийному покиданию самолета. Да уж, этот телескоп был не чета другим.

Инструктаж по безопасности оказался увлекательным, но несколько настораживал — как и любое объявление в духе «у нас никогда не было серьезных инцидентов или чрезвычайных ситуаций на борту во время полета, но на всякий случай мы расскажем, что надо делать, если самолет перевернулся и горит». В дополнение к стандартным инструкциям по технике безопасности на борту самолета — как надевать спасательные жилеты и кислородные маски — я узнала, как выпускать надувной желоб у двери самолета и использовать его в качестве спасательного плота, и выяснила, что эти желоба снабжены «аварийными комплектами жизнеобеспечения», которые включали в себя аптечку первой помощи, аварийный маяк, нож и даже рыболовный набор и руководство по ловле рыбы. Также мне показали видеоинструкцию о том, как покинуть самолет через люк в полу в передней части («пожалуйста, используйте этот выход только в том случае, если самолет после остановки находится в перевернутом положении») и через люк в кабине пилотов (при этом, выбравшись наружу, нужно было спускаться по горбу самолета с помощью системы тросов и ручек). Поскольку в течение большей части полета пассажирам разрешалось свободно ходить по салону, каждый должен был носить при себе дымозащитный капюшон. Это небольшая полотняная сумочка, которая в случае пожара или задымления в кабине раскладывается в нечто вроде шлема, снабженное аварийным запасом кислорода. Инструкция на упаковке заканчивалась призывом: «Дышите нормально». Кто бы возражал.

Перед каждым рейсом SOFIA все, кто летит на самолете, обязаны присутствовать на брифинге, который проводится незадолго до посадки в самолет в конференц-зале внутри ангара НАСА. Руководитель полета оглашает список пассажиров, маршрут полета и прогноз погоды, текущее состояние всего оборудования, последние данные о телескопе и приборах, а также краткое описание астрономических объектов, запланированных для наблюдения во время рейса, с пояснениями. Пилоты позже рассказали мне, что эти научные описания — их любимая часть брифинга. За много лет ночных полетов SOFIA авиадиспетчеры запомнили ее позывной, NASA747, и в спокойное ночное время иногда могут вызвать самолет просто так и спросить, что сейчас наблюдает телескоп. А пилоты всегда рады ответить: «Центр Млечного Пути!» — или что-нибудь в этом роде.

Мой первый полет на SOFIA отменили, едва начался брифинг, из-за «серьезного метеорологического события», вызывавшего, как это официально именовалось, «экстремальную турбулентность» (то есть способную травмировать пассажиров или повредить самолет). Позже я узнала, что за неделю до этого еще один полет SOFIA отменили по той же причине, а пассажирский самолет, летевший той ночью по похожему маршруту, столкнулся с такой сильной турбулентностью, что несколько человек на борту пострадали. Конечно, всем нам не терпелось полететь, но никому даже в голову не пришло подвергнуть сомнению это решение.

Я воспользовалась перерывом в работе, чтобы пообщаться с пилотами SOFIA. Большинство из них в прошлом были пилотами гражданской авиации или летчиками-испытателями, и мне было любопытно узнать, каково это — управлять самолетом с телескопом на борту и огромной дырой в боку. Пилоты в один голос утверждали, что SOFIA летает почти так же, как обычный пассажирский самолет. Самая необычная особенность SOFIA, дверь камеры телескопа, спроектирована настолько удачно, что во время полета даже не чувствуется, открыта она или закрыта. Не ощущается и турбулентность. Сам телескоп тяжелый — семнадцать тонн, помещенных в хвосте, поэтому компьютерные стойки SOFIA находятся в носовой части самолета, а передняя часть фюзеляжа дополнительно укреплена стальными пластинами, чтобы уравновесить самолет.

Самое большое отличие рейсов SOFIA от полетов на обычном самолете, как отметили пилоты, — это чрезвычайно точно заданные время и траектория полета. Одна из особенностей использования телескопа, установленного в корпусе самолета, связана с его наведением. Как и вид, открывающийся пассажиру из иллюминатора, то, что телескоп SOFIA видит из своей камеры, во многом определяется положением самолета в небе. Это означает, что траектория полета самолета задается в зависимости от того, какие объекты и как долго планируется наблюдать, и поэтому иногда она выглядит странновато и включает зигзаги, треугольники и ромбы. Время полета также устанавливается чрезвычайно точно: пилоты должны придерживаться запланированного расписания полета с точностью до нескольких минут. Для этого нужно тщательно отслеживать ветер, вес и высоту воздушного судна, а также поддерживать постоянную связь с авиадиспетчерами, чтобы не помешать в небе коммерческим рейсам. Но, несмотря на такое количество факторов, которые нужно учитывать, в большинстве случаев SOFIA удается следовать намеченными маршрутами, во многом благодаря тщательному планированию и мастерству пилотов.

Поскольку необходимо строго придерживаться заранее утвержденного плана наблюдений, возможности астрономов непосредственно во время полета ограничены. Да, им выделяется время на SOFIA, они готовят планы наблюдений и списки объектов, с учетом которых строится маршрут и расписание полета, но когда самолет в воздухе, большую часть времени астрономы на нем не более чем пассажиры. Иногда у наблюдателя есть возможность уделить своему объекту на одну-две минуты больше или что-нибудь подкрутить в приборе, чтобы немного скорректировать данные, но в утвержденном и незыблемом плане полета уже мало что можно изменить. Однако операторы телескопов SOFIA выполняют практически те же функции, что и их коллеги в наземных обсерваториях, разве что с некоторыми дополнительными сложностями. (Большинству операторов, даже в зонах землетрясений, не приходится регулярно сталкиваться с турбулентностью.)

Экипаж SOFIA обычно состоит из двух пилотов, бортинженера, руководителей программ, специалистов по технике безопасности, операторов телескопов, специалистов по приборам и нескольких приглашенных астрономов. В моем февральском полете на борту было двадцать человек. Эмили Бевинс, оператор телескопа, нашла определение для работы на SOFIA, которое показалось мне идеальным после двухдневных экскурсий по самолету, инструктажей по безопасности и брифингов (все это, конечно, очень отличалось от того, с чем я сталкивалась в других обсерваториях). «Это похоже на симфонию», — сказала она. Несколько групп хорошо подготовленных специалистов, каждый из которых выступает с собственной тщательно отрепетированной партией, вместе создают сложное, но целостное музыкальное произведение. Эта аналогия сразу нашла отклик у меня как скрипачки, которая много лет выступала с оркестром. А еще я попробовала развить метафору и подумала, что работа на некоторых наземных телескопах напоминает подготовку к концерту молодой группы в заштатном клубе: гастрольные администраторы таскают на себе усилители, кто-то заматывает скотчем барахлящий микрофон, и какие-то непонятные люди все время прибегают что-то подкрутить или проверить звук перед вечерним выступлением.

На следующую ночь после нашего «серьезного метеорологического события» атмосфера на брифинге была пронизана гораздо более сильным волнением, чем прежде. Отчасти это было просто накопившееся напряжение двух десятков человек, набившихся в комнату, которые жаждали наконец приступить к работе. Я тоже была изрядно на взводе. Целый лишний день ожидания, бестолковый график сна, толстый слой холодных облаков, которые время от времени обрушивали на калифорнийскую пустыню снег, дождь и даже град, размышления о том, какую турбулентность SOFIA сможет выдержать в таких облаках, и «Болеро» Равеля, которое я слушала по кругу после комментария Эмили насчет «симфонии»… в общем, неудивительно, что мои нервы были в состоянии повышенной боевой готовности.

Поначалу все выглядело многообещающе. Если SOFIA — симфония, то руководитель программы каждого полета — это, несомненно, дирижер, который досконально знает партии всех остальных инструментов и отвечает за то, чтобы они объединили усилия и успешно исполнили произведение. Наш руководитель сообщил, что погода все еще паршивая, но, по-видимому, не настолько опасная, так что мы, кажется, действительно можем сесть в самолет и подняться в стратосферу. Вся группа оживилась при мысли об успешном полете и быстро покинула зал после брифинга. Все надели куртки и рюкзаки, запихнув туда ночные ланчи, и выскочили на улицу. Увлекаемая толпой, я просто вибрировала от возбуждения, так же, как все, схватила беруши, накинула на плечи светоотражающий ремень безопасности — необходимая мера предосторожности при пересечении действующей рулежной дорожки — и направилась к самолету.

На борту все разошлись по местам, спрятав сумки под сиденьями и убрав ночные ланчи в два специальных холодильника, которые вместе с кофейниками и несколькими маленькими микроволновками составляли крошечную бортовую кухню. В самолете уже было заметно прохладно, и почти все остались в верхней одежде, когда разбрелись проверять рабочие станции телескопа и приборов, любоваться задней частью камеры телескопа, где была установлена инфракрасная камера, и мерить шагами самолет, ожидая окончательного решения о том, полетим мы или нет.

Это был вечер проблем с системой охлаждения, угрозы обледенения крыльев и хмурого плюшевого единорога. Когда в конце концов от руководителя программы поступило последнее сообщение — о второй подряд отмене рейса, — я, как и все остальные, понимала, что это правильное решение, но все равно была очень расстроена. Потребовались месяцы усилий, чтобы получить разрешение на этот полет в качестве журналиста и писателя, и я надеялась своими глазами увидеть, как работает воздушная астрономия, и собрать материал для этой книги. Сотрудники SOFIA уже и так немало помогли мне, и я знала, что они не смогут просто посадить меня на другой рейс. Я подозревала, что извечные враги астрономии — проблемы с погодой и оборудованием — только что лишили меня единственного шанса полетать на SOFIA.

Забираясь на высоту 13 000 метров, SOFIA поднимается над большей частью водяного пара атмосферы Земли, что дает нам доступ к инфракрасному излучению с большей длиной волны. Но чем больше атмосферы удается оставить внизу, тем лучше.

С этой задачей справляются «Хаббл» и другие космические телескопы, которые вращаются высоко над Землей, но вывод на орбиту полноценной обсерватории — дорогостоящее и технически трудное дело. Телескоп — сам по себе сложное инженерное сооружение, а когда добавляются ограничения по весу, совместимость с ракетой, необходимость разработки системы, которая позволит управлять им дистанционно с минимальным вмешательством человека, космический телескоп становится непомерно трудной затеей. Запускать космические телескопы того же веса и размера, что и наземные телескопы, просто нецелесообразно.

Тем не менее есть компромиссные варианты, которые позволяют хотя бы приблизиться к цели. Обычно в воздушной астрономии телескопы поднимают в небо на самолетах, но некоторые астрономы обратились к воздушным шарам и даже к суборбитальным ракетам, чтобы подняться в более высокие слои атмосферы.

Астрономические стратостаты работают на невероятной высоте — около 40 километров. Находясь так высоко над атмосферой, можно наблюдать гамма-лучи, рентгеновские лучи и ультрафиолетовое излучение. Стратостаты помогали исследовать тонкие струи газа, дрейфующие между галактиками, улавливали гамма-излучение от остатков сверхновых и служили первоначальными испытательными стендами для ультрасовременных приборов, которые далее применялись в полноценных космических полетах.

Если, как и я, при словах «воздушный шар» вы сразу представляете себе шарик на детском празднике или красочный воздушный шар для прогулок (возможно, с полной корзиной астрономов), то давайте рассмотрим поближе, что на самом деле представляет собой наблюдение с помощью воздушного шара.

В астрономии используют стратостаты очень большого размера (самые крупные в надутом виде более 130 метров в высоту). К ним прикрепляют телескопы или другие приборы, которыми дистанционно управляют астрономы, оставшиеся на земле. Однако управлять можно только приборами — сам стратостат находится во власти ветра, на какую бы высоту ни поднялся. В результате запуск стратостата находится в почти мистической зависимости от направления ветра, погоды, времени и профессионализма людей, которые спешат проверить и перепроверить полезный груз, то есть весь набор приборов и камер (который может весить несколько тонн), прежде чем отправить его в небо.

Большинство исследовательских стратостатов США запускаются с нескольких основных площадок в Нью-Мексико, Техасе, Австралии и Антарктиде, на которых работают команды соответствующих специалистов. Удачным считается день, когда направление и сила ветра благоприятны на разных высотах (на уровне земли, в промежуточных слоях атмосферы и на заданной для аэростата рабочей высоте), а штатный метеоролог на стартовой площадке объявил погоду подходящей для запуска.

Сам воздушный шар — длиннее футбольного поля, но тонкий, как пластиковый пакет, — раскатывают по земле на брезенте. В нижней части шара закреплен на тросе сложенный парашют, к нему уже крепится полезный груз, который до запуска подвешен над землей на высоком передвижном кране и удерживается на месте большим стопорным штифтом. После того как оболочка стратостата расправлена, ее примерно на пятую часть заполняют гелием (перехватив ее поперек воспламеняемым рукавом, чтобы предотвратить заполнение остальной части). Стратостат временно удерживает на земле тяжелая катушка.

В принципе, сам запуск стратостата — это плавный и неторопливый процесс. Как только заполнение гелием завершено, катушку разблокируют, и стратостат начинает подниматься в воздух. Он тащит за собой вверх парашют, а тем временем водитель крана следит за тем, чтобы полезный груз оставался выровнен со стратостатом. Когда трос натягивается, отпускают штифт, удерживающий груз на кране, и стратостат спокойно взмывает в небо. Гелий расширяется при подъеме, и в нужный момент рукав поперек стратостата взрывают, чтобы дать газу заполнить всю оболочку. Достигнув заданной высоты (более 30 километров над землей), стратостат остается на ней от десяти до тридцати часов, пока астрономы на земле ведут наблюдение с помощью телескопов и приборов в составе полезного груза.

Процесс кажется несложным, но нетрудно представить, что может пойти не так. Довольно серьезные осложнения могут возникнуть еще при запуске. Если рукав перестанет сжимать оболочку слишком рано, стратостат заполнится раньше, чем нужно, гелий начнет вытекать, и оболочка опустится обратно на стартовую площадку, где ей затем придется лежать несколько дней, пока весь гелий потихоньку не вытечет. Запуск также сильно зависит от ветра, и даже у очень внимательных пусковых бригад и опытных метеорологов бывало, что стратостат внезапно улетал в непредсказуемом направлении, когда менялся ветер на уровне земли. Время высвобождения штифта крана также крайне важно: если его высвободить слишком рано, груз может упасть, если опоздать — он рискует столкнуться со стрелой крана или будет болтаться на тросе, а если он вообще не высвободится, это чревато крушением. При этом люди на стартовой площадке мало что могут сделать. Один астроном, работающий со стратостатами, вспоминает, как однажды член пусковой бригады высвободил застрявший штифт, вскарабкавшись на стрелу движущегося крана и толкнув его. Ему повезло — штифт отцепился, а он остался сидеть на кране, пока груз поднимался в воздух, но лучше не думать о том, что могло бы произойти, если бы он упал или, что еще хуже, запутался в тросах улетающего стратостата.

Эрик Беллм вспоминает один печально известный неудачный запуск. В 2010 году он руководил наблюдениями с помощью стратостатов в Алис-Спрингс в Австралии. В тот запуск полезным грузом должен был стать телескоп, предназначенный для наблюдения гамма-излучения; во время предыдущего полета были собраны отличные данные о гамма-излучении от близлежащего пульсара, а теперь ученые рассчитывали составить карту гамма-излучения, исходящего из центра Млечного Пути, получить данные о сверхмассивных черных дырах, и, если удастся, поймать гамма-всплеск от далекой умирающей звезды (из тех же высокоэнергетических вспышек, происхождение которых я пыталась объяснить в своей диссертации). Команда специалистов была опытная, полезный груз уже летал раньше, и Эрик решил пригласить представителей СМИ посмотреть необычное зрелище — запуск научного стратостата. Слух об этом распространился, и вместе с несколькими съемочными группами наблюдать за запуском приехали и просто любопытствующие. Все посторонние собрались за забором, который находился с наветренной стороны от стартовой площадки. Точнее, та сторона обычно была наветренной.

Но в день запуска почему-то преобладало другое направление ветра. Стратостат и кран с полезным грузом располагались перпендикулярно забору. Пусковую команду это не обеспокоило — они уже благополучно запускали стратостат в подобных условиях. Подошло время запуска, стратостат отпустили, он плавно поднялся и натянул трос полезного груза… и дальше ничего не произошло. Полезный груз не высвобождался, стратостат продолжал тащить его за собой, а крану ничего не оставалось, как ехать следом… прямо на забор, за которым припарковалось множество людей, предвкушавших увлекательное зрелище.

В конце концов кран уперся в забор, а груз так и не высвободился. Стратостат продолжал неумолимо двигаться вперед, и полезный груз начал раскачиваться над забором. Зрители бросились врассыпную, сообразив, что дело неладно. Тут строп, соединяющий полезный груз с краном, оборвался, две тонны научных приборов упали на землю и покатились вслед за аэростатом, снося все на своем пути. Груз опрокинул машину одного зрителя, едва не задел другую (в которой сидели люди) и подскочил в воздух, рассыпаясь на лету. Люди с криками разбегались в стороны, и тут наконец кто-то из команды запуска закричал по рации «Отбой!», стратостату перерезали трос, и полезный груз рухнул на землю и остановил свое движение.

Эрик и его коллеги потеряли дар речи, глядя на останки своего научного груза и на потрясенных зрителей, которых едва им не раздавило. Вся катастрофа развернулась меньше чем за минуту.

Благодаря какой-то невероятной удаче никто не пострадал. К несчастью, у журналистов были включены камеры, поэтому кадры аварии с двух разных ракурсов быстро попали в вечерние новости, а затем на YouTube. В репортаже зрители давали интервью о своем побеге от полезного груза, в то время как на заднем плане ошеломленная и подавленная группа ученых копалась в груде обломков. К сожалению, стало ясно, что подготовить уцелевшее оборудование для нового запуска удастся нескоро, поэтому ученые улетели домой.

Поднять стратостат в воздух достаточно сложно, но это только половина дела. В конце полета он или, по крайней мере, полезный груз должен спуститься обратно на землю в целости и сохранности. Теоретически, еще один воспламеняемый элемент, закрепленный на шаре, должен отсечь трос и дать ученым возможность контролировать, когда и где приземлится полезный груз (это особенно важно, когда нужно учитывать преобладающий ветер и избегать населенных районов, защищенного воздушного пространства и международных границ). Парашют предназначен именно для этой цели: он раскрывается, как только полезный груз, опускаясь, достигает слоя воздуха, достаточно плотного для парашюта, а затем отсоединяется, когда груз касается земли. К сожалению, парашют тоже иногда подводит.

После того как полезный груз поднят в небо, главной опасностью для него становится свободное падение, когда трос не отсекается или парашют не раскрывается, и ценное астрономическое оборудование обрушивается с высоты и уходит на пару метров в землю, как мультяшный Хитрый Койот. Однако парашют может раскрыться, но не отсоединиться в конце и протащить за собой научный груз на много километров по пустыне или антарктическим льдам. Обычно эти инциденты заканчиваются так же, как крушение стратостата Эрика в Австралии: ученые бросаются рыться в обломках, пытаясь спасти незаменимые части оборудования.

Даже успешно приземлившийся полезный груз надо еще найти и вывезти, а это даже при идеальных запусках иногда оборачивается приключением. В Нью-Мексико груз однажды приземлился в месте, которое один из членов команды кратко описал как «каньон, полный змей». Руководитель вслух размышлял, можно ли будет запросить из бюджета Национального научного фонда компенсацию за «змеиные сапоги» (толстые чехлы для ног, которые теоретически могли позволить владельцу безопасно войти в обиталище гремучих змей). Еще труднее подбирать полезный груз, когда он приземляется далеко от запланированного места. Хотя грузы, как правило, оснащены GPS-трекерами, иногда просто удивительно, где умудряется упасть на землю груз стратостата… или кто успевает до него добраться.

Однажды команда по пути к стратостату встретила на глухой однополосной дороге грузовик с безбортовой платформой, ехавший в противоположном направлении. Пристальный взгляд на платформу показал, что он как раз увозил часть груза. Другая команда запустила стратостат в Австралии, а он в итоге пересек Атлантику и достиг Бразилии. При падении он приземлился на линию электропередач в деревне и отключил там электричество. Несколько месяцев спустя ученые прибыли туда забрать оборудование, зашли в деревенский кабак и увидели, что часть их полезного груза украшает барную стойку.

Сродни аэростатной ракетная астрономия, которая работает по тому же основному принципу — доставляет прибор на большую высоту, получает данные, приземляется, высвобождает прибор, — но в убыстренном темпе, лишь немного не дотягивая до космической астрономии. Ученые запускают зондирующие ракеты, которые летят по гигантской суборбитальной параболе, выводя телескопы в космос на время, достаточное для того, чтобы получить несколько минут для сбора ценных данных.

Артур Б. К. Уокер II, известный аэрокосмический инженер и один из новаторов в области ракетной астрономии, применил опыт запуска ракет, полученный во время службы в ВВС США, к разработке приборов для изучения ультрафиолетового и рентгеновского излучений, которые можно было бы использовать на борту зондирующих ракет. В 1980-х и 1990-х годах Артур и его команда запустили полезный груз, состоящий из более десятка телескопов, на нескольких зондирующих ракетах и записали первые изображения нашего Солнца в рентгеновских и ультрафиолетовых лучах с высоким разрешением. И это несмотря на то, что весь полет ракеты длился около четырнадцати минут от начала до конца, причем только пять из них ракета проводила в космосе, собирая данные. Как и научные стратостаты, ракеты обычно спускают свой полезный груз на парашюте, и его потом забирают ученые.

Запуск таких ракет возможен лишь с немногих площадок. Одна из них — ракетный полигон Уайт-Сэндс в Нью-Мексико (в тех же гипсовых песчаных дюнах, что и в Национальном парке Уайт-Сэндс, к западу от обсерватории Апач-Пойнт). Несколько коллег рассказали, что, присутствуя при запусках ракет в Уайт-Сэндс, беспокоились, что полеты придется прервать, если ракеты отклонятся от намеченного пути и окажутся слишком близко к населенным пунктам или мексиканской границе. Иногда полезный груз ракеты приземлялся на полигоне, но в не самых доступных его местах, а на тех участках, где могли остаться неразорвавшиеся боеприпасы. Астрономам пришлось пройти специальную подготовку по технике безопасности и иногда выезжать за полезным грузом в кузове грузовика, впереди которого шел сапер. Другая команда запускала ракету на Аляске в январе; парашют полезного груза отказал, и он приземлился километрах в сорока от ожидаемой точки. Из-за очень короткого светового дня и труднопроходимой местности команда в итоге назначила вознаграждение тому, кто сможет найти этот полезный груз. Это сработало: летом два года спустя один человек нашел врезавшийся в землю и заросший мхом груз (и получил заслуженную награду).

Еще одна площадка, обычно используемая в ракетной астрономии, — крошечный островок Руа-Намюр на атолле Кваджалейн на Маршалловых островах, отдаленной группе тихоокеанских островов недалеко от экватора. Там имеется военная стартовая площадка, которую НАСА иногда арендует для научно-исследовательских запусков. Сложность запусков с Руа-Намюра состоит в том, чтобы правильно сбросить ракету и посадить полезный груз. Поскольку остров со всех сторон окружен коралловыми рифами, чувствительными к любому изменению в окружающей среде, сбрасывать что-либо с места запуска в океан поблизости строго запрещено. Ракетам, как правило, ветер мешает не так сильно, как стратостатам, и их удается без проблем запускать по графику, но один мой коллега, Кевин Франс, рассказывал, как однажды дожидался запуска на Руа-Намюре целых пять ночей: ракету то ставили на пусковую установку, то снимали, а запуск постоянно переносили из-за ветра, который мог столкнуть ракету на риф.

Другая особенность Руа-Намюра заключается в том, что на острове нет автомобилей. Если не считать нескольких служебных грузовиков и одной полицейской машины, посетители передвигаются на гольф-мобилях или на своих двоих. Чтобы ускорить передвижение по острову, НАСА привезло для своих научных групп контейнер с разобранными дорожными велосипедами. Кевин вспоминает, как по прибытии на остров его первым делом отправили собирать себе велосипед. Члены команды НАСА быстро привыкли к велосипедам, украсили их наклейками с названиями программ и в любое время дня и ночи ездили на них до стартовой площадки и обратно. Привычной картиной в темное время суток на крошечном отдаленном тихоокеанском острове стали ученые-ракетчики НАСА, увлеченно крутящие педали и включившие велосипедные фары — будто очень крупные подростки сбежали ночью покататься с научным снаряжением за спиной или на багажнике.

Воздушная, стратостатная и ракетная астрономия, по общему признанию, расширяет границы того, что мы могли бы назвать наземной астрономией, но я не хотела бы отделять их от наших наземных телескопов. Сами данные могут быть получены на высоте многих миль над планетой, но все амбициозные проекты начинаются и заканчиваются на земле, а наблюдателям либо везет, либо приходится отчаянно ловить каждую драгоценную секунду во время наблюдений.

Однако самым впечатляющим наземным телескопом, несомненно, стоит признать телескоп Джорджа Каррутерса — хотя и с небольшой натяжкой. Разработанный им ультрафиолетовый телескоп Far Ultraviolet Camera/Spectrograph («камера/спектрограф для дальнего ультрафиолета») всеми тремя ногами стоял на поверхности — только не Земли, а Луны. Оператором телескопа был астронавт Джон Янг, который управлял им во время пребывания «Аполлона-16» на Луне в 1972 году. Джордж был одним из пионеров создания ультрафиолетовых детекторов, он запатентовал первую ультрафиолетовую камеру, а также проводил первые наблюдения ультрафиолетового излучения с помощью зондирующих ракет. Миниатюрный трехдюймовый телескоп он сконструировал специально для работы на Луне и получил с его помощью необычайно ценные данные. Джордж и его коллеги опубликовали несколько выдающихся работ по результатам этих исследований, включая данные об атмосфере и магнитном поле Земли, поскольку они первыми в истории смогли взглянуть в телескоп на нашу собственную планету.

У маленького телескопа также были свои причуды. Астронавты то и дело спотыкались о кабели, соединяющие телескоп с батареей, а саму батарею нужно было оставлять на солнце, чтобы она нагревалась. При низких лунных температурах смазка, которая должна была облегчать вращение телескопа, также начинала замерзать, что затрудняло наведение телескопа. Астронавтам приходилось повоевать с телескопом, чтобы заставить его поворачиваться, а после каждого движения его нужно было выкапывать из лунной пыли и восстанавливать правильное положение, что отнимало драгоценное время и кислород. Тем не менее использование телескопа было признано успешным, и позднее Джордж отправил аналогичный ультрафиолетовый телескоп на орбитальную станцию «Скайлэб» в 1970-х годах.

Высадки на Луну еще кое в чем помогли астрономии. Во время миссии «Аполлона-11» Нил Армстронг и Базз Олдрин разместили на поверхности Луны специальное зеркало, предназначенное для отражения лазеров, запускаемых на Луну телескопами. Благодаря этому астрономы смогли измерить расстояние между Землей и Луной с точностью до нескольких миллиметров. В результате мы узнали, что Луна на самом деле удаляется от нас со скоростью 3,8 сантиметра в год. «Аполлон-14» и «Аполлон-15» доставили на Луну еще несколько зеркал, и обсерватория Апач-Пойнт до сих пор ими пользуется для лазерных экспериментов на Луне.

Если не считать Луны, то самое удаленное место, где мы в настоящее время можем построить и использовать телескоп, — это Южный полюс. На станции Амундсен-Скотт на Южном полюсе, расположенной недалеко от географического Южного полюса, в самом сердце Антарктиды, находится телескоп Южного полюса — десятиметровый радиотелескоп, который работает на субмиллиметровых длинах волн и служит одним из элементов общепланетного радиоинтерферометра, используемого для получения изображений черной дыры. Не случайно это звучит похоже на описание субмиллиметровой обсерватории ALMA в пустыне Атакама. Южный полюс по сути представляет собой высокогорную пустыню: телескоп Южного полюса находится на высоте более 2700 метров над уровнем моря, и на этом участке выпадает очень мало осадков. Фотографии с Южного полюса, на которых видно нечто похожее на буран, на самом деле обычно запечатлевают снег с земли, поднятый сильным ветром. Кроме того, поскольку на полюсах атмосфера Земли тоньше, воздух здесь разреженный, и на информационном табло на станции, где каждый день перечисляются погодные условия, есть пункт «ощущается как такая-то высота над уровнем моря».

С астрономической точки зрения Южный полюс — впечатляющее, но непростое место. Антарктические зимы, естественно, суровы, и восемь месяцев в году самолетам слишком опасно летать на континент и с континента. Зимовщикам приходится оставаться там все это время, и не каждый способен выдержать такое испытание — особенно на относительно безлюдной станции Амундсен-Скотт (в отличие от аванпоста Макмердо, находящегося ближе к побережью). Рупеш Оджха, который перезимовал там, ведя наблюдения на телескопе Южного полюса, рассказал, как, готовясь к поездке, помимо своего обычного списка научных задач, просчитывал точное количество зубной пасты и крема для бритья, которое нужно взять с собой, чтобы хватило на всю зимовку. А еще в глубине континента отчаянно не хватает свежих впечатлений: вокруг белым-бело (а зимой еще и темно), еда после нескольких месяцев однообразного питания начинает казаться безвкусной, а обоняние тоскует по запахам, непохожим на ледяной и сухой антарктический воздух. Рупеш вспоминает, как радовался запаху бананов и, как ни странно, свежих яиц, когда после зимовки прибыла новая партия продуктов, и как по возвращении из экспедиции сошел с самолета в Новой Зеландии и вдохнул насыщенные ароматы мокрой земли, растительности и освежающего дождя.

Вы напрасно думаете, что исследователи Южного полюса развлекаются, любуясь милыми детенышами тюленей и стаями пингвинов. Дикие животные Антарктики в основном обитают в прибрежных зонах континента, поскольку добывают себе пищу в океане, так что вблизи станции Амундсен-Скотт животных практически нет. Хотя первые исследователи приезжали на континент с собачьими упряжками, теперь Договором об Антарктике запрещено привозить на остров каких-либо животных. Поэтому обитатели станции рады любой живой твари. Рупеш вспоминает маленького зеленого червячка, который в кочане салата добрался до кухни станции. Когда повар с удивлением объявил, что червячок живой, половина обедающих побежала на него смотреть. В конце концов червячка окрестили Оскаром, и он даже некоторое время прожил на кухне. На станции также есть робот-пылесос Roomba, которого ласково зовут Берт; он поддерживает чистоту в коридорах даже в долгие зимние месяцы, когда на станции остается минимальное число сотрудников. В таком отдаленном месте, что иногда не верится, будто оно находится на Земле, ученые хватаются за любые привычные маленькие радости, даже если это всего лишь бесстрашный червячок или домашний робот-пылесос.

У меня оставалась последняя крупица надежды на SOFIA. За несколько месяцев до моих неудачных февральских попыток полетать на самолете-телескопе в качестве журналиста я подала заявку на телескопное время на нем же, надеясь получить ответ на один из моих давних вопросов о красных сверхгигантах. Я хотела больше узнать о пыли, окружающей эти умирающие звезды, — как она образовалась, какие элементы содержит, что она может рассказать о дальнейшей судьбе этих звезд. И я знала, что SOFIA может дать мне уникальную возможность наблюдать за слабым длинноволновым инфракрасным излучением от этой пыли и, если мне выделят телескопное время, я получу шанс увидеть эволюцию этих звезд так, как мне ее не покажет никакой другой телескоп… и все-таки полетать на SOFIA.

Когда я узнала, что моя заявка одобрена, то ухватилась за возможность попасть на рейс в июле. На этот раз SOFIA должна была вылететь с базы Антарктической программы США в Крайстчерче, Новая Зеландия, я попадала в состав экипажа как самостоятельный астроном, а одну из изучаемых мною звезд включили в план полета.

Лихорадочно перестроив свои планы на лето, я купила билеты на мазохистскую цепочку перелетов, чтобы попасть в Новую Зеландию сразу после выступления на конференции во Франции, где стояла страшная жара. Я и так много путешествовала по работе, но лететь через полмира, чтобы потом полетать на другом самолете, — это было экстремально даже для меня. Дэйв много лет шутил, что со своими поездками я могла бы легко скрывать секретную карьеру агента ЦРУ: всегда наготове удобное прикрытие — «полетела вести наблюдение», — а на самом деле я, может быть, выполняю сверхсекретные задания в Южной Америке, Австралии или еще каких-нибудь дальних уголках мира. И когда я вдруг сорвалась в другое полушарие, он наверняка только укрепился в своих подозрениях (но теперь-то, надеюсь, всем понятно, что раз я об этом так весело пишу, то никакой я не агент ЦРУ?).

За трое суток я добралась до Крайстчерча, совершенно потеряв счет часовым поясам, безумным образом променяв летнюю Францию на юг Новой Зеландии холодной зимой и излучая при этом пугающее количество энтузиазма. В общем-то, это походило на обычную поездку в обсерваторию: долгая дорога в какую-то даль, джетлаг и немного маниакальное возбуждение, которое наверняка иссякнет в три часа ночи во время наблюдения, — только все было в десятки раз интенсивнее.

На этот раз погода и состояние самолета ничему не препятствовали, и после инструктажа по технике безопасности и брифинга мы подхватили рюкзаки, ночные ланчи, светоотражающие спасательные жилеты и пояса и направились по летному полю туда, где нас ждала SOFIA, заправленная топливом и готовая к взлету, освещенная всеми цветами заката. Маршрут представлял собой перевернутый треугольник: сначала мы летели на юг над Южным ледовитым океаном (в шаге от Полярного круга), потом поворачивали на восток, а затем на север, наблюдая центр нашего Млечного Пути, останки звезды, которая взорвалась несколько десятилетий назад, и несколько еще не совсем мертвых звезд, включая мою.

Как единственный новичок на этом рейсе, я с радостью согласилась, когда мне предложили во время взлета посидеть в кабине пилотов. Устроившись позади пилотов и рядом с бортинженером, я сидела не шелохнувшись (чтобы даже случайно не задеть многочисленные кнопки и рычаги вокруг) и улыбалась, пока мы выруливали по летному полю оживленного аэропорта Крайстчерч, а пилоты переговаривались с диспетчерской, чтобы убедиться, что мы можем взлететь точно в назначенное время. К этому времени я уже достаточно полетала на самолетах, чтобы насладиться уникальной картиной огней взлетно-посадочной полосы, простирающихся прямо передо мной, и я задрожала от волнения, когда самолет пошел на взлет и огни погасли. Наконец-то у меня все получилось! Освещение кабины было приглушено перед взлетом, и когда мы поднялись в небо над Новой Зеландией, мне стали открываться бесчисленные южные звезды.

Мы быстро поднялись на 13 000 метров — это на полтора километра выше, чем летает большинство коммерческих самолетов. На такой высоте, как заметил один из коллег, мы окажемся далеко в стратосфере и с полным основанием сможем называть себя «стратонавтами». Я таращилась в окно, улыбаясь, как маленький ребенок, и усердно старалась запечатлеть все это в своей памяти. Я оставалась в кабине, пока бортинженер не открыл помещение телескопа — и действительно, на движении самолета ничуть не сказалось то, что сбоку в хвостовой части только что отодвинулась огромная дверь. Тогда я вернулась в салон, чтобы присоединиться к остальным.

В самолете было шумно, как меня и предупреждали; я вставила беруши и очутилась в странном пузыре безмолвия, которое нарушалось, только когда я брала гарнитуру, чтобы с кем-то поговорить. Несмотря на уровень децибелов, атмосфера в самолете была на удивление тихой и спокойной. Операторы телескопа и приборов усердно трудились, другие члены команды разогревали ночные ланчи в микроволновке и перекусывали. К тому же, как нам и обещали, в самолете было холодно, поэтому я натянула зимнюю шапку, застегнула пальто до подбородка и пожалела, что не захватила с собой перчатки. Я заварила чай в своей кружке с плотно закручивающейся крышкой и побрела в хвост самолета, чтобы посмотреть на заднюю часть самого телескопа, выступающую из его герметичной камеры. Когда самолет попадал в зону почти незаметной турбулентности, телескоп, казалось, слегка покачивался, плавая на своем массивном шарикоподшипнике, который позволял ему оставаться устойчивым во время наблюдения.

Как и на любом другом сеансе наблюдений, когда все шло без сучка и задоринки, это не то чтобы разочаровывало — я слишком долго ждала этого полета, чтобы не испытывать постоянного радостного волнения, — но казалось до странности нормальным. Я поудобнее устроилась на рабочем месте, сделала несколько заметок о полете, разогрела принесенный с собой тайский ужин, освежила в памяти детали своего сеанса наблюдения, который должен был наступить через несколько часов, и еще раз проверила, какие же данные я надеюсь получить. Я все еще была на адреналине, но за последние три дня спала в общей сложности часов шесть, так что я подозревала, что в какой-то момент во время полета мне нужно будет вздремнуть.

Несмотря на то что усталость в конце концов взяла свое, к тому времени, когда подошел мой этап полета — целых шестнадцать грандиозных минут, когда телескоп SOFIA будет направлен на один из моих красных супергигантов, — я была вполне бодра и, вооружившись наушниками и свежезаваренной кружкой чая, караулила свою очередь около приборной панели (где единорог, к счастью, улыбался ободряюще). И в самолете, и на земле всегда немного нервничаешь, когда первый раз работаешь за новым телескопом, или в новой области науки, или новом секторе длин волн; так было и в этот раз. А что, если я все испорчу? Что если мой объект никуда не годится и я только отниму общее время и потрачу его на получение данных, которые окажутся бесполезными? Допустим, я беспокоилась зря, ведь мою заявку рассмотрела и одобрила целая комиссия, а я просто неистово готовилась к наблюдениям. Но все же я не чувствовала, что беспокоюсь зря, потому что я оказалась в этом самолете с дырой в боку, полном людей и летящем на высоте 13 000 метров через строго определенный участок неба у южного побережья Новой Зеландии, именно потому, что я сказала, что я хочу наблюдать за этим объектом в этот телескоп на этом самолете. Я смотрела, как стрелка прибора немного отклонилась, указывая на мою звезду, и у меня перехватило дыхание от мысли: «Господи, только бы не напортачить!»

К счастью, все прошло безупречно. Приборы немедленно нацелились на мою звезду, и данные начали поступать так быстро, что я была потрясена. Я не напортачила — координаты идеально указали на нужную звезду, и она не оказалась ни слишком тусклой, ни ужасно яркой. Я никогда раньше не работала с таким инфракрасным излучением, но изучила некоторые примеры, и им соответствовало то, что я видела в получаемых необработанных данных: тонкая белая линия пересекала центр экрана прибора, а маленькие блеклые пятна свидетельствовали о том, что где-то в этом скоплении света были отпечатки химического состава звезд.

Через несколько часов полета я снова попросилась в кабину пилотов — хотела задать пару вопросов им и бортинженеру. Мы все еще двигались на юг, в кабине горело внутреннее освещение, и мы вчетвером обсуждали все тонкости SOFIA… пока один из пилотов не вмешался.

— Вы не возражаете, если мы выключим свет? Похоже, впереди полярное сияние.

Я кивнула, кабина погрузилась во тьму, и у меня перехватило дыхание.

Я никогда не видела полярного сияния. Я мечтала об этом с раннего детства, но ни разу его не видела. Для меня это стало в некотором роде навязчивой идеей: однажды северное сияние наблюдалось в Бостоне, когда я там жила, и я не раз пролетала пассажирскими рейсами вблизи от Северного полюса, но ни разу не видела полярное сияние своими глазами. И вот внезапно оно оказалось передо мной: массивные бледно-зеленые занавеси, изгибающиеся, колышущиеся и сливающиеся в странном движении, не похожем ни на что когда-либо мной виденное. Казалось, мы летим прямо сквозь него, оно заполнило такую огромную часть неба, что было трудно выбрать, куда смотреть из панорамных окон кабины; оно мерцало у меня над головой, то расходясь рябью, то сворачиваясь и бросая почти мистические отсветы на горизонт.

Пилоты сообщили о северном сиянии по громкой связи и выключили часть освещения в той части самолета, где были установлены кресла, чтобы отдыхать в полете и сидеть во время взлета и посадки. При всей своей невероятности полярное сияние не было совсем уж неожиданным зрелищем (его регулярно можно было увидеть на тех рейсах SOFIA, что заходили достаточно далеко на юг), да и людям было чем заняться — наблюдение в телескоп продолжалось. Но по мере того как полярное сияние за окном становилось все ярче, люди по одному и по двое начали перебираться в переднюю часть самолета, выглядывать в иллюминаторы и даже ненадолго вытаскивать беруши, чтобы громко обменяться интересными сведениями об удивительном световом шоу, происходящем снаружи. Ветераны SOFIA не первый раз видели полярное сияние, но удостоили его нескольких минут восхищенного внимания, а наблюдатели-новички были в восторге. Мы знали, что зеленое свечение вызвано тем, что атомы кислорода в нашей атмосфере подвергаются бомбардировке заряженными частицами солнца, и все мы, астрономы, понимали научную подоплеку этого зрелища. В конце концов, полярные сияния тоже появляются благодаря звезде.

Я сидела в кабине летающей обсерватории НАСА, направляющейся на юг через стратосферу над Антарктикой. Полярное сияние изгибалось и танцевало вокруг нас. В задней части самолета телескоп был нацелен на выбранную мной звезду и собирал данные, чтобы помочь мне разгадать одну из многих тайн Вселенной, исследованию которых я посвятила свою жизнь.

На мгновение пришло в голову, что полярное сияние может оказать небольшое влияние на качество данных. Но мне, астроному, это вдруг оказалось не важно.

Астрономов иногда считают стереотипными учеными-роботами, которые потеряли способность видеть красоту и романтику и могут только выдавать сухие факты или подсчитывать цифры. Я обнаружила, насколько основательно мои коллеги бросают вызов этому стереотипу, когда начала рассказывать им о своих планах в связи с затмением.

Как и многим другим, мне предстояло увидеть первое в моей жизни полное солнечное затмение в августе 2017 года, когда луна должна была полностью закрыть солнце на огромной территории Соединенных Штатов. Я и мои коллеги знали все детали: дату, время и место, технику безопасности при наблюдении (не смотреть на солнце невооруженным глазом без защиты, даже когда оно будет закрыто на 99 %), как будет выглядеть белое сияние короны (верхнего слоя солнечной атмосферы), которая появится в полной фазе затмения, и так далее. Тем не менее, когда я подняла эту тему, большинство в первую очередь начинали говорить о красоте, эмоциях, почти религиозном ощущении от этого события.

Казалось, астрономам понимание того, что я назвала бы математической поэтичностью и научной элегантностью такого явления, как затмение, позволило еще тоньше прочувствовать его красоту. Коллеги, которым уже случалось наблюдать затмения в исследовательских целях либо из чистой любви к небесным явлениям, с удовольствием рассказывали о незабываемом умиротворении, охватившем их в полной фазе, о созерцательном и спокойном чувстве единения с Солнечной системой, о захватывающем зрелище солнечной короны и о том, как за две с половиной минуты полной фазы затмения смогли насладиться изысканной красотой Вселенной.

Моя реакция оказалась довольно далека от просветленного созерцания.

Накануне затмения 2017 года я присоединилась к нескольким коллегам в Вайоминге, которые организовали нечто вроде туристического события, пригласив группу из двухсот энтузиастов затмения наблюдать его в гольф-теннисном клубе Jackson Hole в Джексоне, штат Вайоминг. Я присоединилась в качестве одного из приглашенных докладчиков, которые по вечерам выступали перед участниками. Утром в день затмения мы разошлись в разные стороны по открытому участку поля для гольфа, небо над нашими головами было восхитительно голубым и чистым, а остроконечные горные вершины в национальном парке Гранд-Титон возвышались позади нас на западе, когда мы все повернули головы к солнцу, как распустившиеся цветы. Над нашей группой тотчас вырос настоящий лес устройств для наблюдения: хотя у всех имелись специальные темные очки для наблюдения затмения, вдобавок к ним люди принялись доставать экранированные бинокли, всевозможные цифровые камеры, маленькие телескопы с солнечными фильтрами и приспособления, проецировавшие изображение солнца на экраны через отверстия.

Многие участники оказались прямо-таки ветеранами (кто-то сказал мне, что это его двадцатое затмение), но я и моя семья были в этом деле новичками. Мой друг Дуг Дункан, который организовал мероприятие, был не против того, чтобы я позвала своих близких. Возможно, он не учел, что это будет орда из шестнадцати человек (Дэйв, мои родители, мой брат и его семья, а также множество тетей, дядей, кузенов и кузин), которые были так же, как и я, невероятно взволнованы тем, что впервые увидят полное солнечное затмение. Большинство моих близких добирались сюда через полстраны, кто самолетом, кто на машине или трейлере, решившись на долгую и дорогостоящую поездку в надежде на то, что в выбранном месте ровно в 11:35 утра будет хорошая погода.

Чувство предвкушения грандиозного события росло по мере того, как солнце скрывалось медленно и поначалу даже незаметно — если не считать падения температуры, небольшого изменения освещенности и того факта, что проецируемое изображение солнца постепенно превращалось из круга в круассан. Жизнерадостная группа энтузиастов на поле весело переговаривалась и охотно предлагала каждому проходящему мимо посмотреть в специальный телескоп или бинокль с фильтром. По всему Вайомингу, да и по всей стране, народ собирался вместе, чтобы увидеть знаменитую полную фазу затмения. Люди запрудили шоссе от Орегона до Южной Каролины, раздобыли специальные очки для наблюдения затмения или достаточно темные очки для сварки, а некоторые даже смастерили камеры-обскуры из всего, что попалось под руку (дуршлаги, терки для сыра), чтобы наблюдать, как медленно исчезает солнце. Информация о затмении заполнила социальные сети и появилась на той неделе почти во всех теле- и радионовостях. Я подумала: как замечательно, что так много людей увлечены астрономией. Это было похоже на массовый общенациональный сеанс наблюдения.

В последние секунды перед полной фазой волнение стало невыносимым. Начинала сгущаться тьма, все были в очках для наблюдения затмения, и все лица были обращены к небу. Несколько человек ахнули и обернулись, когда позади нас Гранд-Титон внезапно погрузился во мрак — первый намек на тень полной фазы затмения, несущуюся к нам со скоростью 900 метров в секунду.

Свет на траве вокруг нас начал заметно мерцать. «Теневые кольца!» — крикнул Дуг на все поле, увидев эффектную демонстрацию того самого явления, которое заставляет мерцать звезды в ночном небе. Непосредственно перед полным затмением и сразу после него турбулентность земной атмосферы преломляет свет от узкой полоски видимого солнца, заставляя последние слабые намеки на солнечный свет колебаться, как рябь на дне бассейна. Все собравшиеся начали тихо переговариваться, потом говорить все громче и наконец разразились криками и аплодисментами, когда наступила полная фаза затмения и двести пар очков были триумфально сорваны.

Я на мгновение застыла, уставившись в небо. Там, где только что было солнце, зияла совершенная черная пустота, окруженная зубчатым белым нимбом света, и я чуть не расплакалась. Это была солнечная корона, горячие внешние края солнечной атмосферы, которые выбрасывают потоки частиц в космос и создают явление, известное как звездный ветер, — ключевое свойство эволюции нашего Солнца и других звезд. Я давно изучала этот аспект жизни звезд, используя десяток лучших телескопов в мире, но впервые смогла увидеть звездный ветер невооруженным глазом. Небо вокруг нас было странно однородным куполом, окрашенным в закатные цвета со всех сторон, и тепло солнечного света сменилось почти первобытным, нутряным холодом. Казалось, что саму планету поставили на паузу в этом месте.

По словам моих коллег, предполагалось, что полная фаза затмения станет волнующим духовным переживанием. Очевидно, что они от природы были более спокойными, чем я, или, по крайней мере, более терпеливыми и сдержанными, потому что я при виде полного затмения на две с половиной минуты лишилась своего замечательного рассудка.

Я не могла сообразить, куда смотреть. Естественно, нужно было продолжать смотреть на затмение, но еще я должна была схватить бинокль, чтобы рассмотреть его вблизи, и заглянуть в зрительную трубу, которую установил мой отец, и покрутиться, как заведенная, чтобы полюбоваться 360-градусным закатом. Я начала бегать вокруг родных, вопрошая: «А вы смотрите? В бинокль? В зрительную трубу? А на закат смотрите? Все смотрите?» (Да, все, все, успокойся.) В бинокль я заметила слева внизу от солнца Меркурий — планету, которую мы не очень надеялись увидеть, когда накануне вечером обсуждали детали затмения, — и мой крик «МЕРКУРИЙ ВИДНО!» разнесся по всему полю и, возможно, по всему штату Вайоминг. Я в восторге обняла Дэйва (а затем сунула ему в руки бинокль, потому что, «смотри же, на краю солнца светящаяся петля плазмы»!). Я обнимала родителей. Я, кажется, обнимала незнакомых людей. Когда снова появилось солнце и это бриллиантовое кольцо, первый сверкающий намек на солнечную поверхность, показалось из-за лунных гор, я снова завизжала и зааплодировала вместе со всеми остальными, прокричала: «НАДЕНЬТЕ ОЧКИ ОБРАТНО!» (все еще на максимальной громкости), а затем помчалась через все поле, чтобы поделиться своим восторгом с Дугом. Потом оказалось, что нас снимали для документального фильма, и съемочная группа запечатлела, как я взволнованно подпрыгиваю на месте сразу после окончания полной фазы затмения, запыхавшаяся, как после спринтерского забега, и ахаю, что это были «самые быстро пролетевшие две с половиной минуты в моей жизни».

17 августа 2017 года, за четыре дня до солнечного затмения, мы с Дэйвом стояли в магазине в очереди за мороженым. Я решала, какое купить, одновременно переписываясь с папой, чтобы поздравить его с днем рождения, и рассказывала Дэйву, как я взволнована тем, что всего через несколько дней увижу свое первое полное затмение вместе с ним и остальной семьей.

В разгар переписки и изучения сортов мороженого я получила электронное письмо от Фила Мэсси. Мы по-прежнему работали вместе над красными сверхгигантами, и я знала, что в рамках одного из наших проектов наш общий коллега должен был вести наблюдение в ту ночь в Чили. Фил переслал мне срочное сообщение от другого астронома, Эдо Бергера, который заметил наши имена в расписании времени телескопа. Эдо умолял нас изменить планы наблюдений и вместо запланированных целей присоединить мощность нашего телескопа к масштабным поискам некоего нового странного объекта: все полушарие собиралось начать за ним охоту, как только станет достаточно темно.

Несколькими часами раньше Эдо отвлекло от заседания комиссии в Гарварде уведомление на телефоне. Он участвовал в специальном международном научном проекте, у которого был свой список рассылки, гарантировавший, что всех заинтересованных немедленно известят в случае определенного астрономического события. Уведомление, которого участники специального международного проекта ожидали годами, поступило около полудня по времени Восточного побережья США и сообщало о новом открытии в Южном полушарии. У Эдо и других получателей было десять часов на то, чтобы организовать наблюдение, до того, как в Чили станет достаточно темно для открытия телескопов.

Еще раньше тем же утром, в 8:41 по времени Восточного побережья, Коди Мессик, аспирант Университета штата Пенсильвания, сообщил своему научному руководителю по астрономии, что из-за больной шеи будет работать из дома. Коди спускался по лестнице, готовясь к спокойному рабочему дню, когда на его телефоне появилось автоматическое уведомление. Он замер на ступеньках и уставился в телефон, переваривая новость.

Вашингтонская обсерватория — одна из трех обсерваторий такого рода в мире — только что обнаружила гравитационную волну.

Гравитационную волну проще всего описать как сжатие пространства-времени. Чтобы понять, что это значит, представьте, что вы держите в руках слинки — игрушку-пружинку. С ее помощью можно смоделировать разные волны: например, приподнять один конец на ладони и наблюдать, как волна двинется к другому концу, — но гравитационная волна устроена не так. Зато если взять пружинку за оба конца и на секунду сдвинуть руки, по игрушке прокатится волна сжатий и разрежений — и вот это уже похоже на гравитационную волну. Отличие в том, что настоящие гравитационные волны движутся со скоростью света и сжимают и растягивают само пространство-время вместе со всем, что в нем находится. То есть, когда гравитационная волна проходит через Землю, планета так же сжимается и растягивается.

Гравитационные волны относятся к той удивительной области физики, где явления существуют просто потому, что на их существовании настаивает математика Вселенной. Знаменитая общая теория относительности Эйнштейна, устанавливающая взаимосвязь между гравитацией, пространством и временем, описывается серией из десяти математических уравнений. В 1916 году Эйнштейн обнаружил, что одним из следствий этих уравнений является существование гравитационных волн. Задача состояла в том, чтобы доказать это (и следовательно, доказать право на существование обширной области физики), поскольку математика хотя и говорит, что гравитационные волны возможны, но при этом утверждает, что они будут мизерными, и Эйнштейн в своем исследовании придерживался именно этой позиции. Катастрофическое столкновение двух черных дыр с общей массой, в шестьдесят раз превышающей массу нашего Солнца, приведет к такому сжатию пространства-времени, которое будет примерно в тысячу раз меньше протона. Сам Эйнштейн считал, что эти волны окажутся слишком малы, чтобы их можно было обнаружить.

В конечном счете решением стал интерферометр — прибор, объединяющий излучение от нескольких источников. Мы уже упоминали его, когда говорили о радиоастрономии — в ней интерферометры используются для объединения данных, полученных с нескольких телескопов, расположенных на четко определенном расстоянии друг от друга. Гравитационно-волновые интерферометры используют тот же принцип — объединение света, прошедшего определенный путь, — чтобы измерить сам этот путь.

Устроен такой интерферометр следующим образом: детектор гравитационных волн состоит из двух длинных прямых рукавов, расположенных под прямым углом друг к другу и подключенных к центральному зданию, в котором находится мощный лазер. К концу каждого рукава прикреплены идеальные зеркала, так называемые «контрольные грузы», которые отражают лучи лазера; вся система контролирует длину каждого рукава с поразительной точностью. Обычно лазерные лучи проходят абсолютно одинаковое расстояние по обоим рукавам, возвращаются в здание в один и тот же момент и нейтрализуют друг друга, так что сигнал не генерируется. Однако гравитационная волна, проходя через нашу планету, на мгновение повлияет на длину обоих рукавов — один сожмется, а другой растянется. При этом между длинами рукавов на короткое время появится незначительное различие, контрольные грузы также изменят положение, отраженные лазерные лучи зафиксируют это изменение, и будет сформирован сигнал. Событие, подобное столкновению двух черных дыр, вызывает всплеск гравитационных волн и характерный сигнал в этих детекторах («чириканье»). Если перевести частоту гравитационной волны в звук, он будет похож на ноту, звучащую меньше секунды с резким повышением тона.

Концепция удивительно проста, но исполнение дьявольски сложное. Проблема заключается в том, что детектор, достаточно чувствительный, чтобы обнаруживать крошечные возмущения, создаваемые гравитационными волнами, будет воспринимать и множество других сигналов. Хороший детектор, несомненно, уловит колебания в пространстве-времени от столкновения черных дыр на расстоянии миллиардов световых лет, — но еще и вибрацию от землетрясений, проезжающих мимо грузовиков и сотен других событий, которые могут влиять на рукава детектора или контрольные грузы. Таким образом, настоящая проблема заключается в том, чтобы заставить систему не реагировать на посторонние сигналы («шум»), которые могут заглушить слабенькое «чириканье», возвещающее о правоте Эйнштейна.

В течение десятилетий три детектора гравитационных волн усердно работали и стали самым точным и чувствительным экспериментом в области астрофизики, который опирается на веру в физику: в то, что гравитационные волны реальны и могут быть обнаружены, нужно лишь усовершенствовать приборы. Два детектора, расположенные в тихих уголках США, вместе составляют Лазерно-интерферометрическую гравитационно-волновую обсерваторию (LIGO); один находится в городке Хэнфорд на востоке штата Вашингтон, другой — в Ливингстоне на юго-востоке Луизианы. Третий детектор, интерферометр Virgo, был построен в Санто-Стефано-а-Мачерата, небольшом селении в Италии к юго-востоку от Пизы, в рамках европейского сотрудничества. Все три детектора начали работу в начале 2000-х годов и благодаря тысячам ученых, инженеров и вспомогательного персонала, постоянно работающих над совершенствованием каждой мельчайшей детали оборудования, стали первыми в мире астрономическими обсерваториями, которые измеряют не световые, а гравитационные волны.

В тихий майский вторник я выехала из Сиэтла в обсерваторию LIGO в Хэнфорде. По мере продвижения на восток горы Тихоокеанского Северо-Запада с пышной вечнозеленой растительностью постепенно сменялись бесцветной голой равниной. Вашингтонский детектор LIGO расположен в районе бассейна реки Колумбия на юго-востоке штата Вашингтон, километрах в пятнадцати к северу от города под названием Ричленд. После посещения горных и воздушных обсерваторий я представляла себе гравитационно-волновую обсерваторию как нечто мрачное и мистическое, где исследователи таинственной области физики погружены в глубокие тайны гравитации. Но когда я после трех часов пути приблизилась к самому детектору LIGO, он больше всего напомнил мне обиталище SOFIA в Палмдейле или дорогу, ведущую к VLA, — суперсовременное научное оборудование, которое нашло себе место среди просторов пустыни.

Аэрофотоснимок LIGO в Хэнфорде (© Caltech/MIT/LIGO Laboratory)

Снаружи это место выглядело на удивление скучным — учитывая, что внутри творилась самая передовая наука. Небольшой указатель отмечал съезд с шоссе, далее показалась самая обычная парковка, пара пустых зданий, скромный центр для посетителей и непримечательные на первый взгляд два серых бетонных барьера, которые закрывают два уходящих вдаль рукава интерферометра. Позже, очутившись на крыше главного здания, я увидела, насколько эти рукава невероятно математически прямые. Каждый из них тянется на четыре километра — при их постройке потребовалось учитывать кривизну поверхности Земли. При этом из центрального здания они просматриваются только до середины, а вторая половина каждого рукава полностью скрыта за промежуточными станциями, построенными на полпути. Но когда вы только подъезжаете к LIGO, они выглядят просто как… нечто бетонное.

Бетонные барьеры обеспечивают полную защиту всей системы. Каждый рукав интерферометра представляет собой трубку из нержавеющей стали диаметром около 120 сантиметров, которая приподнята над землей и постоянно поддерживается в почти идеальном вакууме, даже более чистом, чем вакуум космоса. Сначала рассматривали возможность построить трубы прямо на открытом воздухе, чтобы сэкономить на отливке километров бетонных арок, но в конце концов защитные барьеры все же построили, невзирая на затраты. И бетон не раз спасал LIGO, защищая вакуумные трубки от ударов молний. Несмотря на громоотводы, молнии неоднократно попадали в детекторы в Хэнфорде и Ливингстоне и оставляли в бетоне выжженные выбоины. Бетон в Хэнфорде однажды выдержал даже автомобильную аварию. Водитель джипа решил прокатиться по бездорожью, свернул на дорогу для служебного пользования и в итоге врезался в барьер с такой силой, что пострадал и джип, и он сам, но интерферометр остался невредимым.

Единственным недостатком бетонных барьеров на некоторое время оказалась мышиная моча. На начальном этапе строительства барьеры были заполнены изоляцией, и после завершения работ никто не видел веских причин для ее удаления. Но изоляция привлекла туда мышей, искавших удобное место для гнезда. Поначалу мыши казались мелкой неприятностью, а не серьезной проблемой, пока на объекте в Луизиане не обнаружили, что мышиная моча в сочетании с влажностью создают отличные условия для бактерий, которые прожгли в трубах микроскопические отверстия и уже угрожали целостности вакуума. После этого мышей вывели, изоляцию удалили и заделали повреждения.

По прибытии в Хэнфорд меня отвели в главное здание, дали заглянуть в диспетчерскую (она выглядела как уменьшенный центр управления полетами НАСА с несколькими рабочими станциями и огромным рядом экранов вдоль одной стены), а затем устроили мне экскурсию по зоне лазерного и вакуумного оборудования (LVEA) — большому центральному помещению, в котором находится лазер, некоторые контрольные грузы и другое оборудование. Когда я переписывалась с LIGO, группа по работе с общественностью рекомендовала мне приехать именно во вторник, потому что обсерватория будет закрыта на еженедельное техническое обслуживание, и это позволит мне посетить такие части детектора, как LVEA, которые обычно закрыты. Закрывают их вовсе не потому, что человеку опасно находиться рядом с мощным лазером, — хотя и это не шутка, мне выдали блестящие светоотражающие зеленые очки, чтобы при необходимости защитить глаза, а также сетку для волос и бахилы, поскольку LVEA — чистое помещение. Нет, это лазер старались защитить от нас: когда детектор включен, любой, кто проходит через LVEA, создает «антропогенный шум», просто ступая по той же бетонной плите, на которой установлен детектор. Гид объяснил, что сотрудники LIGO должны будут увести оттуда всех посторонних к полудню, чтобы дать время затихнуть отголоскам от нашего топота, прежде чем система будет снова пущена во второй половине дня.

Одно дело сказать, что LIGO может обнаруживать возмущения в тысячи раз меньшие, чем протон, и совсем другое — увидеть, какие практические требования предъявляются в связи с такой чувствительностью. А наиболее впечатляющие технологии используются для контрольных грузов и их подвешивания в рукавах детектора.

Каждый контрольный груз представляет собой круглое зеркало диаметром около 33, толщиной около 20 сантиметров и массой около 40 килограммов (большие и тяжелые зеркала лучше сохраняют неподвижность). Зеркала изготовлены из чистого плавленого кварцевого стекла и предназначены для отражения инфракрасного света, излучаемого лазерами LIGO. Контрольные грузы подвешены на четырехзвенной маятниковой системе (каждое звено уменьшает внешние вибрации, которые передаются на зеркало) с помощью стеклянных волокон толщиной всего четыре миллиметра. Хотя каждое волокно выдерживает до 12 килограммов, они невероятно чувствительны к другим воздействиям: так, волокно может разрушиться от одного прикосновения пальца — кожный жир моментально вызовет появление трещин в стекле. Стекловолокно производится прямо на месте, в Хэнфорде, и идеально подходит для подвешивания контрольных грузов: система маятников уменьшает трение, а движение молекул в стекле дает ему преимущество перед металлической проволокой, так как снижает передающиеся грузу микроскопические колебания.

Я осознала, насколько чувствительно оборудование LIGO, когда вернулась в диспетчерскую и поговорила с сотрудниками об источниках шума. Даже при таком пристальном внимании к деталям мониторинг и контроль шума по-прежнему составляют немалую часть повседневной деятельности LIGO. Когда при первичной обработке данных выявляется возможный сигнал гравитационной волны, прежде всего начинают тщательно отслеживать все, что может создавать шум и вызывать ложную тревогу.

На одной паре мониторов справа отображались синие, желтые и красные линии, которые медленно перемещались по экрану, изгибаясь то вверх, то вниз. Я спросила одного из сотрудников LIGO в диспетчерской, что именно я вижу. Мне объяснили, что так отслеживаются источники шума: антропогенные (например, шаги), сотрясающий здание ветер и так далее.

Я указала на один из экранов, прочитав надпись наверху:

— Что такое «микросейсмический шум волнового происхождения»?

— В основном океанские волны. Они обрушиваются на Северо-Американскую тектоническую плиту, получается довольно стабильный фоновый шум.

— Да вы шутите!

До океана было 320 километров.

Именно на этом экране примерно двадцатью часами ранее наблюдался внезапный огромный скачок уровня шума. Я посетила LIGO менее чем через день после землетрясения магнитудой 7,2 в Папуа — Новой Гвинее. Отголоски этого землетрясения на другом конце планеты несколько часов трясли детекторы в Вашингтоне и Луизиане, временно сделав их практически бесполезными. В LIGO предусмотрены специальные меры на случай землетрясений — как объяснили операторы, поскольку волны распространяются не мгновенно, а должны еще прокатиться по планете, обсерватория заранее получает предупреждение о том, что приближается значительное сейсмическое возмущение, и имеет в запасе от нескольких минут до получаса, чтобы подготовиться. При небольших землетрясениях конфигурацию контрольных грузов меняют так, чтобы они стали менее чувствительны к гравитационным волнам, но зато менее восприимчивы к ударам. А в случае крупного землетрясения их фактически переводят в режим антиблокировки и дают им свободно раскачиваться — это позволяет свести к минимуму долгосрочные последствия землетрясения, а позже, когда толчки прекращаются, детектор возвращают в нормальное состояние.

Источникам шума, казалось, не было конца. В начале работы LIGO объект в Луизиане сильно страдал от шума лесозаготовок. В Вашингтоне мешал ежегодный весенний сброс воды с плотины реки Колумбия. В числе других помех были шум от лопастей пролетающих вертолетов, от двигателей автомобилей на парковке обсерватории и от дождя. Недавно забавным источником шума в Вашингтоне стали резервуары с жидким азотом, которые использовались для охлаждения детектора. В теплую погоду на трубах, ведущих к резервуарам, образовывался лед, и предприимчивые вороны начинали его склевывать, чтобы утолить жажду в жаркий день. Из-за этого «тук-тук-тук» начали полномасштабное расследование. Тайна была в конце концов разгадана, когда ученые заметили выбоинки во льду, которые подозрительно хорошо соответствовали размеру вороньего клюва. Открытие было увековечено скрупулезной записью в журнале в комплекте с фотографиями следов клевания ворона, пойманного на месте преступления, и аспиранта, имитирующего клевание, чтобы воспроизвести шумовой сигнал. Трубу, ведущую к резервуарам, переделали так, чтобы на ней больше не скапливался лед, а пернатый преступник был описан во внутреннем информационном бюллетене LIGO как «томимый жаждой ворон».

Как ни странно, даже в обсерватории, отслеживающей гравитационные волны, а не электромагнитный свет, ночью условия для наблюдения лучше, чем днем: прохладный воздух приводит к ослаблению ветра, а антропоморфный шум снижается с уменьшением количества грузовиков на близлежащем шоссе (и снова увеличивается по утрам, когда водители снова выезжают на дорогу, что сначала отражается на ближайшем к шоссе рукаве детектора).

Я была удивлена, узнав, что, как и в других обсерваториях, в LIGO группы операторов работают в диспетчерской и управляют детектором в режиме 24/7, пока ведется наблюдение. (Мне представлялось, что кто-то нажатием на кнопку включает лазер, а дальше остается только ждать сигнала.) На самом деле операторы постоянно заняты: вручную регулируют положение зеркал, чтобы сохранить точную настройку, наблюдают за сейсмическими сигналами, стараются по возможности максимально погасить шум и тщательно отслеживают источники такого шума, который невозможно устранить. Познакомиться с их повседневной работой можно по рисункам оператора LIGO, аспирантки Натсини Киджбунчу, которая, как и Эрман Оливарес из обсерватории Лас-Кампанас, частенько изображает забавные сценки из жизни своих коллег — в данном случае астрономов, работающих с гравитационными волнами.

Каждый, кто имел минимальное представление о LIGO, знал, что открытие гравитационных волн станет огромным достижением и сразу удостоится Нобелевской премии. В грандиозной программе участвовали тысячи людей на нескольких континентах. Работа всего огромного коллектива, управляющего объектами, проверяющего и анализирующего данные и публикующего полученные результаты, была не менее сложна, чем сами эти механизмы, и в LIGO довольно быстро поняли, что «человеческий механизм» нужно проверять на восприимчивость к шуму так же, как интерферометры.

Так появились «слепые инъекции» (то есть ложные вбросы). На раннем этапе работы LIGO отдельной группе сотрудников была поручена важная задача: они тайком вставляли поддельные сигналы, выглядевшие как настоящие гравитационные волны, в поток данных, поступающих с детекторов. Эта тактика довольно распространена в исследованиях и позволяет проверить, насколько люди и программное обеспечение, анализирующие данные, способны достоверно выявлять реальные сигналы. Так получилось, что слепые инъекции LIGO послужили еще двум целям.

Первой целью была проверка всей команды LIGO. Хотя сотрудники знали о возможности слепых инъекций, никто, кроме той небольшой группы, которая их проводила, не знал, какие именно сигналы являются поддельными, поэтому всем была дана инструкция рассматривать любой обнаруженный сигнал как реальный. Это означало, что сотрудники анализировали данные, проводили вычисления, чтобы определить, какое астрофизическое явление могло породить такой сигнал (две черные дыры? а насколько они велики? на каком они расстоянии? и т. д.), и даже готовили черновой вариант статьи с торжественным объявлением прорывного результата, — но все это время не знали, настоящий ли это сигнал или слепая инъекция. О том, был ли сигнал реальным или ложным, сообщалось только на заключительном собрании всей команды для «вскрытия конверта» (по аналогии с церемонией присуждения премии «Оскар»). «Конверт» в последнее время выглядит как флешка с презентацией (от группы, осуществляющей слепые инъекции), в которой сообщается, вводился ли поддельный сигнал в данные LIGO. Только тогда команда понимает, исследовали они слепую инъекцию или реальное явление.

Метод слепых инъекций также испытывает умение членов команды держать язык за зубами. Предварительное обнаружение — самое первое открытие гравитационных волн — было потрясающим результатом, но данные тщательно изучали в течение нескольких месяцев, чтобы подтвердить, что это была гравитационная волна, а не источник шума, и сотням людей потребовалось еще столько же времени, чтобы определить физическую основу этого явления и подготовить научные публикации. LIGO нужно было убедиться, что не произойдет утечки информации: что никто не проболтается другу, члену семьи или коллеге и не позволит слухам распространиться, пока не появится твердая уверенность, что совершено открытие. Карл Саган выдал афоризм, который стал известен как «Стандарт Сагана»: «Экстраординарные утверждения требуют экстраординарных доказательств». Руководство LIGO хотело быть абсолютно уверенным, что ни один намек на это экстраординарное открытие не выйдет наружу до тех пор, пока оно не будет полностью подтверждено.

Слух о слепых инъекциях распространился и в более широких кругах астрономического сообщества, и я совершенно уверена, что это было сделано намеренно. Даже те, кто вообще не был связан с LIGO, знали истории о зловещих поддельных сигналах, которые могли появиться в данных незаметно для исследователей. Это обеспечивало своего рода двустороннюю страховку: если бы кто-то из LIGO и проболтался, другие не спешили бы делать выводы — ведь точно никому ничего не известно. Конечно, случается, что коллеги вдруг становятся подозрительно бодрыми и веселыми, но они могли просто попасться на удочку слепой инъекции.

Система прекрасно работала на ранних этапах деятельности LIGO — время от времени обнаруживались слепые инъекции, команда в общем адекватно воспринимала такие новости (и даже тот факт, что на них поставили эксперимент и несколько месяцев были потрачены впустую на ложный сигнал), а мир так и оставался в неведении. Казалось очевидным, что, когда в конце концов поступит настоящий сигнал гравитационной волны, команда будет действовать точно так же, как и всегда, и никто (за исключением небольшой группы, осуществляющей слепые инъекции) не будет знать, поддельный ли это сигнал или настоящий.

Но затем вся концепция дала серьезный сбой, когда 14 сентября 2015 года произошло первое истинное обнаружение гравитационных волн. Сотрудники LIGO только что снова запустили детекторы после масштабной пятилетней модернизации, направленной на повышение их чувствительности. В тот день детекторы были включены, но «официально» еще не вели наблюдения. Они находились в фазе так называемого инженерного запуска: детекторы работали и собирали данные, но некоторые вспомогательные системы еще были отключены. В том числе система слепых инъекций — ее еще не закончили настраивать, и она пока была неактивна. Поэтому, когда ранним утром 14 сентября детекторы LIGO зафиксировали мощное «чириканье» от двух сливающихся черных дыр, несколько человек сразу же заподозрили, что это реальный сигнал.

Полученные данные были великолепны, причем настолько, что некоторые сотрудники LIGO, которые уже попадались на слепые инъекции, поначалу отнеслись к ним скептически и приняли их за искусственный сигнал. Однако те, кто отвечал за слепые инъекции, обсудили ситуацию между собой и быстро убедились, что система даже не была включена. Некоторые сотрудники LIGO несколько месяцев прорабатывали версию, что это все-таки была инъекция, и пытались выяснить, мог ли кто-то получить доступ к детекторам LIGO и каким-то образом подделать сигнал — видимо, в целях чрезвычайно сложной научной мистификации. В конце концов выяснилось, что это было невозможно. Сигнал гравитационной волны, обнаруженный LIGO в сентябре, был впечатляющим, однозначным и совершенно реальным.

В те месяцы слухи о некоторых новостях из LIGO начали распространяться среди других астрономов, но тут-то и окупилась крупномасштабная страховка от слухов, ведь все знали о слепых инъекциях. Исследователи гравитационных волн тщательно скрывали ключевую деталь — что система слепых инъекций в тот момент не работала. Поэтому даже те, кому казалось, что коллеги из LIGO слишком уж взволнованы, сомневались, не напрасно ли те радуются. В октябре 2015 года я присутствовала на конференции астрономов, изучающих умирающие звезды, гравитационные волны и другие пространственно-временные события, которые могут быстро появляться и исчезать в ночном небе. Я записалась на мозговой штурм под названием в духе «А что, если мы когда-нибудь обнаружим гравитационные волны?». Среди участников оказалось примерно поровну классических астрономов и исследователей гравитационных волн. Мы уселись за длинный стол для переговоров, и тут один ученый из LIGO спросил: «Итак, кому из присутствующих сейчас запрещены любые контакты с прессой?» Все «волновики», сидевшие с одной стороны стола, подняли руки, едва сдерживая озорные улыбки. «Классики» с другой стороны стола раскрыли рот. «Ну что ж, отлично, — продолжил представитель LIGO, устраиваясь в кресле с довольной ухмылкой. — Начинайте обсуждение. А мы… просто послушаем». Все указывало на то, что у исследователей гравитационных волн что-то происходит, но мы решили не обращать на это внимания, полагая, что наши коллеги из LIGO, скорее всего, обмануты очередной слепой инъекцией.

Гравитационная волна, обнаруженная 14 сентября 2015 года, оказалась результатом столкновения и слияния двух черных дыр (одна в двадцать девять, а другая в тридцать шесть раз массивнее нашего Солнца) на расстоянии 1,4 миллиарда световых лет от нас. После нескольких месяцев исследований, проверок и перепроверок на 11 февраля 2016 года была запланирована торжественная пресс-конференция, на которой должны были объявить об открытии на весь мир. По иронии судьбы, невзирая на многолетний опыт секретности и все усилия LIGO, утечка произошла за пятнадцать минут до официального заявления, причем самым что ни на есть банальным образом. Эрин Ли Райан из Центра космических полетов имени Годдарда утром того же дня побывала на празднике, устроенном НАСА в честь предстоящего заявления. Там был подан торт с надписью «В честь первого прямого обнаружения гравитационных волн!». Эрин радостно сфотографировала его и без всякой задней мысли опубликовала снимок в Твиттере, и научные журналисты во всем мире встрепенулись, узнав новость раньше, чем о ней было официально объявлено. Десятилетия усилий, многочисленные слепые инъекции, молчание тысяч людей — все это уступило торту и твиту. Вот почему я никогда не беспокоилась, а не скрывают ли мои коллеги существование инопланетян.

Открытие гравитационных волн стало прорывом и попало в заголовки газет во всем мире. Нобелевскую премию по физике за 2017 год получили Райнер Вайсс, Кип Торн и Барри Бариш. Вайсс и Торн внесли новаторский вклад в теорию и разработку детектора, а Бариш совершил настоящий подвиг, организовав превращение LIGO из группы в сорок человек в масштабную организацию международного сотрудничества. Это открытие доказало, что десятилетия целеустремленности, самоотверженности и огромной инженерной работы вовсе не прошли напрасно и позволили открыть новую эру в астрономии.

Многоканальная астрономия — это воплощенная мечта многих поколений ученых, подход, при котором скоординированно наблюдаются и интерпретируются данные различного типа от одного и того же объекта. По сути, каждый астроном в своей работе полагается лишь на небольшое количество электромагнитного излучения, которое удается уловить от далеко расположенного объекта, и когда удается обнаружить иной поддающийся количественной оценке сигнал от того же объекта, научные данные сразу же приобретают дополнительную надежность. В прошлом такого успеха удалось достичь всего один раз, когда в 1987 году были зафиксированы как электромагнитное излучение, так и небольшое количество нейтрино (крошечных субатомных частиц) от очень близкой сверхновой. Излучение и частицы послужили двумя «каналами» данных из космоса, что позволило нам изучить сверхновую с разных сторон. А обнаружение гравитационных волн — третьего типа «каналов», нового вида данных, которые мы можем получать от космических явлений, — не могло не привести нас в новую эру развития астрономии.

Тем не менее обнаружение гравитационных волн в 2015 году не стало мультиканальным событием. Столкновение черных дыр, наблюдавшееся LIGO, было подтверждено только гравитационными волнами. Каким бы захватывающим ни было это открытие само по себе, оно практически сразу изменило правила игры — теперь все с нетерпением ждали следующего большого события, которое породило бы как гравитационную волну, так и вспышку электромагнитного излучения, оказавшись, таким образом, настоящим многоканальным событием.

Все понимали, что это будет непросто. Мы не раз наблюдали столкновение черных дыр, но большинство астрономов сходились во мнении, что такое событие не вызывает вспышек излучения.

Другое дело столкновения нейтронных звезд. Нейтронные звезды — это коллапсирующие ядра, оставшиеся после гибели массивных звезд и их превращения в сверхновые. Именно их, когда они быстро вращаются, радиотелескопы воспринимают как пульсары. При коллапсе вся масса ядра звезды сжимается до размера небольшого города, и образуется новый, невероятно плотный объект — нейтронная звезда (одна чайная ложка вещества нейтронной звезды весила бы больше, чем гора). Процесс коллапсирования останавливается только из-за принципа исключения Паули в квантовой физике, который гласит, что субатомные частицы, такие как нейтроны, не могут одновременно находиться в одном и том же квантовом состоянии в квантовой системе. Если бы нейтронная звезда попыталась коллапсировать дальше (и, таким образом, стать еще плотнее), нейтроны сжались бы с такой силой, что этот принцип начал бы нарушаться. Чтобы избежать этого, нейтроны начинают оказывать давление вовне, и гравитационный коллапс останавливается. В результате получаются одни из самых странных объектов во Вселенной: крошечные оболочки мертвых звезд, продолжающие существовать благодаря квантовой физике и иногда вращающиеся с частотой в сотни и даже тысячи оборотов в секунду.

Нейтронные звезды — экстремальные объекты и близкие родственники черных дыр, поэтому столкновение двух нейтронных звезд в двойной системе является серьезным гравитационным событием. Столкновение и слияние двух нейтронных звезд должно вызывать такую же гравитационную волну, как слияние черных дыр, но большей продолжительности и меньшей энергии. Но главное, что слияние нейтронных звезд предположительно вызовет кратковременную вспышку высокоэнергетического электромагнитного излучения, обнаруживаемую на Земле как гамма-всплеск продолжительностью менее двух секунд, и гораздо более длительную вспышку излучения, известную как «килоновая». Она не такая яркая, как сверхновая, но тем не менее из нее получается своего рода сигнальный огонь после слияния нейтронных звезд — она ярко вспыхивает и затем еще несколько дней догорает. Это означает, что, как только будет обнаружена гравитационная волна от двух сливающихся нейтронных звезд, электромагнитные обсерватории во всем мире должны немедленно броситься искать по всему миру излучение от килоновой, прежде чем оно исчезнет. Это гораздо сложнее, чем кажется. У гравитационных волн чрезвычайно трудно установить точное их расположение на ночном небе. Задействовав оба детектора LIGO в Вашингтоне и Луизиане, можно примерно оценить, откуда исходит гравитационная волна, по тому, какой детектор первым зафиксирует событие, а также по некоторым характеристикам самого сигнала. Если к ним присоединится детектор Virgo в Италии, три обсерватории совместными усилиями смогут точнее определить, откуда исходит сигнал, но сузившаяся территория поиска все равно будет довольно значительным участком неба, где затем нужно будет искать любое излучение, которое можно было бы отнести к столкновению нейтронных звезд.

Охотникам за килоновой потребуется еще доказать, что объект, который они определили как килоновую, появился только после гравитационной волны, а это означает, что им для сравнения понадобятся результаты предшествующих наблюдений этого участка неба. Им также нужно будет доказать, что это именно килоновая звезда, а не какое-то другое переходное явление, соответственно, потребуется внимательно наблюдать за объектом, чтобы убедиться, что он соответствует теоретическим предсказаниям. Это требует умения работать и очень быстро, и очень тщательно, а также использовать огромные архивы данных для поиска предшествующих наблюдений.

Пока гравитационно-волновые обсерватории продолжали обнаруживать все больше достоверных сигналов гравитационных волн от сливающихся черных дыр, астрономы, охотящиеся за излучением, были наготове, как стрелы на натянутых тетивах. Исследовательские группы разрабатывали разные методы поиска на больших участках неба, спорили из-за очереди на телескопное время, заявляли о своем приоритете при отслеживании разнообразных сигналов и составляли подробные планы действий на тот случай, когда сигнал от сливающихся нейтронных звезд будет наконец обнаружен. Это был тот самый сигнал, который поступил ранним утром 17 августа 2017 года.

Когда Коди Мессик застыл на лестнице, уставившись в свой телефон, он не был полностью уверен, что речь идет о настоящей гравитационной волне. Сигнал, о котором упоминало автоматическое текстовое оповещение, был, конечно, необычным — вероятность его случайного появления в данных составляла всего один шанс из десяти тысяч, — но он не был похож на сигнал от предыдущих слияний бинарных черных дыр. Он был дольше, слабее и появился только в детекторе LIGO Hanford в Вашингтоне. У исследователей уже сложилась практика отметать сигналы, если они не зафиксированы обоими детекторами, поскольку сигнал на одном детекторе с большей долей вероятности мог быть локальным шумом, а не реальным сигналом из космоса.

Однако Коди был одним из тех сотрудников, которые специально подписались на оповещения, чтобы также исследовать события, регистрируемые только на одном детекторе, на тот случай, если какое-то из них в конечном итоге окажется реальным. Заинтригованный низкой частотой сигнала, он отправил сообщение своему консультанту Чаду Ханне, который отметил, что сигнал похож на тот, что предполагается при слиянии нейтронных звезд. Он также обратил внимание на то, что космический гамма-телескоп «Ферми» через 1,7 секунды после сигнала гравитационной волны зафиксировал двухсекундный гамма-всплеск, то есть именно такую высокоэнергетическую сигнатуру, какую ожидалось получить при слиянии нейтронных звезд.

Коди и Чад вместе с несколькими членами команды тут же принялись копаться в данных. Быстро подтвердилось, что в данных не было никаких помех и других источников шума. Практика слепых инъекций давно прекратилась, и зафиксированный в это же время гамма-всплеск был неоспоримым доказательством подлинности события. Чад согласился передать информацию всем сотрудникам LIGO, но через несколько минут отправил в чат команды еще одно сообщение, признавшись, что его слишком трясет от волнения и он не в силах напечатать текст. В конце концов письмо разослал Коди, сообщая всем, кто работал с LIGO, что получен сигнал, который выглядит как признак слияния двойной нейтронной звезды, есть большая уверенность, что это не ложная тревога, и сигнал совпал с гамма-всплеском.

Электронное письмо вызвало настоящую лавину сообщений от коллег, которые устремились в чат и начали разбираться с данными. (Натсини Киджбунчу очень точно отразила это в своем комиксе, где оператор спросонья берет в руки мобильный и его чуть ли не сметает с кровати вал сообщений с обсуждениями сигнала.) Первый большой вопрос, на который нужно было найти ответ, заключался в том, почему только LIGO в Хэнфорде сообщила об обнаружении этого сигнала. У детектора обсерватории Virgo в Италии в это время наблюдались проблемы с передачей данных; но если это действительно была гравитационная волна из дальнего космоса, то обсерватория LIGO в Ливингстоне тоже должна была засечь сигнал и отправить уведомление. Что же пошло не так?

Ответ стал очевиден, когда кто-то присмотрелся к данным LIGO в Ливингстоне за этот период времени. Можно было невооруженным глазом увидеть медленный сигнал-«чириканье» от слияния двойной нейтронной звезды, но поверх него наложился шум детектора — как будто палец фотографа, заслонивший угол снимка. Поскольку компьютер был проинструктирован не отправлять уведомление, если данные искажены помехами, то зарегистрированный LIGO в Ливингстоне сигнал поначалу остался незамеченным. К счастью, шум удалось измерить и устранить, и осталась только пара красивых сигналов слияния двойных нейтронных звезд с обоих детекторов, обнаруженных с интервалом в три миллисекунды, причем сначала в детекторе в Луизиане.

Как только данные из Луизианы заняли свое место в головоломке, последние остатки научной осторожности были отброшены, и сотрудников охватило понятное возбуждение. С гравитационной волной и гамма-всплеском это новое событие, названное GW 170817 в честь обнаружения гравитационной волны 17.08.17, стало первым кандидатом на многоканальный сигнал с участием гравитационных волн и электромагнитного излучения.

Тем не менее данные о гамма-излучении хотя и весьма обнадеживали, но еще не означали стопроцентный успех. В конце концов, это могло оказаться просто случайностью — вспышка была чрезвычайно короткой, а местоположение гамма-всплесков довольно трудно определить. Ничего нельзя было сказать определенно, пока астрономы не обнаружат четкую, яркую новую вспышку, которую однозначно зафиксирует наземный телескоп и которая будет соответствовать показателям килоновой. Только обладая всеми тремя сигналами — килоновой, гамма-всплеском и гравитационной волной, — астрономы наконец будут уверены в своем открытии.

Как только к имеющимся данным присоединили дополнительные, с детектора Virgo, группы по изучению гравитационных волн смогли значительно сузить область неба, откуда пришел сигнал. Слияние двойной нейтронной звезды произошло где-то в Южном полушарии, в пределах области размером около 150 полных лун. Но это все равно был внушительный участок, и его еще предстояло обследовать. Так что LIGO обратилась к тем астрономам, которые интересовались именно обнаружением гравитационных волн и располагали собственными коллективами «на подхвате», готовыми подключиться к работе в случае такого события.

Вот почему Эдо Бергер написал Филу и мне, и вот почему в этот день засуетилась немалая часть астрономов, исследующих умирающие звезды и гравитационные волны, — они спешили заполучить телескопное время в Южном полушарии, чтобы искать любые признаки килоновой, связанной с GW 170817. В итоге в наблюдениях было задействовано более семидесяти телескопов.

Как только в Чили окончательно стемнело и начались наблюдения, потребовалось меньше двух часов, чтобы найти искомое. Сама килоновая звезда даже разочаровывала своей простотой: всего лишь маленькая голубая точка на окраине совершенно непримечательной галактики примерно в 130 миллионах световых лет от нас. Но этой точки там совершенно точно не было раньше, и расстояние до нее соответствовало тому, что было определено по данным LIGO, и это была килоновая — все совпало идеально.

Иллюстрация Натсини Киджбунчу. Получение известия об обнаружении слияния двойной нейтронной звезды (© Nutsinee Kijbunchoo)

Просто невероятно, какое неистовое возбуждение охватывает астрономов при виде крошечного пятнышка света, когда оно оказывается в нужном месте. Один коллектив за другим независимо друг от друга обнаруживали этот новый источник излучения, но реагировали на это по-разному. Райан Чорнок из команды Эдо Бергера, прочесывая данные в поисках подходящей новой вспышки, отправил всей команде письмо, которое состояло из ругательства и снимка находки. Чарли Килпатрик из другой команды написал в групповом чате весьма сдержанное «я тут нашел кое-что» и приложил скриншот с килоновой. В общей сложности килоновую звезду, соответствующую объекту GW 170817, обнаружили пять команд независимо друг от друга и с разницей около двадцати минут.

Это открытие стало лишь первым шагом. Как только была обнаружена килоновая звезда, астрономы немедленно принялись выжимать из этого единственного клочка неба и пятнышка света все, что только возможно. Визуализация, спектральные характеристики, рентгеновское, ультрафиолетовое, оптическое, инфракрасное и радиоизлучение… В малых и больших обсерваториях, наблюдающих за килоновой и ее галактикой, был задействован почти каждый телескоп, который можно было направить на этот участок неба, и наряду со специалистами, изучавшими гравитационные волны, в эту бешеную гонку втянули всех астрономов, просто оказавшихся под рукой.

Еще больше усложняло ситуацию то, что многие астрономы как раз в это время разъезжались в самые отдаленные уголки Соединенных Штатов наблюдать за солнечным затмением, которое ожидалось 21 августа. Манси Касливал, руководитель одной из команд, занимавшихся дополнительными исследованиями после появления килоновой, уже вызвалась участвовать в массовом мероприятии по наблюдению затмения в Калифорнийском технологическом институте, и в эти несколько дней ей пришлось управляться одновременно с затмением, десятью тысячами возбужденных участников мероприятия и собственным маленьким ребенком, одновременно координируя новости от всей своей команды и срочные телефонные звонки от космического телескопа «Хаббл» с просьбой дать окончательные планы наблюдений. В другой команде Мария Драут и еще несколько астрономов также вызвались вести мероприятие, связанное с затмением, в школе в штате Айдахо. Перед этим они выехали в давно запланированную автотуристическую поездку по штату Юта, но оказалось, что все они «на подхвате» на случай гравитационной волны, так что им пришлось по очереди работать на заднем сиденье, подключив ноутбуки к слабенькому мобильному интернету, останавливаться в ресторанах с Wi-Fi, чтобы загрузить новые данные, и анализировать их, сидя в палатке.

История с GW 170817 также примечательна тем, что любые попытки сохранить секретность потерпели сокрушительное поражение. Слухи об открытии распространились в интернете почти мгновенно, а последний удар нанес аккаунт в Твиттере, принадлежащий космическому телескопу «Хаббл». Примерно за год до этого аккаунт @spacetelelive начал публиковать автоматизированные твиты, сообщавшие о том, за чем именно сейчас наблюдает телескоп («Смотрю на объект А с помощью камеры B для доктора C» и т. п.), подставляя данные из базы объектов и планов наблюдений. Сразу же после обнаружения килоновой звезды команда Эдо Бергера отправила отчаянный запрос команде «Хаббла», умоляя направить телескоп на слияние двойной нейтронной звезды, чтобы наблюдать затухающий ультрафиолетовый свет, который нельзя было обнаружить с Земли. Второпях они назвали объект напрямую — «слияние ДНЗ», так что любой астроном или научный журналист сразу понял бы, о чем речь. Команда Бергера поняла свою ошибку еще до начала наблюдений и попросила команду «Хаббла» переименовать цель, но до телескопа эта информация не дошла. «Хаббл» нацелился на килоновую, выполнил наблюдение, весело отчитался в Твиттере, что наблюдает слияние ДНЗ… дальнейшее понятно. Уже через несколько часов в нтернете появились статьи о том, что, возможно, обнаружен первый многоканальный сигнал гравитационной волны. Энди Хауэлл, член еще одной команды, наблюдавшей за килоновой, в первую ночь написал в Твиттере немного более уклончиво: «Сегодня одна из тех ночей, когда следить за ходом астрономических наблюдений интереснее, чем слушать любую историю, когда-либо рассказанную человеком».

Открытие килоновой и последовавший за этим марш-бросок наблюдений также заставили обратить внимание на обстоятельство, которое ученые во всем мире обычно пытаются вежливо игнорировать, а именно, конъюнктуру. Конечно, в первую очередь за гонкой наблюдений стояла наука, так как килоновая звезда угасала с каждым мгновением, но была и более приземленная мотивация — каждому хотелось быть первым. Астрономическое сообщество невелико, и большинство команд прекрасно знали, с кем соревнуются. Здесь было и многолетнее соперничество, и дружеские отношения, разрушенные в одночасье борьбой за время на том или ином мощном телескопе. Как всегда бывает, некоторые астрономы пользовались обстоятельствами, чтобы появиться в СМИ и получить славу и признание, в то время как другие избегали прессы, чтобы сосредоточиться на науке. Большинство оказалось посередине между этими крайностями: люди старались работать как можно тщательнее и быстрее, но не забывали при этом о карьере и мечтах членов своей команды — особенно молодых ученых, аспирантов и постдокторантов. В конечном счете вся эта кутерьма с дополнительными наблюдениями обернулась полнейшим хаосом, где все копали друг под друга, нарушали неписаные договоренности и выясняли отношения; большинство астрономов до сих пор вспоминает об этом со стыдом и разочарованием. Что касается LIGO, то там в основном смотрели на это с недоумением. Деятельность их команды из нескольких тысяч человек больше походила на большую и слаженную научную операцию, и, глядя на то, как их коллеги носятся словно куры с отрубленными головами, специалисты LIGO решили не вмешиваться в эту историю и вообще ограничиться своими замечательными гравитационными волнами.

Если оставить в стороне конфликты в сообществе, то объект GW 170817 принес великолепные научные результаты. Несмотря на первоначальную неразбериху, собранные данные в конечном итоге составили основу внушительной серии публикаций в уважаемых изданиях и были обнародованы (по крайней мере официально) только после того, как они были должным образом изучены. У основной научной публикации LIGO, сообщавшей об обнаружении гравитационных волн в результате слияния двойной нейтронной звезды, было 3684 соавтора, и Astrophysical Journal сделал все возможное, чтобы быстро и основательно отрецензировать вал поступавших работ по этой теме и подготовить специальный выпуск, состоявший из 33 статей, изложивших все подробности этого научного прорыва, от всех коллективов, которые вели дополнительные наблюдения и исследования после обнаружения гравитационной волны.

Первые обнаружения гравитационных волн превратили LIGO из смелого физического эксперимента в символ триумфа инженерной мысли и настойчивости. После обнаружения более десятка гравитационных волн необходимость в секретности отпала — теперь LIGO сразу объявляет в Твиттере о новых зарегистрированных сигналах, как только они пройдут проверку. Лихорадочный поиск двойной нейтронной звезды остался позади, и на недавних конференциях астрономы обсуждали, как в будущем координировать свои действия в подобных случаях (никто не сомневается, что такие случаи будут). Вероятно, наблюдения будут проходить более гладко, но очевидно, что битва за наблюдение килоновой GW 170817 не останется последней в своем роде.

Не была она и первой. Безусловно, раньше в этом не участвовали гравитационные волны, однако обнаружение недолговечных явлений в небе и наблюдение за ними в краткий срок их жизни — это давняя и почтенная область астрономии. А в последние несколько десятилетий она стала серьезно менять наш подход к использованию телескопов.

Оскар Дьюхалд может претендовать на поистине уникальное астрономическое открытие. Он единственный из ныне живущих и, вероятно, один из немногих в истории человечества обнаружил сверхновую звезду невооруженным глазом.

Оскар — оператор телескопа в обсерватории Лас-Кампанас в Чили. Ночью 24 февраля 1987 года он работал на однометровом телескопе, направляя его вручную, в то время как два астронома, которые вели наблюдение в ту ночь, получали снимки с помощью ПЗС-камеры. Ручное управление — простой, но довольно утомительный процесс; оператору постоянно приходится корректировать положение телескопа, чтобы изучаемый объект оставался точно в центре его поля зрения. После четырех часов такой работы Оскар наконец передал управление телескопом астрономам, а сам решил сделать небольшой перерыв. Примерно в два часа ночи он спустился из диспетчерской, поставил вариться кофе и вышел полюбоваться небом.

Когда он поднял глаза, то заметил, что в небе что-то немного изменилось.

Над его головой было Большое Магелланово облако, небольшая галактика — спутник нашего Млечного Пути, отстоящая от нас на 163 000 световых лет. На таком расстоянии излучение отдельных звезд в галактике сливается, так что она выглядит скорее как светящийся туман, а не скопление звезд, — потому и получила такое название. Опытный глаз может заметить знакомые черты — горстки новорожденных звезд, яркие скопления, пятна межзвездной пыли, закрывающие свет, — но даже для большинства астрономов БМО скорее красивая деталь южного неба, которую они вряд ли смогут изобразить по памяти.

Однако так уж случилось, что Оскар знал БМО как свои пять пальцев. В начале своей карьеры в обсерватории, еще во времена фотопластинок, он работал ночным помощником астронома Аллана Сэндиджа. Аллан был мастером наблюдательной астрономии, он начинал еще в 1950-е годы и провел много времени, наблюдая за БМО. За время своего пребывания в Лас-Кампанас он сделал, должно быть, сотни фотопластинок, а Оскар, будучи его ассистентом, все их проявлял. Поэтому он знал БМО до мельчайших деталей.

А теперь там была лишняя звезда.

Оскар некоторое время смотрел в небо, удивляясь странной яркой новой звезде в галактике, которая не менялась за все годы, что он работал на телескопе. Размышляя о том, что это за новая звезда и почему он не видел ее раньше, он пошел проверить, готов ли кофе, но его тянуло обратно на улицу. Сначала он подумал, что это мог быть спутник, но звезда оставалась яркой и неподвижной. Еще раз проведав кофе и еще раз посмотрев на небо, Оскар убедился, что неведомая звезда по-прежнему там. Да что это такое, черт возьми?

Оскар смутно припоминал, что в последнее время несколько групп исследователей искали суперновые, и знал, что эти взрывы далеких звезд могут выглядеть с Земли как новые яркие точки в близлежащих галактиках. Однако в то время поиски сверхновых были сосредоточены в основном на огромных галактиках, заполненных множеством звезд, готовых умереть, и на крошечные галактики вроде БМО обращали мало внимания. Тем не менее у Оскара все же зародилась мысль о том, что странная новая звезда, которую он только что заметил, может представлять интерес и что надо бы сказать о ней наблюдателям, когда он вернется наверх.

Но в диспетчерской Оскара поджидал пикающий компьютер и два астронома, которым не терпелось переключиться на новую цель наблюдения. Он поспешил навести телескоп, повернуть купол и подготовиться к следующему наблюдению, на время забыв о новом странном объекте.

Примерно два часа спустя Ян Шелтон, астроном, который вел наблюдение на другом телескопе обсерватории, ворвался в диспетчерскую и, пролетев мимо Оскара, начал что-то возбужденно рассказывать астрономам. Оскар слышал обрывки разговора: Ян работал на телескопе с фотопластинками и, закончив работу раньше обычного из-за сильного ветра, занялся тем, что проявил их и сравнил со снимками, сделанными прошлой ночью. Когда он сопоставил два изображения БМО, ему бросилась в глаза новая звезда. Может, в БМО действительно появился какой-то странный новый объект?

На другом конце комнаты Оскар поднял глаза. «Ах да! Я видел ее, когда выходил»[29].

Следующие несколько дней были отмечены всплеском лихорадочной активности в астрономическом сообществе, и странная новая звезда, которую Оскар впервые заметил в БМО, — первая сверхновая, открытая в 1987 году, — вскоре получила название SN 1987A. Сверхновая была достаточно яркой, и, как только стало ясно, где искать, Ян и другие астрономы легко ее обнаружили. Записи показали, что другие телескопы Южного полушария, в Новой Зеландии, Австралии и Южной Африке, также наблюдали сверхновую той ночью, но, судя по всему, Оскар был первым, кто ее увидел, к тому же невооруженным глазом.

Астрономы уже много лет открывали сверхновые, но все они находились гораздо дальше, в относительно далеких галактиках. Последняя сверхновая, видимая с Земли невооруженным глазом, появилась в 1604 году, за несколько лет до изобретения телескопа. И когда сверхновая SN 1987A появилась практически у нас под носом, ее бросились исследовать, пока излучение не исчезло. Сверхновая SN 1987A также стала первым примером многоканальной астрономии, поскольку при ее взрыве образовались нейтрино, зарегистрированные в ходе экспериментов в Японии, России и Соединенных Штатах. Сегодня SN 1987A остается самой близкой к нам сверхновой, открытой в современную эпоху, и по-прежнему является одним из самых ярких примеров того, что мы называем астрономией «внеплановых целей».

Тихий щелчок на компьютере дал мне знать, что моя съемка завершена. Это был звук небольшого пластмассового затвора, возвещающий, что камера на задней панели 3,5-метрового телескопа в обсерватории Апач-Пойнт только что закончила собирать свет от моего объекта — галактики, находящейся в 25 миллионах световых лет от нас. За последние сто лет в этой галактике произошло целых десять вспышек сверхновых, в то время как в большинстве галактик наблюдается в среднем одна сверхновая в столетие. Я надеялась, что наблюдение за галактикой поможет мне провести своего рода ретроспективный анализ — изучить оставшийся газ, пыль и звезды в поисках улик, которые подсказали бы, почему там умирает так много звезд, да еще так часто.

Завершив съемку, я сказала оператору телескопа, что готова двигаться дальше, затем ввела команды, чтобы направить телескоп к следующей цели. Мы сместились совсем немного, на другую сторону той же галактики к месту взрыва другой сверхновой. Я немного подправила настройку спектрографа, взглянула на направляющую камеру телескопа, чтобы убедиться, что я нахожусь в нужном месте, затем нажала кнопку, чтобы начать следующее наблюдение.

Как только все было настроено, я тихонько, чтобы никого не разбудить, откинулась на спинку стула в столовой и сделала глоток из стакана кофе, который купила в «Старбаксе» на Восьмой авеню. Я сбегала туда во время предыдущей съемки — хотела успеть в кафе до закрытия, к тому же начинался довольно сильный снегопад, и хотя за полчаса, которые длилась сьемка, можно было пройти два квартала и пешком, но я предпочла пробежаться, чтобы вернуться раньше и перепроверить свои расчеты, прежде чем переходить к месту взрыва следующей сверхновой.

Да, я вела наблюдение на телескопе, находящемся посреди Нью-Мексико, а сама была в Нью-Йорке — приехала в гости к родственникам в преддверии рождественских каникул. Я управляла спектрографом и настраивала положение телескопа со своего ноутбука, который водрузила на обеденный стол двоюродного брата, а связь с одиноким оператором телескопа в Нью-Мексико поддерживала в окошке чата. Мы обменивались короткими сообщениями о плане наблюдений, о том, какое сейчас небо в Нью-Мексико (вроде бы ясное, во всяком случае, яснее, чем в Манхэттене, который заметает снегом), и о том, будет ли ветер, наметающий на телескоп гипсовый песок, вести себя прилично достаточно долго, чтобы я смогла закончить свою сегодняшнюю программу.

Утром я проснулась, проспав всего несколько часов. Я проработала за телескопом целую ночь по времени Нью-Мексико, а Манхэттен оживал только теперь. Повинуясь давно отработанному рефлексу, я нащупала свой телефон еще до того, как по-настоящему открыла глаза, и стала смотреть, что мне написали за ночь. Так, электронное письмо от наблюдателей на 8,1-метровом телескопе «Джемини Юг» в Чили. Похоже, ночь на горе Серро Пачон в Чили выдалась замечательно темной и ясной, и они смогли увидеть один из красных сверхгигантов, который я получила право наблюдать с помощью спектрографа их телескопа. Я подняла голову с подушки и, все еще пытаясь разлепить левый глаз, просмотрела все письмо. Отличная новость: пока я работала с телескопом в Апач-Пойнт и отсыпалась, они провели все наблюдения, которые я запрашивала, и я в любое удобное время смогу загрузить данные с сервера «Джемини».

Я никогда раньше не вела наблюдение одновременно на двух телескопах, так что это все было несколько сюрреалистично. Прямо сейчас у меня в руках были данные, полученные за чудесную ночь в Нью-Мексико и за два часа на отдаленной вершине горы в Чили, а я даже не выходила из квартиры своих родных. Конечно, я знала, что сегодня буду невыспавшимся зомби. Поскольку я не присутствовала в обсерватории, мне было нелегко придерживаться режима дня астронома, хотя я и работала всю ночь; на день у нас с Дэйвом были большие планы: полноценно посидеть за работой в соседнем кафе, побегать по делам, а еще встретиться с друзьями, прежде чем уехать вечерним поездом. Кроме того, мне еще нужно было скачать данные «Джемини», чтобы убедиться, что наблюдения провели именно так, как я запросила в заявке, но все же… я немало успела за одну ночь.

Я перекатилась на постели, выглянула в окно и на мгновение удивилась тому, что вместо зимних сосен в горах Сакраменто или бескрайней летней чилийской пустыни я увидела стену здания через дорогу и мокрый снег на подоконнике.

Мои данные с обоих телескопов оказались отличными. Бьюсь об заклад, что небо в ту ночь было прекрасным.

Я просыпаюсь, когда маршрутный автобус сворачивает с асфальтовой мостовой на пыльную грунтовую дорогу, ведущую к горе Серро-Пачон в Чили. Как и во многие свои предыдущие поездки в Чили, я смотрю в дребезжащее окно на суровую картину снаружи. Подножие горы окутано густым туманом, пыльная земля и низкорослые растения однообразно мелькают вдоль обочины дороги. Туман необычен, но это может быть связано со временем суток. В отличие от других моих посещений этой обсерватории, я прибываю на гору в шесть утра, как раз вовремя, чтобы позавтракать — как обычно, яйца, тосты и кофе, в столовой, вместе с толпой строителей. На этот раз я не работаю в ночную смену, потому что в этом нет необходимости — я вернусь в Ла-Серену дневным автобусом. Возможно, я загляну в обсерваторию, но сегодня не останусь там.

Когда мы наконец добираемся до самой обсерватории, то выныриваем из тумана, и автобус подъезжает прямо к двери административно-эксплуатационного здания. Выйдя из автобуса, я вижу возвышающееся надо мной гигантское, длинное, футуристического вида строение, увенчанное с одного конца стальным каркасом того, что вскоре станет куполом телескопа. Купол еще строится, но после того, как я надеваю жилет, каску и ботинки со стальным носком (те самые, в которых я четырнадцать лет назад водила экскурсии по VLA), мне разрешают подойти ближе, прогуляться вокруг и даже постоять в центре, где будет находиться телескоп. Незавершенный металлический каркас огромного купола, окрашенный в бирюзовый цвет, сейчас опутан строительными лесами и окружает пустую круглую бетонную площадку.

Пока я стою здесь, 8,4-метровое зеркало, которое в конечном итоге займет почетное место в куполе, находится на пути в Чили — дорога займет два месяца и включает использование нескольких специализированных большегрузных транспортных средств и проход по Панамскому каналу. А пока что я могу смотреть сквозь будущие стены купола. Поворачиваясь кругом, я вижу обсерваторию Джемини-Юг на хребте Серро-Пачон, а вдали за ней — скопление телескопов обсерватории Серро-Тололо. Мне приходит в голову, что сейчас я могу окинуть взглядом сразу все разнообразие современных астрономических наблюдений: телескопы с классическим управлением, телескопы-роботы, «Джемини» со своей системой очередности наблюдений, а также будущее, которое строится на этом самом месте.

Строящаяся обсерватория Веры Рубин в марте 2019 года (© Emily Levesque)

Скоро здесь появится одна из самых мощных обсерваторий 2020-х годов. В течение многих лет она носила название LSST (Large Synoptic Survey Telescope, Большой обзорный телескоп), а новое десятилетие начала с новым именем, данным ей в честь одной из выдающихся астрономов-наблюдателей прошлого. Я стою на стройплощадке обсерватории Веры Рубин.

Нижняя часть административно-эксплуатационного здания сверкает на солнце белизной. Расположенные ярусами окна, обтекаемая форма и скошенные углы делают его немного похожим на странную яхту, плывущую по пустыне. Этот стильный облик продиктован практическими соображениями: скошенные углы здания спроектированы с учетом ветров на вершине, чтобы свести к минимуму атмосферные помехи для телескопа. В самом здании есть все необходимое для обсерватории: помещение для телескопа, две «чистые комнаты» для работы с ультрасовременной камерой, а также огромный лифт и рельсовая конструкция, которые позволят периодически снимать зеркала с телескопа и доставлять их в специальную камеру для обновления покрытий, расположенную несколькими этажами ниже. Каждые несколько лет в этой камере будут повторно покрывать зеркала телескопа алюминием и серебром. По всей огромной рабочей зоне сейчас лежат гигантские бочки с балластом (они недавно использовались для испытания лифта, который будет опускать и поднимать зеркало), болванка вторичного зеркала телескопа, на которой проверяли механическую систему поддержки, и само вторичное зеркало, недавно доставленное из города Рочестера в штате Нью-Йорк, — когда стройка завершится, его установят на место, а пока оно ждет своего часа в герметичном металлическом ящике.

В здании также есть несколько рабочих кабинетов и небольшой конференц-зал, где по утрам проходит созвон руководителей проектов из Ла-Серены или США с начальниками различных бригад, работающих сейчас на строительстве обсерватории. На сегодняшней встрече меня кратко представляют («Эмили, астроном, пишет книгу о наблюдениях»), а дальше я быстро теряю нить разговора, поскольку остальная часть встречи проходит на испанском языке и состоит в обсуждении огромной таблицы, где перечислены сегодняшние задачи и исполнители. Мне остается только осматриваться вокруг. Внутри здания все новое и светлое: простые, но со вкусом подобранные полы из светлого дерева, белые шкафы, несколько бирюзовых акцентов и отчетливый привкус ИКЕА, вплоть до длинных узких окон со шторами, которые можно поднимать с помощью пульта дистанционного управления… но эти окна выходят на бескрайние и совершенно пустынные предгорья Анд, покрытые красной пылью. Удивляет несоответствие — такие окна должны выходить на соседнее здание в университетском кампусе или на лужайку в парке понтового офиса, а не на край света.

В то время как строительство купола движется к завершению, продолжается работа над техническим обеспечением здания. Одна бригада прокладывает линии подачи охлаждающей жидкости в «чистые комнаты», другая проводит испытание только что законченной камеры для нанесения покрытий, а третья работает над небольшим сбоем в системе резервного генератора здания. Чтобы исправить его, объясняют мне, примерно в полдень придется отключить питание всей горы, и эта фраза мгновенно напоминает мне, что, несмотря на офисные кресла и оборудование для телеконференций, мы находимся вдали от цивилизации. Именно поэтому здесь оборудуют «чистые комнаты» и камеры для нанесения покрытий: ремонт камеры и обновление покрытия зеркала можно будет выполнять прямо на месте. Как бы ни было трудно построить автономный объект, это все равно дешевле и эффективнее, чем пытаться перевезти камеру и тем более зеркало в другое место для технического обслуживания.

Истинная жемчужина обсерватории — ее сеть и возможности передачи данных. Целое помещение отведено под ряды серверных шкафов, прикрепленных друг к другу и к полу в целях защиты от землетрясения, с автономными системами охлаждения и противопожарной защиты. После завершения строительства телескоп на горе Серро-Пачон будет соединен с базовым объектом в Ла-Серене оптоволоконной сетью связи, способной передавать 600 гигабит данных в секунду. На такой скорости телескоп мог бы передать в Ла-Серену всю кинотрилогию «Властелин колец» — режиссерскую версию! — менее чем за полсекунды.

Это чрезвычайно впечатляющее сооружение, но здесь строится не просто очередной высококлассный телескоп. Не просто так обсерватория Веры Рубин получит самую современную камеру в мире и сеть не хуже, чем у ведущих ИТ-компаний.

Научная миссия обсерватории Веры Рубин проста, понятна и великолепна: она будет снимать огромную полосу южного неба раз в несколько дней, постоянно, в течение десяти лет. Благодаря своему 8,4-метровому зеркалу обсерватория Веры Рубин сможет обнаруживать все объекты, вплоть до самых слабых, когда-либо наблюдавшихся с земли, и в итоге снимет своего рода кинолетопись продолжительностью в десять лет, в которой запечатлеет все южное ночное небо, впервые наблюдая миллиарды объектов и отслеживая в беспрецедентном масштабе, как они меняются.

Результатом этих наблюдений станет потрясающий выбор данных. Одно изображение, снятое камерой телескопа обсерватории Веры Рубин, будет иметь размер 3,2 гигапикселя. Для демонстрации одного такого изображения в полном разрешении потребовалось бы полторы тысячи телевизоров высокой четкости. Каждая ночь наблюдений в обсерватории Веры Рубин принесет нам 30 терабайт данных, а инструменты обработки данных смогут почти мгновенно рассылать уведомления и обновлять информацию, если в небе что-то переместится или изменится.

Огромный объем научных данных, которые будет производить обсерватория Веры Рубин, почти невозможно представить. Предполагается, что, просматривая небо снова и снова, она сможет обнаруживать более тысячи сверхновых за одну ночь (сейчас мы находим менее тысячи сверхновых в год). Также она будет выявлять астероиды и другие движущиеся объекты в нашей Солнечной системе, в том числе околоземные объекты, орбиты которых проходят близко — и даже опасно близко — к нашей планете. Телескоп будет отслеживать каждую звезду на небе, яркость которой меняется с течением времени, непрерывно предоставляя нам в течение целого десятилетия данные о звездах по мере их эволюции, а иногда и приближения к концу их жизни.

Обсерватория Веры Рубин будет этим заниматься практически без участия людей. Конечно, там будут работать операторы, но их роль сведется к обслуживанию телескопа, его включению и выключению и дежурству на случай непредвиденных ситуаций. Помимо операторов и некоторых других сотрудников, персонал обсерватории предполагается минимальным по численности. Иногда днем будут приезжать инспекции, чтобы убедиться, что все работает как надо, но по большей части обсерватория Веры Рубин будет безлюдной.

Но сейчас, во время моего визита, здесь далеко не безлюдно. Повсюду трудятся бригады, параллельно работающие над разными задачами, чтобы завершить строительство всех многочисленных систем этой обсерватории к тому моменту, когда новый телескоп откроется и сделает первый снимок в 2020 году[32]. И я постепенно начинаю осознавать, что результатом этого огромного объема работ станет практически безлюдный объект, готовый решать любые проблемы, принимать посетителей и проводить невероятные новые научные исследования — и все это с небольшой горсткой людей, необходимых для его функционирования. Я наблюдаю, как строится то, что целенаправленно спроектировано как город-призрак. Когда обсерватория Веры Рубин заработает, маленькие вискачи с длинными усиками, скорее всего, будут наблюдать закат на этой чилийской горе в полном одиночестве.

Обсерватория Веры Рубин — одна из жемчужин новой эры в астрономии, где наблюдатели смогут максимально использовать возможности автоматизации, превращая телескопы из инструментов, используемых отдельными астрономами, в настоящие научные фабрики.

Эта идея не нова, на самом деле именно «научной фабрикой» руководитель проекта Джим Крокер назвал телескоп Sloan Digital Sky Survey (Слоуновский цифровой небесный обзор), который был предшественником обсерватории Веры Рубин и начал исследовать северное небо в 2000 году. Построенный в обсерватории Апач-Пойнт в Нью-Мексико, он испытывает все те же трудности, что и другие телескопы в высокогорье — летящий гипсовый песок, рои божьих коровок, тучи мотыльков, — и при этом выполняет масштабнейшую программу съемок. Его 120-мегапиксельная камера каждую ночь выдает около 200 гигабайт данных, и за эти годы он сделал многоцветные снимки трети всего неба и наблюдал спектры более трех миллионов объектов.

В книге Энн Финкбайнер «Грандиозная и смелая вещь» подробно рассказывается о многолетних усилиях, сотрудничестве и инновациях, которые потребовались для создания обзорного телескопа такого масштаба. Финкбайнер отмечает огромный объем данных, полученных с помощью этого телескопа, и фундаментальные изменения, которые они внесли в наши занятия астрономией. Вместо горстки фотонов, звезд и галактик астрономы, использующие данные с этого телескопа, теперь имеют в своем распоряжении миллионы объектов, и задачи в некоторых областях исследований сместились с наблюдательных, то есть с борьбы за получение данных от тусклых далеких объектов, на вычислительные, когда научные вопросы возникают и находят ответы благодаря изучению бесконечного богатства бесконечной Вселенной. Следующий шаг в этом направлении сделает обсерватория Веры Рубин.

Конечно, нужно признать, что при всех своих впечатляющих запланированных достижениях, обсерватория Веры Рубин не сможет делать все. Например, в течение первых десяти лет в ней не будет спектрографа, поскольку все время будет отдано получению изображений. Телескоп, оснащенный лучшей камерой в мире, тем не менее не сможет обнаруживать свет за пределами узкого диапазона видимых длин волн. Не удастся и запустить его в верхние слои атмосферы или отправить к месту будущего прохождения Венеры или астероида.

Таким образом, какой бы замечательной ни стала обсерватория Веры Рубин, она только выиграет от того, что не будет работать в одиночку. Ее телескоп будет находить тысячу сверхновых за ночь, но по крайней мере некоторые из этих сверхновых потребуется более внимательно изучить с помощью других телескопов, и то же самое относится ко всему новому и удивительному, что сможет обнаружить обсерватория Веры Рубин. Астрономы пока не нашли идеального решения, которое позволит в новую эру астрономии уравновесить наблюдения за внеплановыми целями, заявки на телескопное время и автоматическую очередность, но факт остается фактом: обсерватория Веры Рубин будет делать сотни новых открытий, но многие из них окажутся только первыми кусочками головоломок, которые предстоит решать другим астрономам на других телескопах на основе открытий обсерватории Веры Рубин.

Надо признать, что самого захватывающего научного открытия в моей карьере могло и не произойти.

В сентябре 2011 года я вернулась в обсерваторию Лас-Кампанас, где за несколько лет до этого потеряла целую ночь наблюдения из-за ветра, и теперь планировала понаблюдать за несколькими очень странными красными сверхгигантами. Несколькими годами раньше мы с Филом опубликовали некоторые результаты наших исследований, где отмечали непонятное поведение нескольких звезд. Складывалось впечатление, что их температура меняется за считаные месяцы — слишком быстро для звезд диаметром с орбиту Юпитера, которые в десять, а то и двадцать раз массивнее нашего Солнца. Более того, они охлаждались до таких температур, что это ставило под сомнение все, что мы знаем о физике звезд.

Наши странные звезды привлекли внимание астронома Анны Житков, и она прислала нам письмо, в котором изложила интересную идею. Несколькими десятилетиями ранее она работала с Кипом Торном — тем самым Кипом Торном, который впоследствии получил Нобелевскую премию за обнаружение гравитационных волн, — над теорией совершенно нового типа звезд. Они предсказали, что такая звезда будет внешне почти неотличима от очень яркого красного сверхгиганта. Однако вместо типичного ядра, какое внутри практически у всех известных нам звезд, вырабатывающего энергию посредством термоядерного синтеза, у звезды Кипа и Анны (объект Торна — Житков) в качестве ядра выступает нейтронная звезда. Жизнь такого объекта поддерживает не термоядерный синтез, а крайне необычные процессы, относящиеся к квантовой физике, несмотря на то что на первый взгляд он выглядит как совершенно нормальная звезда. Единственным указанием на ее невероятную внутреннюю структуру будут странные и малозаметные избыточные количества химических веществ на поверхности. Если Кип и Анна были правы и объекты Торна — Житков действительно существовали, они представляли бы собой совершенно новую модель того, что происходит внутри звезд.

Существование объектов Торна — Житков было предсказано еще в 1975 году, но более чем за тридцать лет никому не удалось найти никаких свидетельств их существования. Несколько исследовательских групп искали такие объекты, но не нашли ничего определенного. Однако мы с нашим опытом в области красных сверхгигантов вполне могли бы взяться за их поиски, и Анна полагала, что наши странные холодные и переменчивые звезды будут отличными кандидатами. Эта идея привела меня в восторг. Объекты Торна — Житков выглядели заманчивой химерой — самые странные звезды во Вселенной, нейтронные звезды в сочетании с самыми большими красными сверхгигантами, — и я просто не могла отказаться от возможности их открыть.

Загоревшись идеей, я составила заявку на телескопное время, хотя понимала, что обоснование в духе «Знаете, мы ищем новый тип звезды, который раньше никто никогда не видел, но у нас хорошее предчувствие» звучит не очень убедительно. Мы решили, что первый сеанс наблюдений посвятим предварительному поиску: составим список холодных ярко-красных сверхгигантов, получим подробные спектры для каждого, а потом изучим их химический состав и установим, что именно для таких звезд считать «нормальным». Нетипичные элементы, избыток которых мы ожидали найти в объектах Торна — Житков, были очень специфическими — литий, рубидий, молибден, — так что неудивительно, что никто до нас не пытался провести исчерпывающее исследование того, сколько молибдена содержится в обычном красном сверхгиганте, не говоря уж об аномальном. Я рассудила, что, прежде чем найти странные звезды, нам нужно исследовать обычные. Но скучное традиционное химическое исследование тоже звучало не очень захватывающе, поэтому окончательная заявка была компромиссной: мы будем исследовать около сотни красных сверхгигантов, включая большую выборку нормальных, а также несколько странных. Заявка была одобрена, и нам предоставили три весенние ночи на одном из 6,5-метровых телескопов в Лас-Кампанас.

Это был забавный и необычный проект, не очень похожий на те исследования, которые мы проводили раньше, поэтому в первую ночь наблюдения мы еще дорабатывали наши планы. Когда день уже клонился к вечеру и мы приготовились начать наблюдение, Фил предложил добавить в наш список еще несколько звезд, которые он нашел на старых снимках, — несколько красных сверхгигантов, которые были отличными кандидатами на объекты Торна — Житков благодаря невероятно яркому цвету. Мы вели наблюдение совместно с еще одной коллегой, Нидией Моррелл, блестящим астрономом с многолетним опытом работы в Лас-Кампанас, которая знала здесь каждый телескоп, камеру и спектрограф вдоль и поперек. Перед наблюдением она предложила внести несколько изменений в наш список целей и настройку приборов, чтобы сделать нашу работу максимально удобной и эффективной.

Поступавшие данные на первый взгляд казались хаотичными. После наблюдения мне предстояло несколько недель изучать руководства и документацию к программному обеспечению, чтобы понять, как правильно провести редукцию данных, удалив все ненужные сигналы от электроники, с неба или от других близлежащих звезд, и зафиксировать излучение тех звезд, которые нас интересовали. Тем не менее каждый новый кадр содержал достаточно подробностей, чтобы получить приблизительное представление о результатах.

Нидия, конечно, была в лучшем положении — она знала этот прибор вдоль и поперек, как и все другие приборы в Лас-Кампанас, и могла сразу же распознать небольшие отклонения в поступающих данных. Иногда она замечала проблему, например звезду, которая не была идеально центрирована, или корректировку, которая позволила бы улучшить сигнал. В других случаях она просто указывала на мелкие детали или особенности, помогая нам распознавать ценные сведения даже в массе необработанных данных. Большая часть данных выглядела как набор узких белых горизонтальных полосок; редкие темные разрывы показывали промежутки, где тот или иной элемент поглощал свет с определенной длиной волны.

В середине ночи мы перешли к одной из новых суперкрасных звезд, которые Фил добавил в список. Я переписала ее название из каталога объектов инфракрасной астрономии — J01100385–7236526, непоэтичное наименование, отражающее координаты объекта в небе. Мы сделали снимок и с интересом наблюдали за появлением данных на экране, готовясь к следующей цели. Снимок выглядел хорошо — четко и ярко, но мы сразу же обратили внимание на что-то необычное в белых полосках. Наряду с обычными темными промежутками там было несколько нетипично ярких белых точек, ясно показывающих места, где какой-то конкретный элемент в атмосфере звезды излучал дополнительный свет. Это было странно, и мы впервые наблюдали нечто подобное в наших красных сверхгигантах, поскольку химические элементы в атмосфере таких звезд обычно только поглощают свет, а не излучают. Впрочем, никто не предсказывал, что такой свет будут излучать объекты Торна — Житков, так что этот момент не удостоился ни крика «Эврика!», ни хотя бы торжествующего «Ага!». Скорее, общей реакцией было не очень уверенное «хм». Мы разглядывали изображение со всех сторон, будто хотели убедиться, что странные яркие пятна никуда не делись, и поначалу молчали.

Нидия заговорила первой, возможно, увидев что-то, чего мы не заметили, в странных данных, появившихся на экране: «Я не знаю, что это такое, но мне это нравится!»

Я записала ее слова под названием J01100385–7236526 в своих заметках и продолжила работу.

Более года спустя я корпела над данными, теперь уже используя настоящие наименования звезд, и наткнулась на звезду HV 2112. К моему изумлению, HV 2112 была аномалией в нашей коллекции красных сверхгигантов, поскольку у нее наблюдался странный переизбыток нескольких ключевых элементов. После математических расчетов и сравнения с другими звездами мне стало ясно: в HV 2112 гораздо больше лития, чем в других красных сверхгигантах в нашей выборке. Кроме того, в ней гораздо больше рубидия. И гораздо больше молибдена. Другими словами, это был именно тот странный набор химических элементов, когда-то предсказанный для объекта Торна — Житков.

В атмосфере звезды HV 2112 творилось еще что-то странное: излучение от атомов водорода. Никто никогда не предсказывал такого поведения объекта Торна — Житков, но небольшое исследование выявило кое-что новое. Атмосфера некоторых звезд излучает водород благодаря энергии, генерируемой звездными пульсациями: если внешние слои звезды нестабильны, они могут иногда пульсировать, словно странные гигантские сердца, и излучение водорода создает характерный узор в их атмосфере. Никто не предполагал, что объекты Торна — Житков будут демонстрировать признаки излучения водорода, но несколько ученых предсказали, что их внешние слои могут быть нестабильными и что они могут пульсировать.

Звезда HV 2112 только что стала лучшим в истории кандидатом на роль объекта Торна — Житков. Это означало, что нам, возможно, удастся впервые доказать существование совершенно новой модели устройства звезды. Сразу появилось множество новых вопросов. Как образовались объекты Торна — Житков? Как долго они прожили? Могут ли они образовывать черные дыры после смерти? Могут ли они создавать сверхновые? Могут ли они создавать гравитационные волны? А может быть, они создают что-то прежде никогда не наблюдавшееся? Открывалась совершенно новая область познания, и все благодаря данным, которые мы получили от HV 2112.

Пока я смотрела на экран своего компьютера, передо мной складывались кусочки головоломки, и деталь об излучении водорода вдруг кое-что мне напомнила. Я схватила свои записи наблюдений и вернулась к тому вечеру, когда Нидия заметила излучение в наших данных по J01100385–7236526. Я заглянула в базу данных звездных координат и названий, и догадка подтвердилась: объект J01100385–7236526 был звездой HV 2112, потенциальным объектом Торна — Житков. Звезда, которую мы могли вовсе не увидеть, звезда, которая чудом попала в наш список благодаря тому, что у нас на наблюдения была целая ночь, а Фил в последнюю минуту перекроил наш план наблюдений. Звезда, которая почти сразу привлекла внимание опытной наблюдательницы, угадавшей в ней тихое предвестие грядущих событий.

В астрономических наблюдениях за последние полвека произошли потрясающие изменения. Мы перешли от эпохи, когда астрономам приходилось ловить фотоны, сгорбившись в клетках в главном фокусе и фиксируя данные на стеклянных пластинах, к эпохе, когда гигантские роботизированные телескопы могут выдавать огромные массивы данных. Это мысль, волнующая любого ученого: масштаб наших исследований постепенно приближается к масштабам космоса, и каждый раз, когда мы направляем в небо наши технические новинки — большие телескопы, авиационные телескопы, лазерные телескопы с обостренным зрением, — мы открываем что-то новое и неожиданное в нашей Вселенной. А еще этот объем данных уравнивает возможности астрономов. Осталась позади эпоха, когда данные наблюдений доставались людям, имевшим доступ к горстке научных телескопов благодаря их принадлежности к университетам, финансированию исследований или даже их полу; теперь данные с этих телескопов доступны всем. Астрономы всей планеты могут пользоваться изобилием данных, полученных в результате этих масштабных исследований.

Глядя на то, насколько больше данных способен собрать один современный телескоп, можно подумать, что сегодня нам уже не нужно такое количество телескопов. Если обсерватория Веры Рубин может за ночь сделать то, что годами делала такая обсерватория, как Паломар, не пора ли закрыть Паломар? Если мы сможем построить телескоп, который генерирует 30 терабайт данных за одну ночь, разве этого не будет достаточно для всех астрономов на планете? Нельзя ли создать один телескоп, настолько эффективный, что он отвечал бы потребностям каждого и отвечал на все вопросы в астрономии?

Ответ — ни в коем случае. Прежде всего, открытия новых объектов недостаточно, нужно исследовать то, что мы находим, и обсерватория Веры Рубин ценна еще и тем, что будет дополнять другие телескопы. В Южном полушарии в 2020-х годах начнут работать еще два огромных телескопа: 24,5-метровый Гигантский Магелланов телескоп GMT и 39,3-метровый Чрезвычайно большой телескоп ELT, и вместе с Тридцатиметровым телескопом (TMT) Северного полушария они станут крупнейшими в истории оптическими телескопами. Обсерватория Веры Рубин будет с помощью своего 8,4-метрового зеркала находить сверхновые, астероиды и далекие галактики, а более крупные телескопы — детально изучать эти новые объекты. Поскольку для получения спектра объекта требуется распределение его излучения в соответствии с длинами волн, то, чтобы получить хороший спектр тусклого объекта, требуется зеркало гораздо большего размера, чем для хорошего изображения. Из-за этого два огромных телескопа, запланированных для Южного полушария, будут единственными, которые смогут непосредственно исследовать объекты, обнаруженные обсерваторией Веры Рубин, измеряя их химический состав и расстояния. К тому же, как бы ни была замечательна обсерватория Веры Рубин, она не может из Чили смотреть сквозь планету, чтобы изучать и северную половину неба. Нам по-прежнему понадобятся телескопы в Северном полушарии, и их должно быть много, чтобы помочь нам ответить на новые вопросы о нашей Вселенной, которые поставит перед нами обсерватория Веры Рубин.

Большой обзорный телескоп, как в обсерватории Веры Рубин, обнаружит миллионы сверхновых, но огромные телескопы следующего десятилетия позволят нам изучить химический состав этих сверхновых и исследовать их галактики и звезды, которые их породили. Авиационные и космические телескопы открывают широкий мир излучений, скрытый от нас атмосферой нашей планеты, а радиотелескопы — бескрайний научный потенциал данных, заключенных в свете, лежащем далеко за пределами досягаемости человеческого зрения. Телескопы, разбросанные по всему земному шару, дают нам возможность исследовать все ночное небо целиком, а экспедиции по изучению затмений позволяют наслаждаться захватывающими впечатлениями от прекрасных астрономических явлений. Малые телескопы помогают нам продолжать исследование бесчисленных тайн космоса, которые скрываются в нашем собственном космическом доме, изучая близлежащие звезды, еще не раскрывшие нам ответы на бесчисленные загадки. Гравитационные волны содержат ответы на вопросы о Вселенной, которые мы только недавно начали задавать.

Другими словами, нам нужны новые, все более эффективные телескопы, такие, как в обсерватории Веры Рубин, поскольку прорывы в науке всегда шли рука об руку с новыми техническими возможностями. Но это далеко не все. Один коллега сравнил телескопы, необходимые астрономам для изучения Вселенной, с полным набором техники и утвари на профессиональной кухне. Хороший повар с удовольствием воспользуется возможностями первоклассного кухонного комбайна, но для приготовления изысканных блюд ему также нужны кастрюли, сковородки, миски и лопатки, а то и бабушкин ручной миксер.

К сожалению, следующее поколение телескопов строится в эпоху, когда финансирование астрономии все больше сокращается. Пока что находятся средства на новейшие телескопы, но в других областях приходится экономить, а ресурсы на научные исследования исчерпываются все быстрее. Небольшие обсерватории закрываются из-за нехватки финансирования или для того, чтобы перенаправить ограниченные средства на более крупные и во многих случаях более автоматизированные проекты. Обсерваториям предлагается вывести из эксплуатации самые старые и наименее производительные телескопы, даже если эти телескопы по-прежнему часто используются астрономами для новых интересных научных исследований. Из тех же средств оплачивается труд астрономов, использующих телескопы, и поддерживаются их исследования. В результате мы располагаем все меньшими материальными возможностями для того, чтобы превратить грядущий поток новых данных (бесценных, но непонятных нагромождений нулей и единиц) в научные знания и волнующие открытия, которые попадают в заголовки газет, украшают обложки журналов и захватывают человеческое воображение.

Никто не отрицает, что новые мощные телескопы — это прекрасное и волнующее достижение. Любой, кто помнит, как дрожал в холодной клетке главного фокуса и возился с непроявленной пластинкой, может оценить, насколько впечатляющим и эффективным будет такой инструмент, как обсерватория Веры Рубин. Сделать за ночь то, на что раньше уходили месяцы, годы, целая жизнь? Конечно, такие телескопы необходимо строить.

Проблема в том, что нам говорят, будто мы не можем иметь и то и другое: что малые или специализированные телескопы должны уступить место новым гигантам. Многие из них называют устаревшими и отжившими свой век, но они просто предназначены для других целей. Возвращаясь к аналогии с кухней, можно сказать, что старые телескопы — это ножи шеф-повара рядом с кухонными комбайнами следующего поколения, которые, безусловно, могут измельчать больше продуктов, чем первые, но они просто выполняют совершенно разные задачи.

Если финансирование астрономических исследований и далее будет сокращаться, выбор очевиден. Нам нужны новые телескопы, технический прогресс и мощные автоматизированные и роботизированные телескопы, которые могут собирать огромное количество новых данных и открывать новые уголки Вселенной. Проблема в том, что в таком случае мы вынуждены жертвовать другими аспектами науки. Обзорные телескопы значительно расширят наши возможности по поиску необычных объектов в ночном небе, но эти объекты необходимо еще и исследовать. Хорошо, что есть возможность одновременно изучать миллионы объектов, но мы должны уделять внимание отдельным странностям и редкостям, ведь один аномальный объект может открыть нам новое удивительное физическое явление или принести сигнал из далекого мира. Есть такие исследования Вселенной, которые просто невозможно провести с помощью робота или автомата, есть курьезы в небе, для которых требуется человеческий глаз, чтобы отделить истинное от ошибочного, и есть открытия, сделанные благодаря объектам, поспешно втиснутым в план наблюдения или увиденным в последние несколько минут под конец ночи. Этот вид научных знаний рискует исчезнуть, если автоматические телескопы в итоге полностью заменят, а не дополнят наблюдения, проводимые человеком.

По мере развития астрономических технологий начинают обновляться и методы работы астрономов. Некоторые изменения, бесспорно, полезны: объем данных и их доступность — это замечательно, когда речь идет о предоставлении научных ресурсов следующему поколению астрономов. Удаленно управлять телескопом из своего кабинета, безусловно, менее утомительно физически, чем лететь в обсерваторию. При использовании роботизированного телескопа нет риска упасть с платформы, нет скорпионов или пауков, снующих по диспетчерской, нет трудных экспедиций в Аргентину, на Южный полюс или в стратосферу ради нескольких секунд наблюдения.

Однако наряду с этим мы теряем опыт, истории, приключения, связанные с наблюдениями. Ясно, что никто из нас не тоскует по прошлому, не желает повернуть время вспять и вернуться в эпоху, когда мы меньше знали о Вселенной и имели в своем распоряжении меньше инструментов для ее изучения. Тем не менее эра практических наблюдений — это замечательное научное приключение, которое уже становится страницей истории, и в этом тоже есть свой смысл.

Возможно, самый фундаментальный вопрос об астрономии, который рано или поздно задают каждому астроному, — почему? Почему мы это делаем? Почему мы тратим время, энергию и ресурсы на создание и использование телескопов только ради того, чтобы изучать объекты, находящиеся на расстоянии миллионов и миллиардов световых лет? Этот вопрос задают члены семьи, друзья, случайные попутчики в самолетах и поездах, те, кто контролирует финансы для научных исследований, и те, кто просто хочет понять, что заставило небольшую часть человечества отвернуться от нашей собственной планеты и, посмотрев в безграничные просторы Вселенной, сказать: «Я буду изучать это».

Обычно за этим «почему?» скрывается один из трех вопросов. Почему мы, конкретные люди, решили изучать астрономию? Почему оно вообще того стоит? И почему человечество должно изучать астрономию?

Есть несколько готовых ответов на вопрос, почему мы, люди, должны изучать Вселенную. Есть и чисто практическая причина: разработка новых телескопов предполагает изобретение новых технологий, а инновации всегда несут в себе потенциал для будущих улучшений в нашей повседневной жизни. Понимание странной новой физики может привести к новым решениям в таких областях, как энергетика и транспорт. Я полагаю, что астрономия вполне способна послужить повседневным нуждам человечества.

Но у астрономии есть еще один очень важный аспект — она замечательно открывает путь в другие науки. Пусть у астрономии нет такого явного прикладного применения, как у медицины или инженерного дела, но Вселенная умеет захватывать человеческое воображение. Научить кого-то любить Вселенную, проявлять любопытство, задавать, казалось бы, глупые вопросы, а затем упорно искать ответы в математике и физике — это способ разжечь научный интерес, который найдет в молодом ученом тысячи различных выходов. Кто-то прочитает о черных дырах и захочет посвятить им свою жизнь, кому-то станет интересно, как работают компьютеры, изучающие эти черные дыры, и он захочет усовершенствовать компьютер, а кто-то подумает, что черная дыра — дурацкое название, и решит, что он лучше справится с задачей давать имена тем штуковинам на небесах, которые изучают астрономы. Сама красота и масштаб астрономии могут увлечь человека в мир научных исследований.

А еще я всегда с удовольствием придумываю самые фантастические ответы на эти вопросы. Когда нас спрашивают, зачем нам изучать такие вещи, как внутренности звезд или устройство нашей Солнечной системы, есть эксцентричный ответ, который нравится всем: для контакта с инопланетянами.

Очевидно, что обнаружение разумной внеземной жизни или контакт с ней перевернуло бы все представления человечества и стало бы невероятным астрономическим достижением само по себе. И все же мне нравится представлять, что будет дальше. Вообразите, что мы связались с инопланетянами с какой-то далекой планеты и нашли способ общаться с ними. Что бы мы им сказали? О чем вы говорите, когда знакомитесь с новым человеком? Вы говорите о насущных, общих для всех вещах: о погоде и новостях. Начало разговора обычно звучит так: «Боже, сегодня льет как из ведра!» или «А вы слышали последние новости?».

Мы понятия не имеем, что у нас будет общего с инопланетным разумом… кроме Вселенной. Возможно, вместо разговора о дожде или экстренных новостях они скажут: «Надо же, какой метеоритный дождь на вас просыпался! Как там ваши динозвры, целы?» или «А вы видели ту взрывающуюся звезду?!». Наше понимание астрономии помогает нам общаться и делиться тем, что мы узнали об окружающей нас Галактике. В конце концов, мы можем перейти к другим формам самовыражения, к тому, чтобы рассказать гипотетическим инопланетянам о том, кто мы есть, поделиться мечтами и душевными переживаниями, но Вселенная и язык науки — это единственная отправная точка, которая будет у нас, и мы это знаем.

Конечно, независимо от того, насколько фантастическим или практичным будет ответ, некоторые захотят углубиться в вопросы денег и мотивации. Общее отношение к звездам таково, что они, конечно, весьма симпатичны и все такое, но чего они стоят? Какую прибыль мы получаем от астрономии в долларах, центах и ощутимых выгодах? Почему мы должны тратить время и деньги на Вселенную, а не на что-то другое? В то время, когда существует так много сложных и серьезных проблем, стоящих перед нами здесь, на нашей собственной планете, зачем кучке исследователей, хотя бы и очень небольшой, уделять внимание и средства тому, что не имеет отношения к нашей повседневной жизни? Иногда в этом вопросе звучит невысказанное обвинение: почему мы выделяем ресурсы на космос, когда могли бы лечить рак или бороться с изменением климата?

Этот кажущийся выбор между астрономией и какой-либо другой областью исследований — одно из главных препятствий на пути научного прогресса. Перед астрономией стоят те же проблемы, что почти перед всеми областями науки — нам постоянно говорят, что на наши цели не хватит ресурсов: не хватит на то, чтобы содержать одновременно большой обзорный телескоп и большой зеркальный телескоп, не хватит на то, чтобы изучать звезды и при этом лечить болезни или защищать окружающую среду, не хватит на Вселенную. Но на самом деле выбирать одно в ущерб другому необязательно. Да, источники финансирования не бесконечны, но при нынешних масштабах научных исследований даже капля поддержки для науки в целом способна обернуться колоссальными переменами к лучшему.

Наконец, когда речь заходит о том, почему мы, астрономы, изучаем небо, ответы все-таки различаются.

За все время, что я брала интервью у друзей и коллег для этой книги, я ни разу никого не спросила, как у них возник интерес к астрономии. Я не собиралась рассказывать о том, откуда берутся астрономы; меня интересовали причуды и приколы, смешные и даже дурацкие истории, связанные с нашей странной работой.

Подавляющее большинство астрономов, с которыми я беседовала, сами заводили разговор о том, как заинтересовались этой наукой. Многие из нас уже привыкли, что часто приходится объяснять другим, как мы оказались среди немногочисленных адептов такой необычной профессии. При этом чаще всего рассказывали об историях, связанных с наблюдениями. Многие говорили, что изучать звезды их вдохновили ночи, когда они, дрожа у телескопа, глядели в небо. У многих самые яркие воспоминания о наблюдениях — это захватывающие дух моменты, когда они стояли, выйдя из обсерватории, и смотрели с Земли на звезды над головой.

Но даже такие рассказы не раскрывают всей сути дела. Большинство людей описывали это в общих чертах: стою у такого-то телескопа или в такой-то обсерватории, смотрю на небо ясной ночью или впервые в жизни заглядываю в окуляр телескопа — и тут внутри происходит какой-то бесповоротный сдвиг. На этом история кончается: человек встретился со Вселенной, вот и все. И облечь это переживание в слова, чтобы ответить на вопрос «А почему лично вы занимаетесь астрономией?», всегда трудно. Я знаю, что от меня не хотят услышать в ответ: «Потому что космос — это круто!» Никто не спорит, что космос — это круто. Тем не менее далеко не все начинают изучать его профессионально. Я, например, думаю, что динозавры — это тоже круто, но при этом я не профессиональный палеонтолог.

По правде говоря, причина, по которой мы изучаем астрономию, настолько глубоко личная, что этот вопрос даже кажется странным. Все равно как если бы у вас спросили, почему вы вступили в брак именно с этим человеком. Ответы в духе «Я люблю его/ее», или «Мы просто… совпали», или «Ну, мы встретились, и оно как-то само так получилось» сами собой приходят на ум, но ничего не говорят постороннему человеку.

На мой взгляд, лучшее объяснение — короткое, возможно, недостаточное, но в то же время очень точное — заключено в коротком диалоге из фильма «Красные башмачки». Главную героиню, начинающую балерину, страстно любящую балет, спрашивают:

— Почему вы хотите танцевать?

Помедлив, она отвечает:

— А почему вы хотите жить?

— Ну… Я не знаю точно почему… но я должен.

— Это и мой ответ тоже.

Это исходит изнутри. Какой-то почти неосязаемый, но неугасимый огонь внутри нас, крошечных существ на крошечной планете, заставляет тянуться вверх, в простирающийся перед нами огромный космос, просто потому, что мы должны.

Почему мы изучаем Вселенную? Почему смотрим на небо и задаем вопросы, строим телескопы, путешествуем к самым границам нашей планеты, чтобы ответить на них? Почему мы смотрим на звезды?

Мы не знаем точно почему, но мы должны.

Я написала эту книгу, чтобы запечатлеть в ней истории людей, работающих с телескопами. За последние десятилетия в астрономии, возможно, собрано не так много данных, чем соберут телескопы будущего, но астрономы-наблюдатели накопили за это время богатейший опыт. Истории этих астрономов замечательны, и, вспоминая их снова и снова, мы открываем для себя чаяния и стремления людей, работающих в этой области науки, но в то же время это памятник уходящей эпохе.

Тем не менее эта книга призвана не хвалить «старые добрые времена» и не сетовать на то, как технологии меняют мир. У обсерватории Веры Рубин и грядущего поколения телескопов будут свои истории. Автоматизация этих новаторских телескопов сложилась, будто волшебная головоломка, из усилий множества умов, из упорного труда и многих лет коллективных исследований. Я с нетерпением жду, что лет через тридцать кто-нибудь, кто сейчас учится в начальной школе, напишет продолжение этой книги и расскажет в нем потрясающие истории о проблемах, связанных с обработкой немыслимых объемов данных, о выкрутасах новых телескопов, на которых к тому времени будут работать, и о потоке невероятных открытий. Не важно, сидим ли мы в клетке в главном фокусе или загружаем данные на ноутбук у себя на кухне, изучение астрономии будет продолжаться, питая наше любопытство и осознание себя человечеством по мере того, как мы исследуем Вселенную.

Огромная благодарность прежде всего Джеффу Шриву. Джефф присутствовал при рождении идеи этой книги, которая неожиданно возникла у меня во время нашей первой встречи в продуваемом сквозняками выставочном зале. Более года спустя он вернулся в качестве моего литературного агента, чтобы помочь появлению этой книги. Моя глубочайшая благодарность Джеффу и остальной команде Science Factory за то, что они были такими замечательными поборниками появления моей книги и многих других интересных научных историй!

Я безмерно благодарна Анне Михелс из Sourcebooks и Сэму Картеру из Oneworld за то, что они были такими удивительными, проницательными и увлеченными редакторами, а также за то, что помогли мне довести рукопись с большим количеством сюжетных ответвлений до законченной истории. Я также благодарна Грейс Менари-Уайнфилд за то, что она была одним из первых поборников этой книги; Шейне Дрес, Эрин Макклэри, Крису Фрэнсису, Джулиане Парс, Сабрине Баски, Кэсси Гутман и всем остальным, кто приложил руку к созданию каждой из этих страниц (и прекрасной обложки, внутри которой они так уютно устроились!); Лиз Келш, Лиззи Левандовски, Майклу Лили, Кейтлин Лолер, Валери Пирс и Маргарет Коффи за то, что помогли этой книге попасть в руки читателей. Наконец, я выражаю глубокую благодарность Ширли Роберсон и Мэри Макхью из Hughes Media Law Group за то, что они руководили мной на пути по совершенно новому для меня миру контрактов и изданий.

Своей идеей и ее воплощением эта книга обязана в буквальном смысле сотням коллег, с которыми мне посчастливилось разделять научные исследования и связанные с ними приключения на протяжении многих лет. Особая благодарность более чем ста коллегам, которые великодушно выделили часы своего времени, чтобы лично или по телефону рассказать свои истории, а также многим другим, кто присоединился к нам в социальных сетях и поделился забавными случаями. Каждый из вас приложил руку к созданию этой книги, и я могу только надеяться, что отдала должное вашему вкладу в осуществление идеи рассказать о нашей необычной и удивительной работе!