Это был крошечный зигзаг на ленте бумажного самописца, который легко было пропустить. Но 24-летняя аспирантка, заметившая его в середине лета 1967 года, мгновенно поняла: здесь что-то не так. Джоселин Белл Бернелл каждую ночь вручную анализировала сотни метров данных, полученных с нового радиотелескопа Кембриджского университета. Инструмент, представлявший собой поле из деревянных столбов и проводов площадью в четыре акра (около 1,6 гектара), был предназначен для изучения мерцания далеких радиоисточников. Вместо этого она увидела череду импульсов, приходящих из одного и того же участка неба с механической точностью.
Ее научный руководитель Энтони Хьюиш решил, что это помехи от близлежащего передатчика. Белл Бернелл была с этим не согласна. Она продолжала изучать записи и снова нашла этот сигнал — неизменный импульс с периодичностью 1,337 секунды. Когда она показала доказательства Хьюишу, первой реакцией команды было недоверие. В шутку они обозначили источник как «LGM-1» (Little Green Men — «маленькие зеленые человечки»). Название было шуткой, но данные — более чем серьезными.
Как 24-летняя аспирантка обнаружила сигнал, ставший пульсаром
Открытие Белл Бернелл не было озарением, случившимся в один момент. Она неделями просиживала над распечатками данных с массива межпланетных мерцаний (Interplanetary Scintillation Array) — телескопа, который производил около 30 метров бумажных записей в день. Массив состоял из более чем 1000 дипольных антенн, установленных в поле, и фиксировал изменения радиояркости космических источников при прохождении через них солнечного ветра. Выходные данные телескопа были полностью аналоговыми — не было никаких цифровых компьютеров для выявления аномалий, поэтому обнаружение сигнала требовало натренированного глаза, способного отличить норму от отклонения.
Тем летом Белл Бернелл заметила слабую отметку, которая выглядела не совсем случайно и занимала около полусантиметра бумаги. Потребовались повторные наблюдения, прежде чем она убедила себя, что это реально. Импульс был слишком быстрым для звезды, слишком стабильным для планеты и исходил из фиксированных небесных координат. Когда Хьюиш и его команда исключили земные помехи и орбитальные спутники, единственное оставшееся объяснение — искусственный маяк инопланетной цивилизации — казалось одновременно дразнящим и абсурдным.
В течение нескольких недель Белл Бернелл нашла еще три подобных пульсирующих источника в других областях неба. Гипотеза об инопланетянах рухнула. Если бы сразу несколько цивилизаций на противоположных концах галактики передавали сигналы на радиоволнах с такой поразительной согласованностью, им пришлось бы действовать заодно. Более правдоподобным объяснением, как поняла команда, было то, что они наткнулись на совершенно новый тип астрономических объектов.
Рождение нового класса звездных объектов
Физики вскоре определили, что сигналы исходят от нейтронных звезд — сколлапсировавших ядер массивных звезд, сбросивших свои внешние оболочки в результате взрыва сверхновой. Эти объекты диаметром всего 20 километров содержат больше массы, чем Солнце, в сфере настолько плотной, что чайная ложка такого вещества весила бы миллиарды тонн. По мере вращения магнитные поля, в триллионы раз сильнее земного, разгоняют заряженные частицы в узкие лучи излучения, которые проносятся сквозь космос. Если один из этих лучей направлен на Землю, мы видим импульс — подобно миганию маяка.
Открытие пульсаров доказало, что нейтронные звезды существуют, а не являются лишь теоретическими курьезами. Это открыло новую область астрофизики, сфокусированную на поведении материи при ядерной плотности и в условиях невообразимой гравитации. За прошедшие десятилетия пульсары стали лабораториями для изучения общей теории относительности, звездной эволюции и даже структуры пространства-времени. Некоторые миллисекундные пульсары вращаются сотни раз в секунду с точностью, соперничающей с атомными часами, что делает их превосходными инструментами для обнаружения гравитационных волн.
Нобелевская несправедливость, отголоски которой слышны и сегодня
В 1974 году Нобелевская премия по физике была присуждена Хьюишу и его коллеге Мартину Райлу за работу над радиотелескопами и открытие пульсаров. Белл Бернелл, 24-летняя аспирантка, первой заметившая сигнал, в список лауреатов не попала. Это решение вызвало споры о научном признании, которые не утихают до сих пор. Сэр Фред Хойл, выдающийся астроном, публично раскритиковал комитет, утверждая, что критически важная роль Белл Бернелл была проигнорирована. Многие историки науки согласны с тем, что, хотя Хьюиш разработал инструмент и руководил программой наблюдений, именно Белл Бернелл распознала аномалию и упорно отследила её.
Это упущение стало важной темой для дискуссий о гендерном неравенстве и признании в науке. Сама Белл Бернелл неизменно преуменьшала масштаб несправедливости, отмечая, что в то время она была студенткой, а Нобелевскую премию обычно дают выдающимся ученым. «Я считаю, что Нобелевские премии обесценились бы, если бы их вручали аспирантам, за исключением очень редких случаев», — сказала она спустя годы в интервью BBC. Тем не менее, этот эпизод подчеркивает, как труд младших исследователей — особенно женщин — может оставаться невидимым при совершении великих открытий.
Наследие сигнала, который 60 лет назад заметила 24-летняя аспирантка
Спустя почти шесть десятилетий «клочок шума», замеченный Белл Бернелл, продолжает двигать вперед науку. Астрономам известно уже более 3000 пульсаров, каждый из которых — светящийся остаток звездной катастрофы. Исследователи используют их для составления карты галактики, измерения космических расстояний и проверки теорий о судьбе материи. Первые косвенные доказательства существования гравитационных волн были получены в 1974 году благодаря двойной пульсарной системе, открытой Расселом Халсом и Джозефом Тейлором — находка, которая получила собственную Нобелевскую премию и подтвердила общую теорию относительности Эйнштейна в новых условиях.
Карьера самой Белл Бернелл сложилась блестяще. Она руководила крупными обсерваториями, выступала за инклюзивность в физике, а в 2018 году получила специальную премию Breakthrough Prize в области фундаментальной физики размером в 3 миллиона долларов. Она пожертвовала всю сумму на финансирование стипендий для женщин, этнических меньшинств и беженцев, изучающих физику, — решение, которое вызвало всеобщее восхищение. Ее история, путь от студентки, вглядывающейся в зигзагообразные линии, до почитаемой фигуры в астрономии, остается одним из самых захватывающих сюжетов в современной науке.
Сигнал, который 24-летняя аспирантка заметила в тесной кембриджской лаборатории, сделал больше, чем просто открыл новый космический вид. Он доказал, что Вселенная даже в моменты своих самых экстремальных гибелей может порождать поразительные маяки, ведущие нас через тьму.
Источники
- Nature (статья 1968 года об открытии пульсаров)
- Архивы Кембриджского университета о Джоселин Белл Бернелл
- Объявление фонда Breakthrough Prize Foundation (2018)
- Интервью Белл Бернелл для BBC
Comments
No comments yet. Be the first!