Обращенные к звездам. Прошлое, настоящее и будущее астрономии

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.