Разведка далеких планет

37

и ? = -46°42?35?, эта звезда располагается в созвездии Кентавр и поэтому с территории России, к сожалению, не видна. Зато в Австралии ее может увидеть любой желающий, если у него есть бинокль: это довольно яркое светило 8

, удаленное от Земли на 408 световых лет. Светила такого типа, как звезда Пшибыльского, астрономы относят к звездам спектрального класса Ар. Ее поверхность ненамного горячее, чем у нашего Солнца, а вот химический состав поверхности совершенно необычен. За прошедшие более чем 40 лет астрономы исследовали тысячи других необычных звезд (а чтобы их найти, были изучены сотни тысяч «обычных»), но более удивительного светила, чем звезда Пшибыльского, найти не удалось.

Такие звезды астрономы называют химически пекулярными. В то время как у большинства звезд химический состав близок к солнечному, у «пекулярных» он совершенно иной. К примеру, у звезды Пшибыльского элементов группы железа в 10 раз меньше, чем у Солнца, зато очень велико содержание лантаноидов. В таблице Менделеева эти элементы выделены отдельной строкой внизу; по своим химическим свойствам они чрезвычайно похожи друг на друга, а за очень низкую природную концентрацию названы редкоземельными.

Рис. 1.19. Положение звезды Пшибыльского в созвездии Кентавр.

Из лантаноидов у звезды Пшибыльского особенно много гольмия (

Ho), тяжелого металла, по атомной массе ненамного уступающего вольфраму Гольмий на Земле очень редок, и ни на одном космическом теле – кроме звезды Пшибыльского – он вообще не обнаружен! Такое впечатление, что на этой звезде собрался весь гольмий нашей Галактики! Феномен звезды Пшибыльского пока не поддается объяснению и, видимо, еще долго будет оставаться загадкой. Находка этой звезды бросила вызов астрономам: до сих пор считалось и считается, что все звезды формируются из одинакового межзвездного вещества – газа и пыли. Откуда же взялась необычная звезда Пшибыльского?

Далеко не сразу ученые оценили находку «австралийского поляка». Ему пришлось всесторонне изучить «свою» звезду и продемонстрировать всем ее уникальные качества. Выяснилось, например, что она не только содержит редчайший гольмий, но и необычно быстро пульсирует, а также имеет очень мощное магнитное поле, в 2000 раз сильнее земного.

Разумеется, научная работа Энтони Пшибыльского не ограничилась открытием одной удивительной звезды. Он обнаружил множество других необычных звезд, провел исследования по небесной механике, разработал новый метод изучения звездных атмосфер, выполнил многолетнюю программу по изучению звезд-сверхгигантов в соседних галактиках – Магеллановых Облаках.

Он никогда не был женат, а после ухода на пенсию жил в университетском колледже, преподавая студентам математику и физику При этом даже в зрелом возрасте Антонин не забывал о продолжении образования: в 1984 г. он получил свой второй университетский диплом – по ботанике, зоологии и геологии.

Как видите, самая необычная звезда не зря носит имя этого незаурядного и целеустремленного человека. Тем, кто задумал купить имя звезды, я советую перечитать эту историю…

По мере обнаружения еще более экзотических звезд имена тех, что некогда вызывали удивление, постепенно забываются. Остаются лишь сухие каталожные обозначения, а фамилии старых астрономов, не знакомых нынешнему поколению ученых, перестают упоминаться. Но разве это важно…

2. Подготовка к путешествиям

Продолжаем готовиться к межпланетным путешествиям. Мы уже познакомились с небесными картами и некоторыми астрономическими традициями по части наименования звезд и созвездий, планет и малых тел Солнечной системы. Позже, «отправляясь» к тем или иным объектам, мы еще познакомимся с четкими правилами их обозначения. А в этой главе нам предстоит выбрать «средства передвижения» и узнать некоторые вещи, полезные для небесных путешественников. Начнем с самого интересного.

Как сделать открытие?

Уверен, что мало кто из любителей науки мечтает прославиться. Проникать в тайны природы – это само по себе такое удовольствие, перед которым меркнет преходящая мирская слава и прочая суета. Но если вы всерьез решили разобраться в загадках природы, то рано или поздно это занятие приведет вас к открытию. В астрономии это случается сплошь и рядом. Ведь на каждого астронома осталось еще достаточно неисследованных небес. Помните, какова площадь небесной сферы? 41 253 квадратных градуса. А сколько в мире астрономов? Около 10 тысяч. Значит, на каждого приходится по 4 кв. градуса неба, то есть небесная делянка площадью в 20 лунных дисков. Вы только представьте себе, сколько на ней неизведанного! Казалось бы, каждый астроном должен проводить все ночи у телескопа и делать одно открытие за другим. Но нет! Многие профессионалы предпочитают заниматься теоретическими исследованиями, писать статьи и книги (как я сейчас), выступать на конференциях, учить студентов. На это уходит целый день, а ночью надо хотя бы немного поспать. Кто же за них в это время следит за небом? Любители астрономии.

Кто такие эти любители? Дилетанты? Вовсе нет. Не следует путать любительскую астрономию с романтическим желанием полюбоваться звездным небом. Такое желание в определенной ситуации просыпается у каждого – теплая летняя ночь, степь или берег реки, туристический лагерь или околица села, догорающий костер или прогулка вдвоем, бархатное звездное небо над головой… Это не любительская астрономия. Настоящая любительская астрономия – это упорное занятие астрономическими исследованиями в качестве хобби. Тот, кто просто интересуется наукой, открытия не сделает. В отличие от широко распространенного «потребительского» интереса к науке – чтения научно-популярных книг и журналов, просмотра познавательных телепередач и кинофильмов, – любительское занятие наукой, в частности астрономией, предполагает целенаправленный поиск в определенной области исследований, дополняющий или дублирующий работу профессиональных ученых.

Любительские научные исследования вообще характерны для поисковых областей знания, таких, например, как история, топонимика, археология, палеонтология, энтомология. В области точных дисциплин и физико-математических наук в нашу эпоху граница научного поиска ушла так далеко от возможностей ученого-любителя, что сколько-нибудь плодотворное занятие физикой, химией или математикой в качестве хобби представляется практически невозможным. В археологии и палеонтологии профессионалы опасаются «помощи» любителей. И только в астрономии усилия профессионалов и любителей до сих пор вполне органично объединяются. Причина этого именно в том, что астрономические исследования в значительной своей части до сих пор имеют (и всегда будут иметь) поисковый характер. Химики и физики экспериментируют, а астрономы – наблюдают. Многие астрономические явления уникальны, поэтому грамотно поставленные любительские наблюдения, пусть даже со скромными средствами, представляют для науки реальную ценность.

Так что если хотите сделать открытие – чаще смотрите на небо. Обнаружить новое астрономическое явление или новый астрономический объект первым способен просто любознательный человек, не предпринимая систематического научного поиска. Не раз так открывали кометы, а также новые и сверхновые звезды. Приведу два примера такого рода открытий. Первый из них описан профессором С. П. Глазенапом в его книге «Друзьям и любителям астрономии» (СПб.: Изд. А. С. Суворина, 1909, с. 120): «В 1901 году, 8-го февраля по старому стилю, в созвездии Персея заблистала новая звезда, открытая молодым гимназистом 5-й Киевской гимназии Андреем Борисяком, а несколькими часами позднее – Андерсоном в Эдинбурге. Борисяк и Андерсон заметили новую звезду 8-го февраля, когда она уже достигла значительного блеска и бросалась в глаза. До 11-го февраля 1901 г. Новая Персея увеличивалась в своем блеске, а с этого дня начала блекнуть; уменьшение блеска шло очень быстро: в марте она уже была 4-й величины, в апреле – 6-й величины и находилась на пределе зрения. В конце 1902 г. она была девятой величины.

Молодой любитель астрономии А. Борисяк удостоился Высочайшего поощрения: Его Величество Государь Император Николай Александрович милостиво подарил Борисяку прекрасный телескоп работы Цейса».

Рис. 2.1. Гимназист Андрей Борисяк, открывший Новую Персея 1901 г.

К сказанному профессором Глазенапом следует добавить, что Новая Персея 1901 г. (N Per 1901, или GK Per) оказалась уникально интересным объектом. Во-первых, это была одна из ярчайших новых прошедшего столетия – в максимуме ее блеск достиг нулевой величины; лишь новая V 603 Aql 1918 блестела на величину ярче. Во-вторых, многие годы после вспышки Новой Персея астрономы наблюдали расширяющуюся вокруг нее газовую оболочку – остаток взрыва звезды. Наконец, это единственная новая, у которой многие десятилетия наблюдался эффект светового эха: вспышка звезды осветила окружающее ее межзвездное вещество, и эта освещенная область со скоростью света расширялась, подобно сброшенной оболочке. Так киевский гимназист Борисяк оказал услугу науке.

А вот вторая подобная история, случившаяся 29 августа 1975 г. в Крымской астрофизической обсерватории АН СССР и соседствующей с ней обсерватории МГУ. Именно там в это время, вместе с десятками профессиональных астрономов, проводил свои наблюдения студент-дипломник МГУ Сергей Шугаров. Бывший со школьных лет фанатичным любителем астрономии, Сергей прекрасно знал звездное небо.

Рис. 2.2. Студент МГУ Сергей Шугаров, открывший Новую Лебедя 1975 г., на фоне башни 2,6-метрового рефлектора им. Г. А. Шайна Крымской астрофизической обсерватории.

Поэтому, направляясь к башне телескопа и окидывая по привычке взором небо, он сразу обнаружил «лишнюю» звезду в созвездии Лебедь и быстро оповестил об этом сотрудников двух обсерваторий. Незамедлительно на новый удивительный объект были нацелены все телескопы и была отправлена телеграмма (Интернета еще не было) в международный центр астрономических открытий (с ним мы еще познакомимся), который разослал сообщение во все обсерватории мира. В результате удалось подробно изучить одну из самых интересных новых в истории астрономии – Новую Лебедя 1975 г. (V 150 °Cyg), уникально быструю по скорости нарастания и спадания блеска: невооруженным глазом она была видна всего несколько ночей.

Позже некоторые маститые астрономы Крыма вспоминали, что в тот вечер созвездие Лебедя им тоже показалось каким-то необычным, но за суетой они не осознали истинной причины этого. В результате открытие досталось студенту. Правда, телескоп Цейсса ему за это не подарили, но весть об открытии сыграла немалую роль в его судьбе: несмотря на весьма умеренную успеваемость студента Шугарова по теоретическим предметам, ректор университета своим решением оставил «открывателя новых звезд» для работы в МГУ и не ошибся. Сегодня Сергей Юрьевич Шугаров – один из ведущих специалистов по изучению переменных звезд.

Итак, два юных любителя науки, гимназист и студент, не достигнув еще статуса ученого и не «просиживая штаны» над сложными проблемами, смогли сделать полноценные и важные для науки открытия. По-моему, это вдохновляет.

Небесные любители и профессионалы

А чем вообще отличаются астрономы-любители от профессионалов? Астрономия – древняя наука. Сознательными наблюдениями за небесными светилами люди стали заниматься очень давно параллельно своим основным занятиям – скотоводству, морской навигации, отправлению религиозных культов, преподаванию и т. п. Поэтому всех ранних исследователей неба формально можно отнести к любителям науки. В какой-то мере и великие умы позднего Возрождения, такие как Коперник и Тихо Браге, также были любителями, хотя и высочайшей квалификации.

Более определенный смысл это понятие обрело с появлением в XVII в. государственных астрономических учреждений и работающих в них профессиональных астрономов. В ту эпоху рождалась современная наука с ее характерными чертами: государственным финансированием, подготовкой дипломированных специалистов, необходимостью получения практически значимых результатов. Пользу от астрономии в те годы видели в поддержке службы времени, геодезии, картографии, а позже – в службе Солнца и космической навигации. Специфика профессиональной науки – в ее методологии, предполагающей точное описание условий опытов и наблюдений, жесткое взаимное рецензирование работ и опору на публикации только в авторитетных научных журналах, не допускающих на свои страницы низкопробные результаты. Именно эти качества отделили профессиональную науку от любительской. Движущая сила и той и другой заключается в природной любознательности человека. Но профессионалы обязаны регулярно выдавать качественные результаты исследований, а любители могут работать на любом доступном для них уровне и лишь в том объеме, который доставляет им удовольствие.

Должен заметить, что ни в прошлом, ни в наши дни понятие «любительская астрономия» не было определено вполне четко. В самом общем смысле – это занятие астрономическими исследованиями как хобби, в свободное от основной работы или учебы время. Но уровень этих занятий может быть разным: от простого любования ночным небом и созерцания легкодоступных объектов (Луна, Солнце, планеты) до систематического поиска комет и астероидов, изучения переменных звезд и солнечной активности, конструирования новых приборов и участия в работе профессиональных научных коллективов. Обычно тех, кто увлечен созерцанием неба и чтением научно-популярной литературы, называют любителями астрономии (по-английски их часто называют armchair astronomers, «астрономы в кресле»), а тех, кто в качестве хобби занимается систематическими исследованиями определенных небесных объектов, называют астрономами-любителями. Впрочем, автор знаменитого «Справочника любителя астрономии» Петр Григорьевич Куликовский говорил, что каждый профессиональный астроном любит свою науку, а значит, тоже является любителем астрономии. Взяв в руки эту книгу, вы, уважаемый читатель, уже стали любителем астрономии. А если наши путешествия к планетам всерьез увлекут вас, то сможете стать и астрономом-любителем.

О количестве людей, регулярно интересующихся астрономическими исследованиями, можно судить по тиражам соответствующих научно-популярных журналов и книг. Например, ежемесячный тираж ведущих мировых журналов для любителей астрономии – «Sky and Telescope» и «Astronomy» – сотни тысяч экземпляров. На французском, немецком и итальянском языках – еще около 100 тысяч. Очень популярна астрономия в Японии. Думаю, по всему миру преданных любителей астрономии никак не меньше полумиллиона. Отличная компания любознательных людей! Но активно работающих астрономов-любите-лей, конечно, меньше. Например, в Американской ассоциации наблюдателей переменных звезд около 2000 членов (в основном это любители). В России и на Украине работают сотни астрономов-любителей.

Что любят любители?

Чем же занимаются «дворовые астрономы» (backyard astronomy – термин вполне официальный)? Традиционно они берутся за научные задачи, требующие не очень сложного оборудования, но внимания, аккуратности и хорошего знания звездного неба. Это поиск комет, изучение метеорных потоков, поиск метеоритов, наблюдение за серебристыми облаками, изучение переменных звезд, систематическая зарисовка поверхности планет, выявление изменений на поверхности Луны.

Чтобы стимулировать поиск уникальных объектов, таких как кометы, метеориты, вспышки новых и сверхновых звезд, существуют меры поощрения, особенно ценные для астрономов-любителей. Как мы уже знаем, новым кометам присваивают имена их первооткрывателей. Авторы открытия астероидов получают право предлагать для них имена. Опытных любителей астрономии в качестве поощрения некоторые обсерватории приглашают на курсы лекций, дают им возможность работать на крупных инструментах и пользоваться профессиональным оборудованием и базами данных (ведь еще далеко не все астрономические архивы оцифрованы и выложены в Интернет). А если обратиться к карте Луны, то и на ней можно найти немало имен выдающихся любителей астрономии.

В конце XX в. ситуация с любительской астрономией существенно изменилась. С одной стороны, на некоторых обсерваториях начали работать автоматические телескопы для поиска комет и астероидов, составившие серьезную конкуренцию любителям. С другой – появление персональных компьютеров, Интернета и недорогих электронных приемников света открыло перед любителями новые возможности. Например, любители получили возможность пользоваться профессиональными каталогами и базами данных крупнейших наземных и космических обсерваторий, вычислять эфемериды астрономических явлений именно для своего места наблюдения. Это, в частности, позволяет наблюдать покрытия звезд Луной и астероидами. Теперь астрономы-любители могут делать серьезные открытия, даже не имея телескопа: некоторые энтузиасты обнаружили уже по нескольку новых комет на фотографиях неба, полученных ими через Интернет с борта космической обсерватории SOHO.

Чтобы поддержать любительскую астрономию, меценаты учреждают специальные премии. Например, в 2002 г. Смитсоновская обсерватория (США) назвала имена астрономов-любителей, удостоенных премии Эдгара Уилсона за открытия комет с 10 июня 2001 г. по 10 июня 2002 г. По несколько тысяч долларов получили Вэнс Петрю из Канады (комета P/2001 Q2), Каору Икейя из Японии и Дацин Чжан из Китая (С/2002 С1), Дуглас Снайдер из США и Шигеки Мураками из Японии (С/2002 Е2), Сиого Уцуномия из Японии (С/2002 F1) и Уильям Квон Ю Ен из США (P/2002 BV). Последняя из этих комет была открыта с помощью ПЗС-камеры, а все прочие были обнаружены при визуальных наблюдениях в любительские телескопы. В том году были отмечены ловцы не только комет, но и астероидов. Пять астрономов-любителей из США, Австралии и Люксембурга получили Шумейкеровские гранты Планетного общества США, которые им предстоит потратить на поиски и изучение околоземных астероидов и комет. Размер грантов составляет от 900 до 10 000 долларов США. В 2009 г. количество таких премий и грантов увеличилось. Оно и понятно – Всемирный год астрономии!

Выдающиеся «дворовые астрономы»

Чтобы подогреть ваш энтузиазм, расскажу о некоторых выдающихся астрономах-любителях. В XVII–XVIII вв. немногочисленный штат государственных обсерваторий в основном был занят прикладными исследованиями – совершенствованием службы времени и методов определения географической долготы. Поэтому поиском комет и астероидов, изучением переменных звезд и явлений на поверхности Солнца, Луны и планет в основном занимались астрономы-любители. В XIX в. профессиональные астрономы стали уделять больше внимания звездноастрономическим и астрофизическим исследованиям, но и здесь весьма часто любители науки были в первых рядах.

На рубеже XVIII и XIX вв. работал величайший из астрономов-любителей – музыкант, дирижер и композитор Вильям Гершель; с ним мы уже встречались в главе 1. Открыв планету Уран, он неожиданно для себя из «дворового астронома» стал придворным астрономом. Его верной помощницей была сестра Каролина, а позже – и сын Джон. С точки зрения любительской астрономии главная заслуга В. Гершеля состоит все же не в открытии планеты (это дело случая) и не в составлении каталогов тысяч туманностей и звездных скоплений (кропотливая работа редко привлекает любителей), а в демонстрации возможности кустарного изготовления крупных зеркальных телескопов – рефлекторов. Именно это его занятие на несколько столетий вперед определило основное направление любительского телескопостроения. Работоспособность Вильяма Гершеля потрясает воображение: одних только телескопов он построил четыре сотни, причем среди них – крупнейший в мире, на десятилетия оставшийся непревзойденным.

Рис. 2.3. «Большой 20-футовый» рефлектор В. Гершеля диаметром 18 дюймов. Этот телескоп был самым рабочим из всех инструментов Гершеля.

Первым оптическим гигантом В. Гершеля стал «Большой 20-футовый» рефлектор, законченный в 1783 г. Он имел главное вогнутое зеркало диаметром 18 дюймов (46 см) и трубу длиной 20 футов (6,1 м). Хотя телескоп сначала был задуман как ньютоновский рефлектор с небольшим плоским зеркалом, отражающим изображение к расположенному сбоку окуляру, Гершель не мог смириться с потерей света, происходящей при отражении. Он убрал плоское зеркало, закрепил окуляр на верхней кромке трубы, непосредственно в фокусе телескопа, и вел наблюдения с подвижной площадки, глядя через окуляр вниз, в направлении главного зеркала, расположенного у основания телескопа.

Вскоре Гершель взялся за постройку крупнейшего в мире рефлектора длиной 40 футов (12 м) с зеркалом диаметром 49,5 дюймов (126 см). Вместе с сыном Джоном и сестрой Каролиной он строил этот телескоп с 1785 по 1789 гг. В течение полувека, вплоть до 1845 г., «Великий 40-футовый» (Great Forty-Foot) оставался крупнейшим в мире. Его труба была железной, а вогнутое металлическое зеркало было сделано из спекулума (лат. speculum зеркало) – сплава

/

меди и

/

олова с добавлением мышьяка. В ту эпоху зеркала всех рефлекторов делали из этого весьма твердого сплава, который, однако, хорошо полируется и отражает свет. Первое зеркало весило полтонны, но оказалось недостаточно прочным. Второе зеркало сделали вдвое толще; его в основном и использовали для наблюдений. Однако зеркала быстро тускнели, а переполировывать их было очень сложно. Телескоп оказался громоздким и неудобным в работе. Наблюдения с этим великаном прекратились в 1815 г., а в 1840 г. его разобрали, поскольку деревянная монтировка подгнила и гигант мог рухнуть. Но некоторые части телескопа сохранились; главное зеркало находится в Музее науки в Лондоне.

Рис. 2.4. «Великий 40-футовый» рефлектор В. Гершеля диаметром около 50 дюймов. Полстолетия он оставался крупнейшим в мире, но был неудобен в работе.

Менее известен другой любитель астрономии – Уильям Парсонс (1800–1867), третий лорд Росс, продолживший усилия Гершеля по развитию технологии больших рефлекторов. Его крупнейший телескоп имел главное зеркало диаметром около 2 м и был установлен в семейном поместье в Ирландии. С помощью этого гиганта лорд Росс сумел разрешить на звезды многие туманности и скопления, а также открыл множество новых деталей в туманностях, в частности спиральную структуру некоторых из них, оказавшихся галактиками. Фактически Вильям Гершель и лорд Росс открыли эру галактической (то есть звездной) и внегалактической астрономии. Напомню: фотография в те годы еще не была изобретена, наблюдения в телескоп вели глазом, как и сегодня это делают все любители астрономии и многие астрономы-любители.

В XIX в. было налажено производство высококачественных линзовых телескопов – рефракторов. Это привлекло многих профессиональных и самодеятельных астрономов к наблюдению планет и поиску новых объектов Солнечной системы. Стало очень популярным составление карт лунной поверхности.