Смерть с небес - Филип Плейт

Но это также означает, что гамма-всплески приходят не от источников, разбросанных по нашей галактике Млечный Путь. Так как Земля находится на полпути между центром и краем Галактики, гамма-всплески в этом случае наблюдались бы преимущественно со стороны ее центра, если смотреть с Земли. Но это не так, значит, они также не галактического происхождения.

Остается не так уж много вариантов. Возможно, они приходят от звезд, находящихся очень близко к Солнцу, например на расстоянии всего несколько световых лет, но не от далеких звезд, находящихся на расстоянии, скажем, более нескольких сотен световых лет, потому что тогда мы бы видели больше гамма-всплесков по направлению к центру Галактики. Другой вариант — гамма-всплески возникают очень, очень далеко, совсем не в нашей Галактике, а на расстоянии миллионов световых лет от нас.

Все эти варианты также были не вполне удобоваримыми. Звезды не в состоянии производить такие мощные всплески, а если бы всплески возникали действительно очень далеко, испускаемая в виде всплеска энергия должна была быть непомерно высокой.

Тем не менее астрономы делали ставки на оба варианта решения этой проблемы, бешено публикуя свои работы и споря, иногда также бешено, о ней. Они даже организовали знаменитые дебаты на эту тему между двумя заслуженными учеными, занимавшими разные позиции: один защищал идею, что всплески приходят от ближних звезд, второй утверждал, что они приходят с дальних рубежей Вселенной. Но ко времени дебатов дело уже шло к тому, чтобы получить настоящие ответы.

В 1996 г. был запущен совместный голландско-итальянский спутник Beppo-SAX. У него не было специальной цели отслеживать гамма-всплески, но он мог это делать. Что более важно — он был готов совершить революцию: на борту имелись детекторы, которые на самом деле могли довольно хорошо устанавливать направление приходящего к нам из космоса рентгеновского излучения (его, как и направление более мощных собратьев, гамма-лучей, сложно с точностью определить). Кроме того, у аппарата было широкое поле обзора, что повышало шансы на обнаружение всплеска, возникающего на произвольном участке неба, даже если сначала его положение не было хорошо известно.

В феврале 1997 г. прибор контроля Beppo-SAX зарегистрировал длинный гамма-всплеск. По счастливой случайности он также попал в поле обзора детекторов рентгеновского излучения. Выполнили наблюдения, а спустя несколько дней еще раз. Прорыв! Результаты были однозначными — за тот период яркий источник рентгеновского излучения существенно потускнел. Астрономы знали, что это должно было быть затухающее послесвечение от всплеска. И что еще лучше — детекторы рентгеновского излучения смогли достаточно точно определить положение всплеска, который сейчас называют GRB 970228 (гамма-всплеск, наблюдавшийся 28 февраля 1997 г.).

Не прошло и месяца, как космический телескоп «Хаббл» нацелился на точку, в которой наблюдался гамма-всплеск, и прорыв получил дополнительный импульс: было зарегистрировано затухающее свечение в видимом диапазоне спектра, и, похоже, оно находилось прямо у тусклой, далекой галактики. Для простого совпадения это было слишком близко.

Затем, наконец, решающий фактор. В мае того же года циклопический 10-метровый телескоп «Кек» на Гавайях получил спектры[33] послесвечения гамма-всплеска. Это позволило астрономам точно определить расстояние до гамма-всплеска GRB 970228, и они с изумлением узнали, что источник находился на поражающем воображение расстоянии в 9 млрд световых лет. Это дальше, чем половина Вселенной!

Наконец, 30 лет спустя, после тысячи наблюдаемых всплесков и бессчетного количества споров, ответ на главный вопрос был найден: источники всплесков находятся не просто далеко, а очень далеко. После этого никто уже не сомневался в колоссальных расстояниях до источников всплесков гамма-излучения. Они приходили из удаленных от нашего Млечного Пути мест, по сути, из мест, расположенных достаточно близко к границе видимой части Вселенной.

Но оставался один серьезный вопрос: какое событие могло в принципе генерировать такие титанические энергии?

С какой бы стороны на это ни посмотреть, но короткие гамма-всплески являются самыми яркими объектами во Вселенной, самыми шикарными взрывами после Большого взрыва.

Это немаленькая проблема. Представьте себе источник света в космосе: свет, который он излучает, будет расходиться в виде сферы. По мере увеличения сферы свет рассеивается и выглядит для наблюдателя более тусклым (тускнеет с расстоянием). Когда расстояние до объекта удваивается, площадь, по которой рассеивается свет, увеличивается в четыре раза[34], поэтому яркость уменьшается в четыре раза. Если расстояние увеличить в десять раз, яркость света составит всего одну сотую (1 %) и так далее. Следовательно, с увеличением расстояния яркость объекта падает очень быстро. Это представляло серьезную проблему для исследователей гамма-всплесков: взрыв, породивший гамма-всплеск, должен был быть грандиозным, иначе мы на Земле, на расстоянии миллиардов световых лет, совсем бы не зарегистрировали этого всплеска. После всех вычислений стало понятно, что ничего не понятно. Даже если бы вся звезда преобразовалась в энергию, согласно уравнению Эйнштейна E=mc2 (см. главу 2), этого было бы недостаточно, чтобы породить такой всплеск, а ведь это буквально вся энергия, которую вы можете получить от звезды (пренебрежем тем неудобным фактом, что известного способа конвертировать всю звезду в энергию не существует, и уж, разумеется, за несколько секунд).

Но выход все-таки нашелся. Что, если взрыв не был симметричным, равномерно расширяющимся во всех направлениях? Что, если он был направленным?

Если взять небольшую лампочку и включить ее, она будет испускать свет во всех направлениях, а ее кажущаяся яркость будет быстро уменьшаться с расстоянием. Но если вы вкрутите лампочку в фонарик, который собирает и фокусирует свет в пучок, то свет будет оставаться ярким на большем расстоянии.

Астрономам удалось прикоснуться к ответу на этот фрагмент головоломки гамма-всплесков. Вместо взрыва на колоссальном расстоянии с выделением практически невозможного количества энергии, расходящегося сферой и быстро затухающего, возможно, взрыв был менее мощным, но сфокусированным в пучки. Пучки означали бы, что по сравнению со сферическим взрывом потребовалась бы лишь крошечная доля той энергии.